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阅读型STS中考试题的欣赏  

2011-10-21 10:44:06|  分类: 中考真题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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阅读型STS中考试题的欣赏
江苏苏州工业园区第十中学 陈 刚

  STS是science(科学)、technology(技术)、society(社会)三个单词的第一个字母的缩写。新课程标准非常重视科学、技术与社会的联系,在课程性质、基本理念、课程目标、内容标准、教学建议、教学评价、教材编写建议等方面都充分体现了“STS”教育的基本思想。为适应新课改的要求,近年各地的中考物理试卷中出现了STS类的阅读型试题。她常常以现代科学技术和社会生活中的实际问题作为素材,从而使试题充满了生活和时代气息,体现了新课程中“重视物理知识与实际的联系和应用”的要求。这种试题考查内容广泛,立意新颖,具有起点高,落点低,区分度好的优点。

冰封莱州湾

  2010年1月下旬,莱州湾出现了近30年来同期最为严重的海冰灾害,港口封冻、航道阻塞,近海养殖区全部被冰封,单目远望,昔日波涛汹涌的大海几乎全部被冰覆盖(如图1)。

  通常情况下,海水结冰比陆地上的淡水结冰困难得多。淡水的凝固点是0℃,而海水的凝固点是不确定的。10‰盐度水的凝固点是-0.5℃℃℃。今年海冰灾害发生早于往年,而且发展又如此迅速,主要是因为今年的气象条件与往年有较大的不同。

  进入2009年11月以后,我国北方地区经历了几次大的寒流天气,由于莱州湾相对封闭,海水的交换能力和流动性较差,寒流天气使海面气温下降,海水向外散热,海水冷却,温度降低,这是海水结冰的重要因素。伴随着寒流天气,与往年相比,提前到来的连续不断地几场大雪更是造成冰封莱州湾的罪魁祸首!

  (1)陆地和海洋同处在寒流天气中,为什么海水容易散失热量?

  分析:(1)由于海上的比热容比沙石的大,当经历寒冷天气后,海面气温下降,所以容易向外面散热。(2)由题意可知,海水的凝固点随温度降低而升高,雪熔化后,由于莱州湾相对封闭,海水的交换能力和流动性差,从而使海水得盐度降低,凝固点升高,海水根容易凝固了,所以大雪成了冰封莱州湾的罪魁祸首。

如图2是青藏铁路通过“千年冻土”区的照片,照片中插在路基两旁的一排碗口粗细的是热管(还有一部分埋在路基下面)这是为了解决“冻土”区路基在温度过高时会变得松软不牢固,采取的其中一种方法。

 

  热管是一根两端封闭的金属管(如图3是管内物质物态变化的示意图),管内装有容易汽化的液体,上方一端处在温度较低的地方,下方一端处在温度较高的地方,当它的下方一端受热时,里面的液体会吸热而汽化,蒸气跑到温度低的上方一端时放热而液化,液化后的液体通过重力作用(或其它途径)叉回到受热的下方一端,如此循环往复。热管就相当于一个天然“制冷机”。

  请回答下列问题:

  (1)热管里面发生的物态变化是________和_________________。

  (2)当热管“制冷”时,上方一端的温度      下方一端的温度此时,热管把从高温处吸收的       “搬到”低温处放出。当上方的温度和下方的温度相同时,热管       (横线内选填以下其中一个数字序号:①停止“制冷”  ②开始“制冷”③热量④温度⑤高于⑥低于)

  分析:(1)根据题目提供的信息可知:热管内的工作物质是在管底部由液态变成气态,属于汽化现象;而气体到上部后又变成液态,属于液化现象。(2)热管工作时,上方的温度低于下方的温度,这样在下端汽化吸热,在上端液化放热,达到制冷下端的作用,直到上下端温度相等,达到热平衡,从而使“冻土”的路基不因温度过高而变得松软。

  无砟轨道(如图4甲)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上。这可减少维护、降低粉尘等。沪宁城际高速铁路将建成投入运营,标志着我省进入了高速铁路时代。高速列车在无砟轨道上。传统铁路的钢轨是固定在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟(如图4丙)。

(填“>”、“<”或“=”).快到站点时,列车鸣笛声是通过         传入人耳的。

  ①增大受力面,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里;②可以减少噪声和列车振动;③可以减少维护、降低粉尘;④可以吸热、增加透水性

  A.①②③          B.①②④           C.①③④          D.②③④

  ⑷沪宁两地高速铁路线长是297km,若列车从南京到上海用时54min,则它行驶的平均速度是km/h。

  ⑸乘客在站台边候车时,为什么站在离轨道一定距离的地方才能确保人身安全?

  分析:该题以我国正在迅猛发展的高速铁路为载体,综合考查了速度、压强、声、力与运动的关系等知识点。(1)列车设计为子弹头型,是通过改变车头的形状,使之成流线型,从而减小空气对列车的阻力,便于获得较快的行驶速度。(2)由于列车在匀速行驶,所以在水平方向上受到一对平衡力,即列车的动力等于阻力;声音可以在固、液、气体中传播,我们听到的汽车鸣笛声是通过空气传播的。(3)轨道路砟和枕木增加了跟地面间的接触面积,根据可知,从而减小了对地面的压强,由于轨道路砟间有许多小的空隙,有利于减弱噪声,枕木有利于减小列车的振动,同时也可以减少维护、降低粉尘的作用。(4)已知列车行驶的路程为s=297km,需要的时间为t=54min=0.9h则。(5)由于列车在快速行驶的过程中,带动周边的空气快速流动,根据流体的流速越大压强越小可知,如果人站的过近,容易被外面的大气压向列车,从而发生危险

诞生于19世纪后10年的汽车,曾经是速度和效率的象征。进入21世纪,伴随着汽车的普及,现实中的交通事故、交通堵塞、能源紧张、环境污染等问题开始困扰着我们,回归传统和自然的呼声越来越高,“骑上你的自行车”成为倡导“国际无车日”(9月22日)活动的宣传用语。“国际无车日”活动并不是拒绝汽车,而是唤起民众对自身生活方式的反思,如何走出既有速度和效率又能减少拥堵和污染这个两难的境地,一种新的交通工具──电动自行车应运而生了。

  (1)电动自行车运用了许多物理知识,观察图5所示电动自行车的结构图,填写下表。

结构或构件中采取的有效措施

所能达到的目标或实用价值

  (2)运用科学的物理术语,说明电动自行车和汽车的能量转化,并指出“国际无车日”的积极意义。

  (3)下表是某品牌电动自行车的部分技术参数。从物理学的角度看,表中有一个物理量的名称与单位不一致,请你指出并改正。

                   阅读型STS中考试题的欣赏 - 李昌华 - 李昌华工作室

  (4)若电动自行车的效率为80%,行驶过程中所受阻力为车重的0.06倍。求车以4m/s的速度在平直公路上匀速行驶时的工作电流(g取10N/kg)。

  分析:(1)电动自行车是近几年发展较为迅速的一种轻便、快捷的交通工具,它涉及到许多物理学知识。电动自行车的车把、手刹是利用了省力杠杆,手把和轮胎花纹是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,马鞍形车座通过增大受力面积减小压强,尾灯的设计是利用了互成直角的平面镜将后面射入尾部的灯光沿原方向反射回去,便于后面行人观察等。(2)电动自行车是消耗电能转化为机械能,而汽车是燃料燃烧后将内能转化为机械能;提倡使用电动自行车或自行车可以减小汽车排放的尾气污染和热污染等。(3)根据铭牌提供的信息,可以发现压强的单位用的是P,而应该为Pa;(4)电动自行车匀速直线行驶时所受的牵引力与阻力是一对平衡力,故,根据公式P=UI和P=Fv及转化效率可得UIη=Fv,则该车以4m/s的速度在平直公路上匀速行驶时的工作电流以为

  夜幕下,扬州“第一大道”文昌路边LED灯将道路照得犹如白昼,这种LED灯是通过光电转换来供电的。图6是扬州某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中,R是光敏电阻,此光敏电阻的阻值R、流过线圈电流I与光照度E(单位勒克斯,符号lx)之间的几次实验数据如下表所示,当线圈A中的电流I≥30.0mA时,动触点D与静触点G、H接触。

  (1)由表格中数据可知,光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而         。

  (2)白天,太阳能电池板将       能转化为       能,这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。傍晚,当光照度小于        lx(勒克斯)时,路灯开始工作。

  (3)请用铅笔画线将电路原理图连接完整,使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上,图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线;连线不能交叉)。

  (4)一只功率为6W的LED灯,通电后其发光亮度相当于30W的日光灯。某间教室有24盏30W的日光灯,每天平均使用2h,如果能用6W的LED灯进行照明,则一个月(按30天计算)可节约电能      kw·h。

  (5)据有关部门发布消息,5年内全市小区将全面覆盖LED路灯。但目前有部分市民反映LED路灯亮度不够,请你提出一条能提高亮度的合理化的建议:        。

  分析:该题以第三代新光源──LED灯为载体。(1)由表格可知当光照度逐渐增加时,光敏电阻的阻值在不断减小。(2)太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置。有题意可知,当线圈A中的电流I≥30mA时,动触点D与静触点G、H接触,即当线圈A中的电流I<30mA时,动触点D才能与静触点E、F相连,从而使蓄电池对LED灯供电,LED灯发光。由表格可知,当线圈中的电流为30.0mA时,光照度为15lx时,即当光照度小于15LX时,路灯开始工作。(3)根据表格可知当光照度增加时,线圈中的电流在变大,电磁铁的磁性增强,衔铁B被吸下,从而使动触点D与静触点G、H相连。即在白天时,闭合的是G、H,而此时应该是太阳能电池板在工作,对蓄电池充电,即G、H相当于蓄电池和太阳能电池板所组成电路中的开关;反之当光照度减弱时,线圈中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,在弹簧的作用下,动触点D与静触点E、F相连。即在夜晚时,闭合的是E、F,而此时应该是LED灯在工作,即E、F相当于蓄电池和LED组成电路中的开关。根据上述分析,连接的电路如图所示。(4)将24盏功率为.03kW的日光灯,换成功率为.006kW的LED灯,一个月节省电能为W=n()t=24×(0.03kW-0.006kW)×2h×30=34.56kW·h。(5)LED的亮度不够,说明在LED灯的电功率较小。因此采取的方法有:(1)提高每盏LED灯的电功率;(2)增加LED灯的盏数。

巨磁电阻效应

  1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。(如图7-甲)

  更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”。

  进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜RR0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如图7-乙所示。

  1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。

  (1)以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是      。

  A.铜、银       B.铁、铜       C.铜、铝      D.铁、镍

  (2)对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7nm时,这种复合膜电阻        (选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”。

      信息转化为电信息。

  (4)铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R比       (选填“大”或“小”)得多。

  (5)图7-丙是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域。将“新型读出磁头”组成如图所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是图7-丁中的      。

  分析:这是一道以2008年的诺贝尔物理学奖的研究成果──巨磁电阻为载体的综合性试题。(1)根据题意可知,在组成三层膜的两种金属中,必须有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不容易被磁化的其他金属这样才能组成巨磁电阻,故应选B。(2)由图甲可知,当铁、铬的厚度d分别为1.1、2.2、3.3nm时,,即,也就是说此种厚度的铁、铬电阻在未加磁场和加磁场后没有发生改变,即不具有巨磁电阻的效应。(3)根据短文可知,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,而电阻大小的变化,又引起电路中的电流的变化,即“新型读出磁头”可将微弱的磁信息转化为电信息。(4)由图甲可知当铁、铬组成的复合膜具有“巨磁电阻的效应”时,,即,也就是说加磁场后的电阻(R)小于未加磁场时的电阻(),故应填“小”。(5)1表示的是有磁区域,根据第(4)小题可知,此时电阻值应相对较少,对应的电流值则应相对的较大,反之0表示的是无磁区域,电阻相对较大,对应的电流值则应相对较小,故应选B。

纳米陶瓷

  纳米陶瓷作为高新技术材料应用广泛。贴于“神舟七号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷,具有永久、稳定的防静电性能,具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀,具有金属刀无法比拟的优点:刀刃锋利,能切割钢铁等物质,能削出如纸一样薄的肉片;硬度高,其耐磨性是金属刀的60倍;完全无磁性;不生锈变色,健康环保;可耐各种酸碱有机物的腐蚀;为全密材料,无孔隙,不沾污、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念,是高新技术为现代人奉献的又一杰作。

  (1)“神舟七号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时,飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有      的特点

  (2)纳米陶瓷刀      (选填“能”或“不能”)被磁化。它的耐磨性好,是因为它的      高。

  (3)图8是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线      (填字母)。

  分析:该题以新型的科技材料──纳米陶瓷为载体。(1)当飞船外炽热状态时,而不被烧毁,这主要是利用陶瓷的耐高温的特点。(2)有题意可知,纳米陶瓷完全无磁性,所以不能被磁化;它的耐磨性好,是因为它的硬度高。(3)因为纳米陶瓷的耐磨性是金属的60倍,因此在同等条件下纳米陶瓷的磨损程度应该最小,故应选C。

汽车防冻液

  汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。为了确保安全,可用水循环进行冷却。实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(图9)(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾。

  有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比)。

-17

-28

-37

-49

-48

-46

-28

103

104

107

111

117

124

141

  在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10~15℃。考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高。

  (2)在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况是    。

  A.逐渐升高   B.逐渐降低   C.先升高后降低   D.先降低后升高

  (3)若某地常年最低气温为-15℃,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选     。

  A.30%     B.40%   C.60%    D.90%

  (4)请在图10中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图像;由图像可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是     ℃。

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  (5)长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少。与原来相比,混合液的沸点          。

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1)比热容大的物质在质量和温度变化时,吸收或放出的热量多,散热效果也就好,利用水来冷却就是利用了水的比热容大的特性。(2)从所给数据可以看出,防冻液含量大小影响混合液的凝固点和沸点,从30%到90%,凝固点先降低后升高,沸点逐渐升高。(3)由于使用防冻液的合适含量是使混合液的凝固点比本地常年最低气温低0~15℃,因此若最低气温是-15℃,则防冻液的凝固点应控制在-25℃~30℃范围内,因此应选含量为40%的防冻液。(4)利用描点法画出沸点与防冻液含量的曲线图像如图11所示,根据图像可得当含量为75%时,其沸点在119~221℃范围内。(5)长时间使用后,水箱内混合液中的水因汽化而减少,防冻液的体积百分含量增大,根据表格或图11的图像可知,混合液的沸点将要升高。

2011-06-27  人教网
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