4.我們知道:“當(dāng)物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時.體積會顯著增大 .請你從構(gòu)成物質(zhì)的分子在排列方式上的不同談?wù)劗a(chǎn)生此現(xiàn)象的原因. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

解答題

三十年來,我國成功地發(fā)射了各種用途的航天器進(jìn)入太空,這標(biāo)志著我國的運載火箭技術(shù)水平已躋身于世界先進(jìn)行列.

(1)

我國向國際市場提供的長征三號運載火箭的第三級,如圖所示,氧和氫以液體狀態(tài)裝在火箭里.將它們液化的最大好處是什么?

(2)

圖甲為某火箭發(fā)射場,乙為山區(qū),丙為城市.發(fā)射場正在進(jìn)行火箭發(fā)射試驗.該火箭起飛時質(zhì)量為m=4.60×105kg,豎直向上的起飛推力為F=5.88×106N.請你求出該火箭起飛時所受的合力及方向.(不計空氣阻力,g=10N/kg)

(3)

為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射的實況,在發(fā)射場建立了發(fā)射臺,用于發(fā)射廣播和電視信號.已知傳輸無線電廣播信號所用電磁波的波段為中波,而傳輸電視信號所用電磁波的波段為微波,為了不讓山地阻擋信號的傳播,使城市居民能收聽和收看實況,必須通過建立山頂轉(zhuǎn)發(fā)站來轉(zhuǎn)發(fā)的是無線電廣播信號還是電視信號?簡述理由.

(4)

用“長征三號”發(fā)射的某航天器,它的一部分光電池板面積為S=8m2,正對太陽時能產(chǎn)生U=120V的電壓,為工作艙提供I=10A的電流.若太陽光照射處每1m2面積上獲得的太陽輻射功率為P0=1.0×103W,試估算該光電池的光電轉(zhuǎn)換效率η=?

(5)

某些航天器為研究的需要建有回收艙(或載人艙、返回艙),務(wù)必要保證它安全降落到預(yù)定的回收位置.當(dāng)回收艙降落到地面附近時,由于空氣阻力作用做勻速運動,則回收艙在勻速下降過程中它的動能、勢能和機械能如何變化?

(6)

為減少太空污染,一般航天器在完成預(yù)定任務(wù)后,應(yīng)使它墜落銷毀.墜落過程可簡化為從一個圓軌道開始,經(jīng)過與大氣摩擦,航天器的絕大部分經(jīng)過升溫、熔化,最后汽化而銷毀,剩下的殘片墜入大海.航天器原來的機械能中,除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外,還有一部分能量通過其他方式散失(不考慮墜落過程中化學(xué)反應(yīng)的能量).已知:

從圓軌道墜落開始時航天器的機械能E=4.0×1012J、質(zhì)量m=1.17×105kg;入海時殘片的質(zhì)量m=1.2×104kg、溫度升高Δt=3.0×103℃、動能EK=0.7×109J;航天器材料每1kg升溫1℃平均所需能量為C=1.0×103J;航天器材料每銷毀1kg平均所需能量為μ=1.0×107J.

試導(dǎo)出的表達(dá)式(用以上所列各物理量的符號表示)并估算出的數(shù)值.

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2007年10月13日,我國第一顆探月衛(wèi)星”嫦娥1號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,用來發(fā)射衛(wèi)星的長征三號甲運載火箭.現(xiàn)請同學(xué)們根據(jù)電視中看到的情景和所學(xué)的物理知識回答下列有關(guān)火箭和衛(wèi)星的問題:
(1)火箭采用
態(tài)氫作為燃料;
(2)火箭剛發(fā)射時,高溫火焰如果直接噴到發(fā)射臺,發(fā)射臺會熔化,為了保護(hù)發(fā)射臺,就建了一個大水池,讓火焰噴到水中,利用水的汽化來吸收巨大的熱量,使周圍環(huán)境溫度不致太高.我們在電視里看到火箭升空瞬間,伴有迅速擴(kuò)展的白色氣團(tuán),是水蒸氣
液化
液化
形成的.
(3)在保護(hù)衛(wèi)星的整流罩的外表面涂上涂上一層特殊材料,當(dāng)衛(wèi)星在與空氣摩擦升溫時,這種材料在高溫下會迅速
熔化
熔化
汽化
汽化
和升華從而吸收大量的熱,起到防止燒壞火箭的作用.
(4)衛(wèi)星發(fā)射前,科學(xué)家將龐大的衛(wèi)星天線折疊起來裝進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi),當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道后,只需加溫,天線就會自動展開,恢復(fù)到原來的形狀,由此可知,制作衛(wèi)星的材料是
記憶合金
記憶合金
.(填“記憶合金”或“納米材料”)
(5)衛(wèi)星從地球飛向太空,所攜帶的科學(xué)探測儀器的質(zhì)量將
不變
不變
.(填“變大”“變小”或“不變”)

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摘要:本文分析了如何挖掘物理題中隱含條件的途徑和方法。并對物理學(xué)試題題型進(jìn)行歸類、例舉和解析。學(xué)生要解好物理題,必須要有扎實的物理知識和相關(guān)學(xué)科的知識,綜合分析和解決問題的能力。因此,在物理教學(xué)過程中要注重提高學(xué)生的解題能力,加強對解題方法的教學(xué)。

關(guān)鍵詞:隱含條件 物理學(xué) 解題能力

學(xué)習(xí)在解物理習(xí)題時,經(jīng)常會遇到這種情況,有些解題的必要條件,題中并為明確給出,而是隱含在字里行間。充分挖掘隱含條件,明確題目要求,采用合適方法,選擇正確答案,是解好這類題的關(guān)鍵。本文就如何挖掘試題中的隱含條件,提高解題能力作一例析。

一、從關(guān)鍵詞中挖掘隱含條件

在物理題中,常見的關(guān)鍵用語有:表現(xiàn)為極值條件的用語,如“最大”、“最小”、“至少”、“剛好”等,它們均隱含著某些物理量可取特殊值;表現(xiàn)為理想化模型的用語,如“理想滑輪”、“輕質(zhì)杠桿”、“光滑水平面”等,扣住關(guān)鍵用語,挖掘隱含條件,能使解題靈感頓生。

例1 一個物體在平衡力的作用下,在光滑水平面上做勻速直線運動,當(dāng)這對平衡力突然消失,則物體將(。

A.立刻停止運動

B.運動速度越來越快

C.速度減慢,最后停止

D.仍作勻速直線運動

解析:題中“光滑水平面”為關(guān)鍵詞。光滑水平面意味著物體不受摩擦力的作用。題目中的物體待平衡力消失后,將不再受力的作用,因此仍要保持勻速直線運動(牛頓第一定律)。

答案:D

二、從物理學(xué)常識中找隱含條件

有些題目幾乎沒有條件,但仔細(xì)研究就會發(fā)現(xiàn)條件其實全部隱含于物理常識中,這就要求學(xué)生根據(jù)題意進(jìn)行發(fā)散性思維,努力挖掘相關(guān)知識,在條件不足的情況下,根據(jù)常識假設(shè)適當(dāng)?shù)臈l件和數(shù)據(jù)以彌補題中明確給出的已知條件的不足。

例2 一個中學(xué)生對地面的壓強大約是(。

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

解析:此題隱含條件有兩個,一是中學(xué)生的體重約為50kg,二是中學(xué)生雙腳底面積約為5dm2,而這兩個條件都非常隱蔽,屬于物理學(xué)常識,只要明確了這兩點,不難得出正確答案D。

三、從物理學(xué)發(fā)展史中尋找隱含條件

這類試題一般涉及對物理學(xué)研究有貢獻(xiàn)的科學(xué)家、科研成果和歷史進(jìn)程等,增加了學(xué)生的愛國情感,有利于培養(yǎng)學(xué)生的高尚情操,激起學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的遠(yuǎn)大理想。

例3 發(fā)電機和電動機的發(fā)明使人類步入電氣化時代,制造發(fā)電機的主要依據(jù)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,首先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(。

A.愛因斯坦

B.帕斯卡

C.奧斯特

D.法拉第

解析:知道這些科學(xué)家的研究成果和對社會的巨大貢獻(xiàn),很快就能準(zhǔn)確地選出正確答案D。

四、從物理現(xiàn)象的出現(xiàn)條件中尋找隱含條件

一定的物理現(xiàn)象的出現(xiàn),是以具備一定的條件為前提的,當(dāng)知道什么條件具備時可出現(xiàn)什么現(xiàn)象后,一旦題目給出某種現(xiàn)象,馬上可以找出相應(yīng)的隱含條件。

例4 我國“遠(yuǎn)望號”衛(wèi)星測控船從江陰出發(fā)執(zhí)行任務(wù),由長江進(jìn)入海洋。下列有關(guān)測控船所受浮力的說法正確的是(。

A.由于海水的密度大,所以船在海洋力受到的浮力大

B.由于船排開海水的體積小,所以它在海洋里受到的浮力小

C.由于船排開的海水的體積大,所以它在海洋力受到的浮力大

D.由于船始終漂浮在水面上,所以它受到的浮力不變

解析:“一個物體漂浮在液面上……”,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的條件是物體所受浮力等于物重,所以隱含條件是物體受到的浮力等于重力。

答案:D

例5 放在水平常木板上重10N的木塊,受到水平向右,大小為5N的拉力作用,沿水平方向做勻速直線運動,這時木板水平方向受的合力為_______N。當(dāng)拉力增大到8N時,木塊受到的合力為_______N。

解析:“一個物體勻速運動……”要出現(xiàn)這種現(xiàn)象,前提條件是物體必須不受力或受平衡力作用,所以隱含條件為:物體不受力或受平衡力作用。

答案:0;3

五、從物理概念、物理原理中尋找隱含條件

有些物理學(xué)問題、現(xiàn)象、判斷等條件隱含于相關(guān)的概念和原理中,或是命題時有意混淆概念,偷換概念,要求學(xué)生對概念掌握準(zhǔn)確,理解要透徹。

例6 晴天,幾位大學(xué)生在森林中迷路了,下面四種利用風(fēng)向引導(dǎo)他們走出森林的說法中,正確的是_______(圖中虛線為空氣流動形成風(fēng)的路徑示意圖)

A.森林吸熱,溫度升高慢,空氣溫度低、密度大,地面空氣從森林流向外界,應(yīng)順風(fēng)走

B.土地吸熱,溫度升高快,空氣溫度高、密度小,地面空氣從外界流向森林,應(yīng)順風(fēng)走

C.森林吸熱,溫度升高慢,空氣溫度低、密度大,地面空氣從森林流向外界,應(yīng)迎風(fēng)走

D.土地吸熱,溫度升高快,空氣溫度高、密度小,地面空氣從外界流向森林,應(yīng)迎風(fēng)走

解析:本題中隱含了比熱容的概念。物體的比熱容越大,吸收熱量后溫度變化越小。

土地的比熱容大,吸熱后溫度升高較快,空氣溫度高。熱空氣因密度小而向上升,地面空氣從森林流向外界,應(yīng)順風(fēng)走。

答案:A

六、數(shù)學(xué)關(guān)系之中尋找隱含條件

正確的示意圖不僅能幫助我們理解題意、啟發(fā)思路,而且還能通過數(shù)學(xué)關(guān)系找出題中的隱含條件。這種方法不僅在幾何光學(xué)中有較多的應(yīng)用,而且在其它物理問題中也經(jīng)常應(yīng)用。

例7 有一均勻正方體對水平地面的壓力是F,壓強是P,如下圖所示。若切去陰影部分,則剩余部分對地面的壓力是原來的_______倍,壓強是原來的_______倍。

解析:該題的條件隱含在數(shù)學(xué)關(guān)系之中,解題的關(guān)鍵要建立物理模型的空間想象力。切去部分的正方體邊長為a/2,體積為V/8。切去陰影部分后,其質(zhì)量為7/8m,底部受力面積為3/4S,剩余部分壓強為P’=m/S=7/6P,壓力為F’=Ps=7/8F。

答案:7/8;7/6

七、從圖形、圖表與曲線關(guān)系中尋找隱含條件

圖示是貯存和傳遞科學(xué)文化知識比較便捷的一條途徑,它能夠高度濃縮物理學(xué)的基本概念及原理,使之更加形象、直觀。試題圖文并茂,生動活潑,但圖表曲線中隱含了相當(dāng)多的沒有敘述和未提及的條件,解題時結(jié)合題設(shè)條件分析圖形,從圖形中挖掘隱含條件,才能正確作答,較好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析問題的能力。

例8 在如圖所示的各圖中,關(guān)于磁場的描述和小磁針表示正確的是( )

解析:這是一道集概念、實驗和理論于一體的圖形選擇題,要求學(xué)生明確磁場的概念、磁場方向及磁場方向的規(guī)定等情況,這樣才可選出正確答案為B。

八、從實驗的器材、操作過程或結(jié)果中尋找隱含條件

在理論試題中,也有相當(dāng)多的題干條件看似不足,其實隱含在實驗器材、操作步驟和實驗結(jié)果之中,要求學(xué)生根據(jù)已有知識,挖掘這些隱含條件,從而得出正確答案,這有利于考查學(xué)生的實驗操作技能,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

例9 如圖所示電路,圖中1、2、3表示電流表或電壓表,請?zhí)钌细鞅黼娐贩枺?biāo)出正、負(fù)接線柱的位置。

解析:判斷電表的類型,需了解器材的使用規(guī)則。電流表要串聯(lián)接入電路,電壓表要并聯(lián)接入電路。判斷時,可假設(shè)將改表處斷開,凡對電路結(jié)構(gòu)有影響的是電流表,沒有影響的是電壓表。答案如上圖。

九、選擇合適的方法

確定解題思路,根據(jù)題型特點,充分理解題意。采用合適方法,能很好地提高解題能力,常用的物理方法有控制變量法、等效法、轉(zhuǎn)換法、數(shù)據(jù)歸納法等。

例10 下表列出由實驗測定的幾種物質(zhì)的比熱容。認(rèn)真閱讀,你一定會有所發(fā)現(xiàn),請?zhí)畛鋈我馊龡l:

水4. 2×103

冰 2.1×103

鋁 0.88×103

鋼鐵 0.46×103

酒精 2.4×103

蓖麻油1.8×103

干泥土0.8×103

水銀0.14×103

煤油2.1×103

砂石0.92×103

銅0.39×103

鉛0.13×103

(1)________________________________________;

(2)________________________________________;

(3)________________________________________。

解析:給表找規(guī)律時一般采用比較分析,綜合分析的方法,即可找一般規(guī)律如某種變大或變小的趨勢,共性等,也可找特殊規(guī)律。此表中12種物質(zhì)除煤油和冰比熱相同外,其他不同。說明不同物質(zhì)得比熱一般不同,這是共性。但冰和煤油不同物質(zhì)比熱相同這是特殊性質(zhì)。水、冰同種物質(zhì),狀態(tài)不同,比熱容也不同。且可將物質(zhì)分為金屬、非金屬進(jìn)行比較。還可找比熱容最大的、最小的。

例11 用實驗研究決定電阻大小的因素,供選擇的導(dǎo)體規(guī)格如下表:

材料

編號

長度(m)

橫截面積(mm)2

鎳鉻合金

1

0.5

1.5

0.5

錳銅

1

0.5

1.5

1

①要比較電阻與長度的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線:_______________________;

②要比較電阻與橫截面積的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線:_______________________;

③要比較電阻與材料的關(guān)系應(yīng)選擇導(dǎo)線:_______________________。

解析:本題中導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、材料、橫截面積三個物理量有關(guān),要探究它們之間的關(guān)系,要采用“控制變量法”。要驗證猜想一,就要取不同的長度,相同材料和橫截面積的導(dǎo)線,所以應(yīng)選序號1、2,同理可選出另兩個猜想的序號。

答案:(1)1、2;(2)3、4;(3)1、3

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閱讀以下文章并回答后面的問題.

雨、雪、垃圾能發(fā)電

  科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),大自然中蘊藏著巨大的能量,可以通過多種手段,從21世紀(jì)初期開始,有一定規(guī)模地向雨雪垃圾索電,是完全可以實現(xiàn)的.

  利用積雪發(fā)電:大家知道,積雪的溫度是0℃以下,因此雪中蘊藏著巨大的冷能.科學(xué)家提出利用積雪發(fā)電的大膽設(shè)想.它的工作原理是,將蒸發(fā)器放在地面上,將凝縮器放在高山上,再用兩根管子將它們連接在一起,然后抽出管內(nèi)空氣,用地下熱水使低沸點的氟里昂(即現(xiàn)代電冰箱所用的制冷物質(zhì))汽化,并以雪冷卻凝縮器,由于氟里昂的沸點很低,加上管內(nèi)被抽空,所以它就沸騰起來,變成氣體快速向管子的上端跑去,沖擊汽輪機旋轉(zhuǎn),從而帶動發(fā)電機發(fā)電.試驗證明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可見雪的發(fā)電本領(lǐng)是十分驚人的.

  雪的資源極其豐富,地球上34%的國家屬多雪地區(qū).我國東北和新疆北部是全國下雪天數(shù)最多的地區(qū),每年平均在40天以上,積雪日數(shù)在90天以上.積雪發(fā)電的問世,將使茫茫雪原變成人類的又一理想的未來發(fā)電能源.

  利用下雨發(fā)電:目前,科學(xué)家們研究雨能的利用已獲得成功,它是利用一種葉片交錯排列,并能自動關(guān)閉的輪子,輪子的葉片可以接受來自任何方向的雨滴,并能自動開關(guān),使輪子一側(cè)受力大,另一側(cè)受力小,從而在雨滴沖擊和慣性的作用下高速旋轉(zhuǎn),驅(qū)動電機發(fā)電.雨能電站可以彌補地面太陽能電站的不足,使人類巧妙而完美地應(yīng)用太陽能、風(fēng)能、雨能.

  我國南方雨能資源豐富,特別是華東、華南、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較多,陰雨天利用雨能發(fā)電,陽天利用太陽能發(fā)電,這樣無論晴天或陰雨天,人們都可以享受到大自然的恩賜,享受到電能帶來的光和熱.

  微生物電池:在探索微生物能源工作中,一些國家正在從事著微生物電池的研究.什么是微生物電池呢?它是一種用微生物的代謝產(chǎn)物,做電極活性物質(zhì),從而獲取電能.從研究的進(jìn)展看,作為微生物電池的活性物質(zhì),只限于甲酸、氫、氨等.我們用一種叫產(chǎn)氣單抱菌的細(xì)菌,處理100摩爾椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做電解液的3個電池串連在一起,生成的電能可使半導(dǎo)體收音機連續(xù)播放50多個小時.當(dāng)然,這只是試驗,但它表現(xiàn)出的事實是令人神往的.

  21世紀(jì)是人類飛向宇宙的時代,在宇宙飛船這樣的封閉系統(tǒng)中,排泄物的處理確實是個必須解決的問題.美國宇宙航行局設(shè)計了一種一舉兩得的解決方案:用一種芽孢桿菌處理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素產(chǎn)生氨.氨用做電極活性物質(zhì),在鉑電極上產(chǎn)生電極反應(yīng),組成了邀翔太空的理想微生物電池.在宇航條件下,每人每天如果排出22克尿,就能夠獲得47瓦時的電力.

  氫燃料電池,成為微生物能源的又一種電能形式.利用一種產(chǎn)生氫氣能力強的細(xì)菌,在容積為10升的發(fā)酵裝置中,每小時所產(chǎn)生的近20升氫氣,足以維持3.1~3.5伏燃料電池的工作.科學(xué)日新月異的21世紀(jì),有機廢水的處理也與微生物電池發(fā)生了密切關(guān)系.在利用微生物處理有機廢水時,在使廢水無害化的同時,可以把微生物的代謝產(chǎn)物做微生物電池的活性物質(zhì),從而獲得電能,從這個角度上,微生物做為同時解決公害和能源問題的一種手段,已引起人們的廣泛注意.盡管微生物電池的研制尚處在萌芽狀態(tài),使用也還只限于一定范圍,但是到21世紀(jì)的某一天,微生物電池就能夠帶動著馬達(dá)飛轉(zhuǎn),為人類創(chuàng)造更多的物質(zhì)財富.

  向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有機物質(zhì),其中蘊藏著可觀的能量.不少國家已開始利用厭氧細(xì)菌將下水道污泥“消化”,然后收集其中產(chǎn)生的沼氣作為熱源,并將下水道污泥制成固體燃料.

  關(guān)于下水道污泥作為固體燃料的開發(fā)與實用化研究方面,歐洲國家居領(lǐng)先地位.日本東京都能源局利用下水道污泥作為燃料發(fā)電的試驗也已獲成功.日本能源科學(xué)家還將下水道污泥利用多級蒸發(fā)法制成固狀物,所得燃料的發(fā)熱量為16 000~18 000 kJ/kg,與煤差不多.

  德國的一家化學(xué)公司將工廠下水道排放的廢水(其中含10%的普通生活污水)進(jìn)行處理,所得活性污泥作為燃料,他們在下水道污水中加入有機凝集劑,再用電力脫水機脫去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用壓濾機榨干水分,用這種方法制成的燃料發(fā)熱量大約是9 200~1 000 kJ/kg,并且將其干燥、粉碎后并不影響其燃燒性能.

  從下水道污泥中挖掘潛在能源,不僅開辟了能源新途徑,還可以根本上解決城市下水道污泥污染問題.對改善城市地下水水質(zhì)有著至關(guān)重要的作用.環(huán)境科學(xué)家有必要重新估計下水道污泥的作用和利用價值,進(jìn)一步研究下水道污水處理以及下水道水系的設(shè)計.

  目前,世界上許多國家正在研究,能否建立一個從污水處理到能源、環(huán)保方面的綜合管理體系,以便一勞永逸地解決下水道污水的去向問題.

摘自《能源趣覽》

閱讀完以上文章后回答:

(1)文中介紹了哪幾種新的能源利用方式?分別是什么?

(2)利用積雪和下雨發(fā)電的工作原理分別是什么?

(3)結(jié)合你在日常生活中對能源的利用,談?wù)勀銓?jié)約能源的看法.

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