
?專題07 開放題(解析版)
【迎戰(zhàn)中考】2021年物理二輪之試卷題型解密(通用版)
近年來,中考物理試題中開放性試題越來越多出現(xiàn)在中考試卷中。開放性試題取材于實(shí)際生活,側(cè)重考查考生應(yīng)用物理知識解決生活實(shí)際問題的能力。開放性試題為學(xué)生提供了廣闊的思維空間,更有利于培養(yǎng)和考察學(xué)生的創(chuàng)新能力,全面提高綜合素質(zhì),對學(xué)習(xí)具有良好的導(dǎo)向性。
開放性試題能全面考查學(xué)生的能力,考查學(xué)生的發(fā)散思維能力、分析能力以及綜合運(yùn)用知識的解題能力,同時(shí)又考查了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和語言表達(dá)能力。然而學(xué)生往往對開放性試題的感覺是:情景新、題目活,不知從何入手,怎樣回答才是比較理想的解答?針對開放性題型所呈現(xiàn)各種不同的形式,如何發(fā)揮想像,活躍思維,充分展現(xiàn)自己創(chuàng)造性才能,就必須要掌握一定的解題技巧。
開放性試題可以分為以下幾個(gè)類型。
技巧一:設(shè)定問題法
此類考題要求學(xué)生自己提出問題要并解答。研究此類題的關(guān)鍵是:提問要講究一點(diǎn)技巧。首先提問要切中題意,其次提問質(zhì)量要高一些,不能太淺。最后,提出的問題須自己能夠解答,才是成功的。
這類試題多以生活實(shí)際或最新科技成果為背景,或?qū)δ超F(xiàn)象要求用物理知識解釋分析,或?qū)δ彻ぞ咭笥梦锢碓碚f明其應(yīng)用,或?qū)δ硢栴}要求提出解決方案?!澳超F(xiàn)象”涉及的物理知識較多,“某工具”涉及的物理原理較多,解答時(shí)要從多方向、多角度、多層面進(jìn)行思考,并用簡明扼要的物理語言進(jìn)行表述某現(xiàn)象的形成原因、某工具的應(yīng)用原理或某問題的解決方案。
【典例】(2020?深圳)深圳市近期運(yùn)用無人環(huán)衛(wèi)機(jī)器人大力推動環(huán)衛(wèi)車“革命”。這種機(jī)器人安裝了多個(gè)高精度攝像頭和激光雷達(dá)等傳感器,它可以及時(shí)感應(yīng)到行人、樹木等障礙物,通過轉(zhuǎn)彎、剎車等方式來避讓。機(jī)器人清掃路面是通過旋轉(zhuǎn)圓形掃把摩擦地面,采用大功率吸塵器吸塵,利用噴嘴噴出水霧防止塵土飛揚(yáng)。天氣炎熱時(shí),它可以通過灑水來降溫。服務(wù)結(jié)束后,它會自行返回垃圾站倒垃圾、加水、充電,為下一次服務(wù)做好準(zhǔn)備。
請你仿照示例完成下表,要求從材料中摘抄出涉及物理知識的相關(guān)描述,并寫出對應(yīng)的物理知識或規(guī)律(不能與示例相同,知識點(diǎn)不重復(fù))。
序號
相關(guān)描述
物理知識或規(guī)律
示例
激光雷達(dá)
光的反射
①
②
【解析】(1)高精度攝像頭的鏡頭為一個(gè)凸透鏡,成倒立、縮小的實(shí)像;
(2)吸塵器的電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí),會使得密封的殼體內(nèi)空氣的流速增大、壓強(qiáng)減小,外界的壓強(qiáng)大于內(nèi)部的壓強(qiáng),塵屑在壓強(qiáng)差的作用被壓入吸塵器中,利用的是流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系;
故答案為:
序號
相關(guān)描述
物理知識或規(guī)律
示例
激光雷達(dá)
光的反射
①
高精度攝像頭
凸透鏡成像
②
吸塵器
流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
【跟蹤練習(xí)】
1.(2020?黔南州)請閱讀下面的短文:
通過全國人民的共同努力,新型冠狀病毒疫情得到全面控制,各行各業(yè)開始了復(fù)工復(fù)產(chǎn),學(xué)校也陸續(xù)開始了復(fù)課。學(xué)校門口安裝了紅外線測溫儀會及時(shí)監(jiān)測通過學(xué)生的體溫;學(xué)校各個(gè)角落安裝了攝像頭隨時(shí)觀察學(xué)生是否處在安全距離進(jìn)行交流溝通;清潔阿姨定時(shí)將消毒液噴灑在走廊里面,不一會教室上課的學(xué)生就聞到了消毒液的氣味;每個(gè)班級門口都放置了免洗酒精洗手液,學(xué)生們每次用的時(shí)候手掌都有涼涼的感覺,老師和學(xué)生們必須佩戴口罩上課,佩戴眼鏡的學(xué)生眼鏡上有時(shí)會有“霧氣”產(chǎn)生。
仿照示例,找出短文中兩處與物理相關(guān)的描述(示例除外),并說明所涉及的物理知識或規(guī)律。
【示例】攝像頭 凸透鏡成像
(1) ??;
(2) 。
【解析】(1)手掌都有涼涼的感覺,是因?yàn)樗鼰?,使手的溫度降低?br />
(2)“霧氣”產(chǎn)生,是空氣中的水蒸氣遇冷液化為小水珠。
故答案為:(1)手掌都有涼涼的感覺,汽化吸熱。
(2)“霧氣”產(chǎn)生,水蒸氣液化為小水珠。
2.(2020?青島)微波通信
電磁波可以用來傳遞信息,通常用于廣播、電視等通信。微波是電磁波家族中的一員,它的性質(zhì)比中波和短波更接近光波。信息理論表明,作為載體的電磁波,與中波和短波相比,微波在相同的時(shí)間內(nèi)可以傳輸更多的信息。
用微波傳遞信息時(shí),必須每隔50km左右就要建設(shè)一個(gè)微波中繼站,如圖甲所示。信號傳遞的距離越遠(yuǎn),需要的中繼站越多。在雪山上、大洋中,根本無法建設(shè)中繼站,所以人類用地球同步通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進(jìn)行通信。如圖乙所示,在地球的周圍均勻地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三顆同步通信衛(wèi)星作為太空微波中繼站,可使地球上任意兩點(diǎn)間保持通信,接收地面站傳來的電信號,經(jīng)過處理后,再發(fā)送到另一個(gè)或幾個(gè)地面站?,F(xiàn)在通過衛(wèi)星電視,某地舉行體育賽事,其他地方的人幾乎可以立刻看到現(xiàn)場的畫面。
請根據(jù)上述材料,回答下列問題:
(1)用微波傳遞信息時(shí),必須每隔50km左右就要建設(shè)一個(gè)微波中繼站,這是因?yàn)椤? (選填序號)。
①多修建中繼站,有利于微波產(chǎn)生更多的信息
②微波的傳播距離比中波近,只能傳播50km
③微波沿直線傳播,不能沿地球表面繞射
(2)如圖丙所示,a、b分別是Ⅰ、Ⅱ兩顆衛(wèi)星正下方的地面站,把通信衛(wèi)星假想成一個(gè)平面鏡,要使地球上b處地面站接收到a處發(fā)送的信號,請仿照光路圖,在圖中畫出平面鏡及微波傳播的路徑和方向。
(3)已知三顆通信衛(wèi)星距地面的高度都是3.58×104km,任意兩顆衛(wèi)星之間的距離都是7.30×104km.則a處發(fā)送的微波信號傳送到b處所用的時(shí)間是 s。
【答案】(1)③;(2)如圖;(3)0.482。
【解析】(1)由題意可知,微波的性質(zhì)比中波和短波更接近光波,其傳播路徑更接近沿直線傳播,不能沿地球表面繞射,
所以,用微波傳遞信息時(shí),必須每隔50km左右就要建設(shè)一個(gè)微波中繼站;
(2)由題意可知,分別連接a和Ⅰ、Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和b,做出∠aⅠⅡI和∠ⅠⅡb的角平分線即為法線的位置,
然后分別過Ⅰ、Ⅱ做出法線對應(yīng)的垂線即為平面鏡的位置,微波從a點(diǎn)發(fā)出然后到達(dá)b點(diǎn),如下圖所示:
(3)a處發(fā)送的微波信號傳送到b處時(shí)微波通過的路程:
s=3.58×104km×2+7.30×104km=1.446×105km,
微波傳播的速度等于光速,即v=3.0×105km/s,
由v=可得,a處發(fā)送的微波信號傳送到b處所用的時(shí)間:
t===0.482s。
故答案為:(1)③;(2)如上圖所示;(3)0.482。
技巧二: 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法
此類題須抓住根據(jù)提供的器材,跟所學(xué)的哪些知識相互聯(lián)系,可以用來設(shè)計(jì)什么樣的實(shí)驗(yàn),考慮如何操作及對應(yīng)所觀察的現(xiàn)象所能說明的問題來展開設(shè)計(jì)。
【典例】(2020?北京)請閱讀《科學(xué)重器一原子鐘》并回答32題。
科學(xué)重器﹣原子鐘
星空浩瀚,地球轉(zhuǎn)動,四季更替,草木枯榮。從人類意識覺醒開始,“時(shí)間”便如影隨形。從太陽升落、日晷、沙漏、水鐘、機(jī)械鐘、石英鐘到目前最準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具原子鐘,這些計(jì)時(shí)方法與工具的發(fā)展體現(xiàn)了不同時(shí)代勞動人民的智慧。計(jì)時(shí)工具大多是以某種規(guī)則運(yùn)動的周期(完成一次規(guī)則運(yùn)動所用的時(shí)間)為基準(zhǔn)計(jì)時(shí)的,比如日晷以日地相對運(yùn)動的周期為基準(zhǔn);機(jī)械擺鐘以擺的振蕩周期為基準(zhǔn);石英鐘以石英晶體有規(guī)則的振蕩周期為基準(zhǔn)。選作時(shí)鐘基準(zhǔn)的運(yùn)動周期越穩(wěn)定,測量時(shí)間的精準(zhǔn)度就越高,基于此科學(xué)家制造出了原子鐘(如圖所示)。它以原子釋放能量時(shí)發(fā)出電磁波的振蕩周期為基準(zhǔn),由于電磁波的振蕩周期很穩(wěn)定,使得原子鐘的計(jì)時(shí)精準(zhǔn)度可達(dá)每百萬年才差1秒。
人們通常選取自然界中比較穩(wěn)定、世界各國都能接受的事物作為測量標(biāo)準(zhǔn)。正是由于原子輻射電磁波振蕩周期的高穩(wěn)定性,適合作為時(shí)間的測量標(biāo)準(zhǔn),于是在1967年,國際計(jì)量大會將“1秒”重新定義為銫133原子輻射電磁波蕩9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。時(shí)間單位“秒”作為國際通用的測量語言,是人類描述和定義時(shí)空的標(biāo)尺。
雖然制定了統(tǒng)一的時(shí)間測量標(biāo)準(zhǔn),但若各地時(shí)間不能同步,也會給人們帶來麻煩。比如,若電網(wǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間不同步,可能會燒壞電機(jī);金融市場時(shí)間不同步,可能會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這就需要有一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn),用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間的同步,就像日常生活中,我們常常根據(jù)電視臺播報(bào)的時(shí)間來校準(zhǔn)自己的時(shí)間一樣。在我國,提供校準(zhǔn)時(shí)間的是位于西安的國家授時(shí)中心的原子鐘,它被用作基準(zhǔn)鐘向電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)等提供報(bào)時(shí)服務(wù)。在導(dǎo)航系統(tǒng)中,如果導(dǎo)航定位的精準(zhǔn)度為1米,則要求衛(wèi)星上原子鐘的時(shí)間同步必須在3×10﹣9s之內(nèi),這需要衛(wèi)星上的原子鐘和地面上的基準(zhǔn)鐘定期校準(zhǔn),以保證定位的精準(zhǔn)度。我國自主研制的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中,原子鐘堪稱“導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟”,使我國在導(dǎo)航精準(zhǔn)度方面達(dá)到厘米級,處于全球領(lǐng)先水準(zhǔn)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以給安裝了芯片的共享單車設(shè)定電子圍欄,也可以判斷汽車行駛在哪個(gè)車道,甚至還可以實(shí)現(xiàn)送貨的無人機(jī)精準(zhǔn)地降落在客戶的陽臺上。計(jì)時(shí)工具的演變,展現(xiàn)了人類”時(shí)間文化”的進(jìn)程,更彰顯出人類精益求精、不斷探索、追求卓越的科學(xué)精神。
請根據(jù)上述材料,回答下列問題:
(1)原子鐘可以作為時(shí)間同步的基準(zhǔn)鐘,依據(jù)的是原子輻射電磁波振蕩周期的 。
(2)下列物體相比較,最適合提供計(jì)時(shí)基準(zhǔn)的是 (填寫正確選項(xiàng)前的字母)。
A.?dāng)[動的小球 B.沿直線運(yùn)動的汽車 C.靜止的書本
(3)在實(shí)際生活中會出現(xiàn)各種”標(biāo)準(zhǔn)”。請你結(jié)合對文中時(shí)間”標(biāo)準(zhǔn)”的理解,除文中提到的實(shí)例外,再列舉一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”并說明該“標(biāo)準(zhǔn)”在具體實(shí)例中是如何應(yīng)用的?!?
【答案】(1)高穩(wěn)定性;(2)A;(3)1.30m是兒童免費(fèi)乘坐北京地鐵的身高標(biāo)準(zhǔn),身高低于1.30m的兒童可享受免費(fèi)乘車的待遇,身高不低于1.30m的則不能享受免費(fèi)乘車待遇。
【解析】(1)根據(jù)題中信息“正是由于原子輻射電磁波振蕩周期的高穩(wěn)定性,適合作為時(shí)間的測量標(biāo)準(zhǔn)”知因?yàn)樵虞椛潆姶挪ㄕ袷幹芷诘母叻€(wěn)定性,所以原子鐘可以作為時(shí)間同步的基準(zhǔn)鐘;
(2)計(jì)時(shí)工具大多是以某種規(guī)則運(yùn)動的周期(完成一次規(guī)則運(yùn)動所用的時(shí)間)為基準(zhǔn)計(jì)時(shí)的,A中擺動的小球可以以小球的振蕩周期為基準(zhǔn)來計(jì)時(shí),故A符合題意,而沿直線運(yùn)動的汽車和靜止的書本沒有運(yùn)動周期,不適合做計(jì)時(shí)基準(zhǔn),故BC不符合題意;故選:A;
(3)1.30m是兒童免費(fèi)乘坐北京地鐵的身高標(biāo)準(zhǔn),身高低于1.30m的兒童可享受免費(fèi)乘車的待遇,身高不低于1.30m的則不能享受免費(fèi)乘車待遇。
故答案為:(1)高穩(wěn)定性;(2)A;(3)1.30m是兒童免費(fèi)乘坐北京地鐵的身高標(biāo)準(zhǔn),身高低于1.30m的兒童可享受免費(fèi)乘車的待遇,身高不低于1.30m的則不能享受免費(fèi)乘車待遇。
【跟蹤練習(xí)】
1.(2020?鹽城)閱讀短文,回答問題:
卡門渦街現(xiàn)象
2020年5月5日,虎門大橋的橋體異常振動引發(fā)了大家的關(guān)注,專家認(rèn)為這是由卡門渦街現(xiàn)象引起的。
如圖甲所示,在一定條件下,流體流過阻礙物時(shí),會在阻礙物上下兩側(cè)先后交替產(chǎn)生有規(guī)則的反向旋渦①、②、③、④……,這一現(xiàn)象叫卡門渦街現(xiàn)象。產(chǎn)生旋渦的一側(cè)流速快,另一側(cè)流速慢,交替形成大小不同的壓力,使阻礙物產(chǎn)生有規(guī)律的振動,即渦振。渦振頻率f與阻礙物的特征寬度d和流體流速v有關(guān),其關(guān)系f=k(k為常數(shù))據(jù)分析,橋體異常振動是由于橋面上安裝了1.4m高的防撞板后,在特定風(fēng)環(huán)境條件下產(chǎn)生了振幅較大的渦振現(xiàn)象。
工業(yè)上常用的流量計(jì)也是利用卡門渦街現(xiàn)象制成的。在管道中放入裝有電子設(shè)備的阻礙物,當(dāng)流體通過時(shí),裝有電子設(shè)備的阻礙物發(fā)生渦振,輸出與渦振頻率相同的電壓信號,通過頻率公式得到流速大小,最終輸出流體的流量,流量為單位時(shí)間內(nèi)流體通過管道橫截面的體積。
(1)下列過程不可能產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象的是 ?。?br />
A.河水流過礁石
B.空氣通過樹木
C.籃球撞擊籃板
D.云層飄過山峰
(2)流體流過阻礙物,當(dāng)上側(cè)產(chǎn)生渦旋時(shí),阻礙物 側(cè)受到壓力大;
(3)若甲圖中相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦增多,說明流體的流速變 ??;
(4)安裝防撞板后,增大了橋體的 ,使得相同風(fēng)速下橋體的渦振頻率 (增大/減小);
(5)某水管的橫截面積為S,阻礙物的特征寬度為d,水流通過阻礙物時(shí)輸出的電壓信號如圖乙所示。如不考阻礙物對流速的影響,則管道中水的流量Q和t0之間的關(guān)系圖象為 。
【答案】(1)C;(2)下;(3)快;(4)特征寬度;減?。?5)B。
【解析】(1)卡門渦街現(xiàn)象是在一定條件下,流體流過阻礙物時(shí),會在阻礙物上下兩側(cè)先后交替產(chǎn)生有規(guī)則的反向旋渦。水和空氣、云層屬于流體,能產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象,籃球不屬于流體,不能產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象,故C符合題意,ABD不符合題意。故選C;
(2)流體流過阻礙物,當(dāng)上側(cè)產(chǎn)生渦旋時(shí),上側(cè)流速快,壓強(qiáng)小,受到壓力小,下側(cè)流速慢,壓強(qiáng)大,受到壓力大;
(3)渦振頻率f與阻礙物的特征寬度d和流體流速v的關(guān)系是f=(k為常數(shù)),相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦增多,渦振頻率增大,由關(guān)系式可知,阻礙物的特征寬度和k不變,流體流速變快;
(4)安裝防撞板后,増大了橋體的特征寬度d,由f=(k為常數(shù))可知,相同風(fēng)速v時(shí),渦振頻率f減小。
(5)根據(jù)圖乙可知:圖中出現(xiàn)了電壓3個(gè)循環(huán)圖象,則每個(gè)循環(huán)的時(shí)間為,即周期為,周期和頻率互為倒數(shù),則頻率f=,假設(shè)管道的橫截面積為S,因?yàn)閒=(k為常數(shù)),所以v=流量為單位時(shí)間內(nèi)流體通過管道橫截面的體積,管道內(nèi)流過的距離h=vt,水柱的體積V=Sh=Svt,
Q===Sv=S=×,由此可以看出流量Q與時(shí)間t0成反比例函數(shù)關(guān)系,B圖象正確,故選B。
2.(2020?赤峰)閱讀短文,回答問題。
探索月球背面
2018年12月8日,我國嫦娥四號和巡視器(月球車)組合體發(fā)射升空,經(jīng)歷20多天的漫長旅程,終于在2019年1月3日著陸月球背面并成功分離。月球車首次近距離拍攝了月球背面照片,并通過衛(wèi)星傳回地面,月球車也因此被命名為“玉兔二號”。圖1是“五兔二號”在月球背面留下的第一道印跡。嫦娥四號探測器在月球背面成功著陸還是人類首次,踏出了全人類在月球背面的第一步。
人類從地球上直接觀看月球,只能觀測到一面,看不到月球背面。為什么總看不到月球背面呢?月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)也在自轉(zhuǎn)。萬有引力定律告訴我們:地球和月球之間存在相互作用的引力,月球上離地球越遠(yuǎn)的位置,受到地球的引力越小。如果月球自轉(zhuǎn)的周期與公轉(zhuǎn)的周期不相等,月球上同一部分受到地球的引力就會發(fā)生變化,這導(dǎo)致月球不同巖石之間產(chǎn)生摩擦,逐漸減慢自轉(zhuǎn)的速度,最終使得月球自轉(zhuǎn)與繞地球公轉(zhuǎn)的周期相同,因此總是同一面朝向地球。
(1)嫦娥四號需要的能量主要由太陽能電池板提供,太陽能電池板工作時(shí)是將 太陽 能轉(zhuǎn)化為電能;
(2)物體在月球上所受“重力”是在地球上所受重力的六分之一,“玉兔二號”在地球上對地面的壓強(qiáng)是其對月球表面壓強(qiáng)的 倍(假設(shè)接觸面積不變)。但是因月球表面較軟,所以印跡較為明顯(如圖1);
(3)如圖2所示,如果A和B是月球上兩塊質(zhì)量相同的巖石,它們受到地球的引力分別為FA和FB,那么FA FB(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)太陽;(2)6;(3)小于。
【解析】(1)太陽能電池板工作時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化成電能;
(2)“玉兔二號”在月球上所受“重力”是在地球上所受重力的六分之一,則在地球上對地面的壓力是其對月球表面壓力的6倍,受力面積不變,據(jù)p=可知,“玉兔二號”在地球上對地面的壓強(qiáng)是其對月球表面壓強(qiáng)的6倍;
(3)根據(jù)題意可知,月球上離地球越遠(yuǎn)的位置,受到地球的引力越小,A和B是月球上兩塊同樣的巖石,因此A巖石受到的引力比B巖石受到的引力小,即FA<FB。
故答案為:(1)太陽;(2)6;(3)小于。
技巧三:情景分析法
是利用題干提供情景,對情景分析,然后利用原理解題的過程。對問題進(jìn)行全面的、有聯(lián)系的分析,抓住題中最關(guān)鍵的部分作為思維起點(diǎn),聯(lián)系我們在初中階段學(xué)過的定律、原理。主要有:杠桿平衡原理、阿基米德原理、二力平衡原理、液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律、慣性定律、歐姆定律、焦耳定律、壓力和壓強(qiáng)知識等,根據(jù)圖示情景,靈活選擇合適的物理原理、規(guī)律,使思維暢通,問題便會迎刃而解。
【典例】(2020?遵義)閱讀下列短文,回答文后問題
中國高鐵
目前,中國是世界上高鐵規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國家。高鐵技術(shù)具有安全、快速、舒適等諸多優(yōu)點(diǎn)。
高鐵一般都采用雙線,來往列車可以各行其道。兩條線路之間的距離過小,由于車速快,對向列車錯車之時(shí),產(chǎn)生的巨大風(fēng)壓就會壓碎車窗,甚至兩個(gè)列車的車廂會撞在一起。線路間距過大,使得填筑路基寬度加大,占用土地就越多,會造成資源浪費(fèi)。經(jīng)過大量的試驗(yàn)及計(jì)算,確定高鐵兩條線路之間的間距采用5米。
中國高鐵全部采用無縫軌道。焊機(jī)將兩根鋼軌相鄰兩端升溫至1000℃以上,然后擠壓焊接,這不僅消除了列車行駛中因鐵軌縫隙產(chǎn)生的“哐當(dāng)”聲,還可以避免脫軌的危險(xiǎn)。動車組安裝翼型受電弓(也稱電刷)從接觸網(wǎng)獲取電能。動車組采用全新鋁合金車體,超尖流線型車頭、圓桶形車身,優(yōu)良的空氣動力學(xué)外形設(shè)計(jì)減少高速動車組運(yùn)行的空氣阻力,車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)節(jié)省牽引功率。高鐵車站廣泛采用太陽能光伏發(fā)電、地源熱泵等新能源,實(shí)行節(jié)能運(yùn)行管理,提高了高鐵的節(jié)能效益。
中國鐵路將研制運(yùn)行水平更高、安全性和舒適性更好的高速動車組,以實(shí)現(xiàn)中國高鐵技術(shù)更先進(jìn)、更可靠、更經(jīng)濟(jì),確立在世界高鐵的領(lǐng)先地位。
(本材料節(jié)選自《鐵路擎起的朝陽》)
(1)車體輕量化設(shè)計(jì)主要是利用了鋁合金材料 小的物理特性;
(2)無縫軌道的擠壓焊接過程主要涉及到的物態(tài)變化有 ??;
(3)對向列車錯車時(shí),產(chǎn)生巨大風(fēng)壓的原因是列車間空氣 。
【答案】(1)密度 (2)熔化和凝固 (3)流速大的地方壓強(qiáng)小。
【解析】(1)動車的車體采用鋁合金材料與目前碳鋼材料相比,體積不變,密度減小,根據(jù)密度公式ρ=得m=ρV,可知質(zhì)量減小,因此是利用了其密度小的特點(diǎn);
(2)焊接是先將金屬熔化后,再讓其凝固。
(3)對向列車錯車時(shí),產(chǎn)生巨大風(fēng)壓的原因是列車帶動兩列車間的空氣流速加快,空氣流速快的地方壓強(qiáng)小,從而產(chǎn)生巨大的風(fēng)壓。
故答案為:(1)密度 (2)熔化和凝固 (3)流速大的地方壓強(qiáng)小。
【跟蹤練習(xí)】
1.(2020?濰坊)閱讀短文,回答問題:
火星探測器“天問一號”
火星是太陽系中與地球最相似的行星,有大氣,溫度適宜,自轉(zhuǎn)周期和地球相近,物體在火星表面受到的重力約為在地球表面重力的二分之一,人類對火星的探測具有重大的科學(xué)意義。
2020年4月24日,國家航天局宣布將我國火星探測任務(wù)命名“天問”,并將首個(gè)探測器命名“天問一號”。天問一號將一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù),這在世界航天史上還沒有先例。
“繞”,探測器經(jīng)過7個(gè)月的長途飛行,預(yù)計(jì)明年2月抵達(dá)火星附近,之后沿橢圓軌道繞火星運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)火星的環(huán)繞探測。離火星最近的點(diǎn)叫近火點(diǎn),離火星最遠(yuǎn)的點(diǎn)叫遠(yuǎn)火點(diǎn)。
“落”,使探測器著陸火星表面將是一個(gè)更艱巨的挑戰(zhàn),需在7分鐘內(nèi),使探測器的時(shí)速降至0.我國利用探月的技術(shù)積累,通過四個(gè)階段來減速。第一階段氣動減速,給探測器來個(gè)急剎車;第二階段降落傘減速,速度減至342km/h;第三階段動力減速,探測器反推發(fā)動機(jī)點(diǎn)火工作,速度減至3.6m/s;第四階段著陸緩沖,將探測器懸停在空中,對火星表面觀察,尋找合適的位置著陸。
“巡”,當(dāng)探測器到達(dá)火星后,放出巡視車,完成對火星表面的拍攝及土壤分析等工作,為下一步探測打好基礎(chǔ)。
人類對于未知世界的好奇與探索從沒有停息過,仰望璀璨星空,我們追夢不止!
(1)探測器沿橢圓軌道繞火星運(yùn)動時(shí),不受空氣阻力,只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。由近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動時(shí),探測器的動能 ,機(jī)械能 (選填“變大”、“變小”或“不變”);
(2)探測器著陸前的降落傘減速階段,速度減至 m/s;
(3)巡視器降落到火星表面后,巡視器對火星表面的壓力和火星對巡視器的支持力 (選填“是”或“不是”)一對平衡力;
(4)在火星上重力與質(zhì)量的比值為g火,探測器在火星上空懸停時(shí)其質(zhì)量為m,反推發(fā)動機(jī)噴出的氣體對探測器的作用力大小為 。
【答案】(1)變小;不變;(2)95;(3)不是;(4)mg火。
【解析】(1)探測器由近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動時(shí),不受空氣阻力,只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,探測器相對于火星的高度增加,重力勢能變大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,動能變小,機(jī)械能不變。
(2)由材料知,探測器著陸前的降落傘減速階段,速度減至342km/h=342×m/s=95m/s。
(3)巡視器降落到火星表面后,巡視器處于平衡狀態(tài),受力平衡,但巡視器對火星表面的壓力和火星對巡視器的支持力是作用在不同物體上的兩個(gè)力,所以不是一對平衡力。
(4)在火星上重力與質(zhì)量的比值為g火,探測器在火星上空懸停時(shí)其質(zhì)量為m,探測器在火星上空懸停時(shí)受到的重力為:G火=mg火。
反推發(fā)動機(jī)噴出的氣體對探測器的作用力與探測器受到的重力相互平衡,故氣體對探測器的作用力大小為:F=G火=mg火。
故答案為:(1)變小;不變;(2)95;(3)不是;(4)mg火。
2.(2020?齊齊哈爾)閱讀短文,回答問題:
今年6月,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號運(yùn)載火箭,成功地將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空,如圖是長征三號運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)的情景,火箭加速離開地面時(shí),發(fā)出巨大的轟鳴聲,拖著長長的橘紅色火焰直奔天際。
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入軌道,并進(jìn)行工作,標(biāo)志著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以成功為全球用戶提供定位和導(dǎo)航服務(wù)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中有地球同步衛(wèi)星,地球同步衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,繞地球轉(zhuǎn)動的周期跟地球自轉(zhuǎn)周期相同。
地球同步衛(wèi)星可以對所覆蓋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)不間斷的衛(wèi)星通信。其優(yōu)點(diǎn)是:只要在衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi),任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信;不易受陸地災(zāi)害的影響;同時(shí)可在多處接收。
(1)火箭發(fā)射時(shí),高溫高壓的燃?xì)鈴奈膊繃姵觯鸺@得上升的推力,這是,利用了力的作用是 的。
(2)火箭加速離開地面的過程中,動能 ,重力勢能 。(均選填“減小”或“增大”)。
(3)地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動時(shí),衛(wèi)星的運(yùn)動狀態(tài) (選填“不變”或“改變”)。
(4)衛(wèi)星通信是通過 (選填“超聲波”或“電磁波”)傳遞信息的。
【答案】(1)相互;(2)增大;增大;(3)改變;(4)電磁波。
【解析】(1)火箭發(fā)射時(shí),高溫高壓的燃?xì)鈴奈膊繃姵觯鸺龑怏w產(chǎn)生一個(gè)向下的力,氣體對火箭產(chǎn)生一個(gè)向上的力,火箭獲得上升的推力,這是利用了力的作用是相互的;
(2)火箭加速離開地面的過程中,質(zhì)量不變,速度增大,動能增大;質(zhì)量不變,高度增大,重力勢能增大;
(3)地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動時(shí),方向不斷變化,衛(wèi)星的運(yùn)動狀態(tài)改變。
(4)電磁波可以在真空中傳播,衛(wèi)星通信是通過電磁波傳遞信息的。
故答案為:(1)相互;(2)增大;增大;(3)改變;(4)電磁波
技巧四: 生活實(shí)踐法
根據(jù)物理問題所提供的情景:展開豐富的想象,這些物理現(xiàn)象跟力、熱、電、光、聲等現(xiàn)象有沒有聯(lián)系。如果有聯(lián)系的話,則哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或生活實(shí)際與這些知識相互聯(lián)系。
【典例】(2020?山西)閱讀短文,回答問題。
新的水純化技術(shù),可以為世界解渴
全世界18億人常年缺水,如何利用太陽能進(jìn)行海水淡化,是人類水資源領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點(diǎn)。2019年,33歲的南京大學(xué)教授朱嘉及其團(tuán)隊(duì),模仿蘑菇的碳基吸收體,設(shè)計(jì)制作了集熱蒸發(fā)一體化的人工蒸騰器件,如圖是它的結(jié)構(gòu)示意圖。
供水通道利用毛細(xì)效應(yīng),把水供應(yīng)到碳基吸收體上,碳基吸收體具有吸光性強(qiáng)且內(nèi)部熱導(dǎo)很低的特性,使其只能給界面處的水加熱,讓水一層一層蒸發(fā)。頂端像蘑菇一樣的傘狀結(jié)構(gòu),增大了水的表面積。這種材料和結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)使光蒸汽轉(zhuǎn)化效率顯著提高。在供水通道與海水接觸處,團(tuán)隊(duì)受睡蓮葉啟發(fā),設(shè)計(jì)了多級結(jié)構(gòu)。成功實(shí)現(xiàn)水蒸發(fā)后,鹽全部躺在容器底部,讓水和鹽溶質(zhì)完全分離。保障器件不結(jié)垢,能長效利用。
這項(xiàng)變革性水純化技術(shù),便攜、高效、低成本、無污染,讓太陽能海水淡化技術(shù)成功產(chǎn)業(yè)化,為世界解渴,造福全人類。
(1)通過器件收集到大量的水蒸氣,還要經(jīng)歷 (填寫物態(tài)變化名稱),才能變成淡水,這一過程需要 (選填“吸熱”或“放熱”)。
(2)人工蒸騰器件在提高光蒸汽轉(zhuǎn)化效率方面的做法有 (寫出一條即可)。這項(xiàng)新的水純化技術(shù),還可以利用在哪些方面? (列舉一例即可)。
【答案】(1)液化;放熱;(2)采用傘狀結(jié)構(gòu)(采用碳基吸收體);污水處理。
【解析】(1)通過器件收集到大量的水蒸氣,水蒸氣遇冷液化成小水滴,變成淡水,這個(gè)過程放熱;
(2)根據(jù)題意知,人工蒸騰器采用碳基吸收體,因?yàn)樘蓟阵w具有吸光性強(qiáng)且內(nèi)部熱導(dǎo)很低的特性,使其只能給界面處的水加熱,讓水一層一層蒸發(fā);人工蒸騰器頂端像蘑菇一樣的傘狀結(jié)構(gòu),增大了水的表面積,能夠加快蒸發(fā),這種材料和結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)使光蒸汽轉(zhuǎn)化效率顯著提高;
這項(xiàng)新的水純化技術(shù),還可以利用在污水處理上。
故答案為:(1)液化;放熱;(2)采用傘狀結(jié)構(gòu)(采用碳基吸收體);污水處理。
【跟蹤練習(xí)】(2020?徐州)閱讀短文,回答文后問題
地基沉降
建在地面的房屋往往會面臨地基沉降問題,意大利的比薩斜塔就是因?yàn)榈鼗两挡痪鶆蚨鴥A斜的。房屋下方的地層通常包括土層和巖石層,巖石風(fēng)化、脫落形成的細(xì)小顆粒稱為土粒,土粒很堅(jiān)硬,很難被壓縮。但土粒之間有很多孔隙。如圖a所示,土由土粒和土粒間的孔隙構(gòu)成,土中孔隙的總體積和土粒的總體積之比稱為土的孔隙比,與堅(jiān)固的巖石層不同,外加壓力時(shí),土粒會發(fā)生移動。重新排列、靠緊,土的體積就變小了,如圖b所示,房屋對下方地層的壓力很大。土層被壓縮,就造成了房屋的地基沉降,因此在建造房屋之前要勤測地層,預(yù)估地基的沉降量。
(1)從土的構(gòu)成看,土被壓縮的體積可以認(rèn)為等于 減小的體積。
(2)在一次建造房屋前的地層勘測中,從上層中取一些土作為樣本,烘干后測得密度為1.8×103kg/m3,已知土粒的密度為2.7×103kg/m3,則土的孔隙比為 。
(3)對上述樣本土進(jìn)行壓縮試驗(yàn),得到孔隙比和所加壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)如表所示請?jiān)谧鴺?biāo)圖中畫出e﹣p關(guān)系圖象
壓強(qiáng)p/105Pa
1
2
3
4
孔隙比e
0.45
0.42
0.40
0.39
(4)若該房屋的重力為1×107N,地基面積為40m2,下方土層厚度為6m。請根據(jù)以上數(shù)據(jù),預(yù)估地基的沉降量為 m。
【答案】(1)孔隙;(2)0.5;(3)如圖所示:(4)0.36。
【解析】(1)土中存在孔隙,壓縮時(shí)能夠?qū)⑦@些孔隙壓縮掉,所以土被壓縮的體積可以認(rèn)為等于空隙減小的體積;
(2)設(shè)樣品的質(zhì)量為m,烘干后樣品和孔隙的總體積為:V總==,
實(shí)心的土粒體積:V土粒==,
空隙體積:V孔=V總﹣V土粒=﹣,
孔隙比:e===0.5;
(3)取對應(yīng)的孔隙比數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo),壓強(qiáng)數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo),描點(diǎn)作圖,如圖所示:
;
(4)地基總體積為:V=Sh=40m2×6m=240m3=V土粒+V孔隙……①;
=0.5﹣﹣﹣﹣②;
由①②得V土粒=160m3,
V孔隙=240m3﹣160m3=80m3,
房屋對地基的壓強(qiáng)為:p===2.5×105Pa,
由圖可知,此壓強(qiáng)下對應(yīng)的孔隙比約為e=0.41,
即=0.41,V孔隙′=0.41V土粒=0.41×160m3=65.6m3,
壓縮的體積為:△V=V孔隙﹣V孔隙′=80m3﹣65.6m3=14.4m3,
沉降量為△h===0.36m。
故答案為:(1)孔隙;(2)0.5;(3)如圖所示:(4)0.36。
2.(2020?六盤水)2020年6月23日,第55顆“北斗”衛(wèi)星成功發(fā)射,自此“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)成功,這標(biāo)志著我國從航天大國邁向航天強(qiáng)國。
承擔(dān)此次“北斗”衛(wèi)星運(yùn)載任務(wù)的是長征三號乙三級運(yùn)載火箭。如圖所示是三級運(yùn)載火箭的結(jié)構(gòu)示意圖,三級火箭內(nèi)都滿載燃料?;鸺l(fā)射升空時(shí),先點(diǎn)燃第一級火箭,它的燃料用完后空殼自動脫離,這時(shí)第二級火箭開始工作,繼續(xù)推動火箭加速運(yùn)動。第二級火箭在燃料用完后空殼也自動脫離,接著第三級火箭開始工作,再次加速將衛(wèi)星送至預(yù)定軌道,最終完成“星箭分離”。衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道展開太陽能電池帆板,以一定的速度繞地球飛行。
請回答下列問題:
(1)火箭升空的動力來源于燃料燃燒釋放的 能;衛(wèi)星與地面設(shè)備通過 波傳遞信息。
(2)若滿載燃料的火箭質(zhì)量為2×105kg.則受到的重力是多少?(取g=10N/kg)
(3)火箭在某階段以7.42km/s的速度勻速飛行100s,則這段時(shí)間內(nèi)火箭飛行的路程是多少?
(4)火箭能達(dá)到的速度主要與燃料燃燒的噴射速度、火箭的“質(zhì)量比”有關(guān),若燃料的噴射速度一定,提高“質(zhì)量比”。可提高火箭飛行速度。人們把火箭初始起飛時(shí)的總質(zhì)量m0與燃料耗盡時(shí)的火箭結(jié)構(gòu)質(zhì)量m1之比稱為“質(zhì)量比”(即:)。請根據(jù)以上信息分析說明采用多級火箭為什么能提高火箭飛行速度。
【答案】(1)內(nèi);電磁;(2)火箭的重力是2×106N;(3)火箭飛行的路程是742km;(4)火箭初始起飛時(shí)的總質(zhì)量m0保持不變,每級火箭脫離一次,m1減小一次,變大,根據(jù)燃料的噴射速度一定,提高“質(zhì)量比”,可提高火箭的飛行速。
【解析】(1)燃料燃燒時(shí)發(fā)生化學(xué)變化,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即釋放出內(nèi)能;衛(wèi)星在太空中,太空中沒有介質(zhì),只能依靠電磁波傳遞信息;
(2)火箭質(zhì)量為2×105kg,則受到的重力:G=mg=2×105kg×10N/kg=2×106N
(3)火箭在某階段以7.42km/s的速度勻速飛行100s,
由速度公式得,這段時(shí)間內(nèi)火箭飛行的路程:s=vt=7.42km/s×100s=742km;
(4)火箭初始起飛時(shí)的總質(zhì)量m0保持不變,每級火箭脫離一次,m1減小一次,變大,根據(jù)燃料的噴射速度一定,提高“質(zhì)量比”,可提高火箭的飛行速度,所以采用多級火箭能提高火箭飛行速度。
答:(1)內(nèi);電磁;(2)火箭的重力是2×106N;(3)火箭飛行的路程是742km;(4)火箭初始起飛時(shí)的總質(zhì)量m0保持不變,每級火箭脫離一次,m1減小一次,變大,根據(jù)燃料的噴射速度一定,提高“質(zhì)量比”,可提高火箭的飛行速。
3.(2020?紹興)熱機(jī)發(fā)明后,一直在持續(xù)的改進(jìn)和發(fā)展中。
材料一:1769年,法國人居紐制造出蒸汽機(jī)推動的三輪汽車(圖甲),傳統(tǒng)蒸汽機(jī)的燃料在氣缸外部燃燒(圖乙),熱效率為5%~8%之間。
材料二:1862年,法國人德羅夏提出內(nèi)燃機(jī)(內(nèi)燃指燃料在氣缸內(nèi)燃燒)的四沖程循環(huán)理論:①氣缸的向外運(yùn)動造成的真空將混合氣體燃料吸入氣缸;②通過氣缸的向內(nèi)運(yùn)動對進(jìn)入氣缸里的燃料進(jìn)行壓縮;③高壓燃燒氣體產(chǎn)生巨大爆發(fā)力;④將已經(jīng)燃燒的廢氣從氣缸中排出。
材料三:1876年,德國人奧托制造出以四沖程為依據(jù)的煤氣內(nèi)燃機(jī),利用飛輪的慣性使四沖程自動實(shí)現(xiàn)循環(huán)往復(fù),內(nèi)燃機(jī)的效率達(dá)到14%。
(1)四沖程循環(huán)理論提及的“巨大爆發(fā)力”由圖中的 沖程實(shí)現(xiàn)。
(2)德羅夏提到的內(nèi)燃方式是基于 的猜想;
(3)老師在重復(fù)演示“做功改變內(nèi)能”實(shí)驗(yàn)(圖丙)之間,需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下,其目的與內(nèi)燃機(jī)的 (選填“吸氣”“壓縮”“做功”或“排氣”)沖程的原理相似。
【答案】(1)C;(2)燃料在氣缸內(nèi)燃燒,熱量損失少,熱效率高;(3)排氣
【解析】(1)在四沖程內(nèi)燃機(jī)中,提供動力的是做功沖程;由圖可知,A中進(jìn)氣門打開,活塞下行,為吸氣沖程;B中兩個(gè)氣門關(guān)閉,活塞上行,為壓縮沖程;C中兩個(gè)氣門關(guān)閉,活塞下行,為做功沖程;D中排氣門打開,活塞上行,為排氣沖程;故“巨大爆發(fā)力”由C沖程實(shí)現(xiàn);
(2)德羅夏提到的內(nèi)燃方式是基于燃料在氣缸內(nèi)燃燒,熱量損失少,熱效率高的猜想;
(3)老師需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下,其目的是排出里面的廢氣,相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的排氣沖程。
故答案為:(1)C;(2)燃料在氣缸內(nèi)燃燒,熱量損失少,熱效率高;(3)排氣。
這是一份2023屆初中物理二輪復(fù)習(xí)專題6.2 開放題(學(xué)生版)(最新) 學(xué)案,共11頁。學(xué)案主要包含了迎戰(zhàn)中考,跟蹤練習(xí)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2023屆初中物理二輪復(fù)習(xí)專題6.1 解答題(教師版含解析)(最新)學(xué)案,共20頁。學(xué)案主要包含了迎戰(zhàn)中考,跟蹤練習(xí),查閱資料,實(shí)驗(yàn)過程,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考與分析等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2023屆初中物理二輪復(fù)習(xí)專題4.3 實(shí)驗(yàn)探究題(電學(xué))(教師版含解析)(最新)學(xué)案,共42頁。學(xué)案主要包含了迎戰(zhàn)中考,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?shí)驗(yàn)器材,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)表格,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,跟蹤練習(xí),實(shí)驗(yàn)原理等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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