4.我们知道:“当物质从液态变为气态时.体积会显著增大 .请你从构成物质的分子在排列方式上的不同谈谈产生此现象的原因. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

解答题

三十年来,我国成功地发射了各种用途的航天器进入太空,这标志着我国的运载火箭技术水平已跻身于世界先进行列.

(1)

我国向国际市场提供的长征三号运载火箭的第三级,如图所示,氧和氢以液体状态装在火箭里.将它们液化的最大好处是什么?

(2)

图甲为某火箭发射场,乙为山区,丙为城市.发射场正在进行火箭发射试验.该火箭起飞时质量为m=4.60×105kg,竖直向上的起飞推力为F=5.88×106N.请你求出该火箭起飞时所受的合力及方向.(不计空气阻力,g=10N/kg)

(3)

为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台,用于发射广播和电视信号.已知传输无线电广播信号所用电磁波的波段为中波,而传输电视信号所用电磁波的波段为微波,为了不让山地阻挡信号的传播,使城市居民能收听和收看实况,必须通过建立山顶转发站来转发的是无线电广播信号还是电视信号?简述理由.

(4)

用“长征三号”发射的某航天器,它的一部分光电池板面积为S=8m2,正对太阳时能产生U=120V的电压,为工作舱提供I=10A的电流.若太阳光照射处每1m2面积上获得的太阳辐射功率为P0=1.0×103W,试估算该光电池的光电转换效率η=?

(5)

某些航天器为研究的需要建有回收舱(或载人舱、返回舱),务必要保证它安全降落到预定的回收位置.当回收舱降落到地面附近时,由于空气阻力作用做匀速运动,则回收舱在匀速下降过程中它的动能、势能和机械能如何变化?

(6)

为减少太空污染,一般航天器在完成预定任务后,应使它坠落销毁.坠落过程可简化为从一个圆轨道开始,经过与大气摩擦,航天器的绝大部分经过升温、熔化,最后汽化而销毁,剩下的残片坠入大海.航天器原来的机械能中,除一部分用于销毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量).已知:

从圆轨道坠落开始时航天器的机械能E=4.0×1012J、质量m=1.17×105kg;入海时残片的质量m=1.2×104kg、温度升高Δt=3.0×103℃、动能EK=0.7×109J;航天器材料每1kg升温1℃平均所需能量为C=1.0×103J;航天器材料每销毁1kg平均所需能量为μ=1.0×107J.

试导出的表达式(用以上所列各物理量的符号表示)并估算出的数值.

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2007年10月13日,我国第一颗探月卫星”嫦娥1号”在西昌卫星发射中心成功发射,用来发射卫星的长征三号甲运载火箭.现请同学们根据电视中看到的情景和所学的物理知识回答下列有关火箭和卫星的问题:
(1)火箭采用
态氢作为燃料;
(2)火箭刚发射时,高温火焰如果直接喷到发射台,发射台会熔化,为了保护发射台,就建了一个大水池,让火焰喷到水中,利用水的汽化来吸收巨大的热量,使周围环境温度不致太高.我们在电视里看到火箭升空瞬间,伴有迅速扩展的白色气团,是水蒸气
液化
液化
形成的.
(3)在保护卫星的整流罩的外表面涂上涂上一层特殊材料,当卫星在与空气摩擦升温时,这种材料在高温下会迅速
熔化
熔化
汽化
汽化
和升华从而吸收大量的热,起到防止烧坏火箭的作用.
(4)卫星发射前,科学家将庞大的卫星天线折叠起来装进卫星体内,当卫星进入预定轨道后,只需加温,天线就会自动展开,恢复到原来的形状,由此可知,制作卫星的材料是
记忆合金
记忆合金
.(填“记忆合金”或“纳米材料”)
(5)卫星从地球飞向太空,所携带的科学探测仪器的质量将
不变
不变
.(填“变大”“变小”或“不变”)

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摘要:本文分析了如何挖掘物理题中隐含条件的途径和方法。并对物理学试题题型进行归类、例举和解析。学生要解好物理题,必须要有扎实的物理知识和相关学科的知识,综合分析和解决问题的能力。因此,在物理教学过程中要注重提高学生的解题能力,加强对解题方法的教学。

关键词:隐含条件 物理学 解题能力

学习在解物理习题时,经常会遇到这种情况,有些解题的必要条件,题中并为明确给出,而是隐含在字里行间。充分挖掘隐含条件,明确题目要求,采用合适方法,选择正确答案,是解好这类题的关键。本文就如何挖掘试题中的隐含条件,提高解题能力作一例析。

一、从关键词中挖掘隐含条件

在物理题中,常见的关键用语有:表现为极值条件的用语,如“最大”、“最小”、“至少”、“刚好”等,它们均隐含着某些物理量可取特殊值;表现为理想化模型的用语,如“理想滑轮”、“轻质杠杆”、“光滑水平面”等,扣住关键用语,挖掘隐含条件,能使解题灵感顿生。

例1 一个物体在平衡力的作用下,在光滑水平面上做匀速直线运动,当这对平衡力突然消失,则物体将( )

A.立刻停止运动

B.运动速度越来越快

C.速度减慢,最后停止

D.仍作匀速直线运动

解析:题中“光滑水平面”为关键词。光滑水平面意味着物体不受摩擦力的作用。题目中的物体待平衡力消失后,将不再受力的作用,因此仍要保持匀速直线运动(牛顿第一定律)。

答案:D

二、从物理学常识中找隐含条件

有些题目几乎没有条件,但仔细研究就会发现条件其实全部隐含于物理常识中,这就要求学生根据题意进行发散性思维,努力挖掘相关知识,在条件不足的情况下,根据常识假设适当的条件和数据以弥补题中明确给出的已知条件的不足。

例2 一个中学生对地面的压强大约是( )

A.10Pa   B.100Pa   C.1000Pa     D.10000Pa

解析:此题隐含条件有两个,一是中学生的体重约为50kg,二是中学生双脚底面积约为5dm2,而这两个条件都非常隐蔽,属于物理学常识,只要明确了这两点,不难得出正确答案D。

三、从物理学发展史中寻找隐含条件

这类试题一般涉及对物理学研究有贡献的科学家、科研成果和历史进程等,增加了学生的爱国情感,有利于培养学生的高尚情操,激起学生学习生物学知识的远大理想。

例3 发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代,制造发电机的主要依据是电磁感应现象,首先发现电磁感应现象的是( )

A.爱因斯坦

B.帕斯卡

C.奥斯特

D.法拉第

解析:知道这些科学家的研究成果和对社会的巨大贡献,很快就能准确地选出正确答案D。

四、从物理现象的出现条件中寻找隐含条件

一定的物理现象的出现,是以具备一定的条件为前提的,当知道什么条件具备时可出现什么现象后,一旦题目给出某种现象,马上可以找出相应的隐含条件。

例4 我国“远望号”卫星测控船从江阴出发执行任务,由长江进入海洋。下列有关测控船所受浮力的说法正确的是( )

A.由于海水的密度大,所以船在海洋力受到的浮力大

B.由于船排开海水的体积小,所以它在海洋里受到的浮力小

C.由于船排开的海水的体积大,所以它在海洋力受到的浮力大

D.由于船始终漂浮在水面上,所以它受到的浮力不变

解析:“一个物体漂浮在液面上……”,出现这种现象的条件是物体所受浮力等于物重,所以隐含条件是物体受到的浮力等于重力。

答案:D

例5 放在水平常木板上重10N的木块,受到水平向右,大小为5N的拉力作用,沿水平方向做匀速直线运动,这时木板水平方向受的合力为_______N。当拉力增大到8N时,木块受到的合力为_______N。

解析:“一个物体匀速运动……”要出现这种现象,前提条件是物体必须不受力或受平衡力作用,所以隐含条件为:物体不受力或受平衡力作用。

答案:0;3

五、从物理概念、物理原理中寻找隐含条件

有些物理学问题、现象、判断等条件隐含于相关的概念和原理中,或是命题时有意混淆概念,偷换概念,要求学生对概念掌握准确,理解要透彻。

例6 晴天,几位大学生在森林中迷路了,下面四种利用风向引导他们走出森林的说法中,正确的是_______(图中虚线为空气流动形成风的路径示意图)

A.森林吸热,温度升高慢,空气温度低、密度大,地面空气从森林流向外界,应顺风走

B.土地吸热,温度升高快,空气温度高、密度小,地面空气从外界流向森林,应顺风走

C.森林吸热,温度升高慢,空气温度低、密度大,地面空气从森林流向外界,应迎风走

D.土地吸热,温度升高快,空气温度高、密度小,地面空气从外界流向森林,应迎风走

解析:本题中隐含了比热容的概念。物体的比热容越大,吸收热量后温度变化越小。

土地的比热容大,吸热后温度升高较快,空气温度高。热空气因密度小而向上升,地面空气从森林流向外界,应顺风走。

答案:A

六、数学关系之中寻找隐含条件

正确的示意图不仅能帮助我们理解题意、启发思路,而且还能通过数学关系找出题中的隐含条件。这种方法不仅在几何光学中有较多的应用,而且在其它物理问题中也经常应用。

例7 有一均匀正方体对水平地面的压力是F,压强是P,如下图所示。若切去阴影部分,则剩余部分对地面的压力是原来的_______倍,压强是原来的_______倍。

解析:该题的条件隐含在数学关系之中,解题的关键要建立物理模型的空间想象力。切去部分的正方体边长为a/2,体积为V/8。切去阴影部分后,其质量为7/8m,底部受力面积为3/4S,剩余部分压强为P’=m/S=7/6P,压力为F’=Ps=7/8F。

答案:7/8;7/6

七、从图形、图表与曲线关系中寻找隐含条件

图示是贮存和传递科学文化知识比较便捷的一条途径,它能够高度浓缩物理学的基本概念及原理,使之更加形象、直观。试题图文并茂,生动活泼,但图表曲线中隐含了相当多的没有叙述和未提及的条件,解题时结合题设条件分析图形,从图形中挖掘隐含条件,才能正确作答,较好地培养学生的观察和分析问题的能力。

例8 在如图所示的各图中,关于磁场的描述和小磁针表示正确的是( )

解析:这是一道集概念、实验和理论于一体的图形选择题,要求学生明确磁场的概念、磁场方向及磁场方向的规定等情况,这样才可选出正确答案为B。

八、从实验的器材、操作过程或结果中寻找隐含条件

在理论试题中,也有相当多的题干条件看似不足,其实隐含在实验器材、操作步骤和实验结果之中,要求学生根据已有知识,挖掘这些隐含条件,从而得出正确答案,这有利于考查学生的实验操作技能,有利于培养学生的创新精神和实践能力。

例9 如图所示电路,图中1、2、3表示电流表或电压表,请填上各表电路符号.并标出正、负接线柱的位置。

解析:判断电表的类型,需了解器材的使用规则。电流表要串联接入电路,电压表要并联接入电路。判断时,可假设将改表处断开,凡对电路结构有影响的是电流表,没有影响的是电压表。答案如上图。

九、选择合适的方法

确定解题思路,根据题型特点,充分理解题意。采用合适方法,能很好地提高解题能力,常用的物理方法有控制变量法、等效法、转换法、数据归纳法等。

例10 下表列出由实验测定的几种物质的比热容。认真阅读,你一定会有所发现,请填出任意三条:

水4. 2×103

冰 2.1×103

铝 0.88×103

钢铁 0.46×103

酒精 2.4×103

蓖麻油1.8×103

干泥土0.8×103

水银0.14×103

煤油2.1×103

砂石0.92×103

铜0.39×103

铅0.13×103

(1)________________________________________;

(2)________________________________________;

(3)________________________________________。

解析:给表找规律时一般采用比较分析,综合分析的方法,即可找一般规律如某种变大或变小的趋势,共性等,也可找特殊规律。此表中12种物质除煤油和冰比热相同外,其他不同。说明不同物质得比热一般不同,这是共性。但冰和煤油不同物质比热相同这是特殊性质。水、冰同种物质,状态不同,比热容也不同。且可将物质分为金属、非金属进行比较。还可找比热容最大的、最小的。

例11 用实验研究决定电阻大小的因素,供选择的导体规格如下表:

材料

编号

长度(m)

横截面积(mm)2

镍铬合金

1

0.5

1.5

0.5

锰铜

1

0.5

1.5

1

①要比较电阻与长度的关系应选择导线:_______________________;

②要比较电阻与横截面积的关系应选择导线:_______________________;

③要比较电阻与材料的关系应选择导线:_______________________。

解析:本题中导体的电阻与导体的长度、材料、横截面积三个物理量有关,要探究它们之间的关系,要采用“控制变量法”。要验证猜想一,就要取不同的长度,相同材料和横截面积的导线,所以应选序号1、2,同理可选出另两个猜想的序号。

答案:(1)1、2;(2)3、4;(3)1、3

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阅读以下文章并回答后面的问题.

雨、雪、垃圾能发电

  科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的.

  利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能.科学家提出利用积雪发电的大胆设想.它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电.试验证明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可见雪的发电本领是十分惊人的.

  雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区.我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上.积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源.

  利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电.雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能.

  我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热.

  微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究.什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能.从研究的进展看,作为微生物电池的活性物质,只限于甲酸、氢、氨等.我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100摩尔椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时.当然,这只是试验,但它表现出的事实是令人神往的.

  21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确实是个必须解决的问题.美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽孢杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨.氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池.在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦时的电力.

  氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式.利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3.1~3.5伏燃料电池的工作.科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系.在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意.尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富.

  向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量.不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料.

  关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位.日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功.日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为16 000~18 000 kJ/kg,与煤差不多.

  德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200~1 000 kJ/kg,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能.

  从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题.对改善城市地下水水质有着至关重要的作用.环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计.

  目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题.

摘自《能源趣览》

阅读完以上文章后回答:

(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式?分别是什么?

(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么?

(3)结合你在日常生活中对能源的利用,谈谈你对节约能源的看法.

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