中考物理STS热点问题归类例析

这是一份中考物理STS热点问题归类例析，共9页。试卷主要包含了物理与科学，物理与技术，物理与社会等内容，欢迎下载使用。

解答STS考题，首先要弄清题意，明确物理与科技、社会的联系，知道已知与所求;然后利用题给信息，应用所学知识分析解答。解题难点，一是易受情景材料影响，弄不清题意;二是受题中的新名词、新知识羁绊，思维断片，感到无从下手;二是不能将题目化为物理间题，无法确定解题的思路与方法为扫清解题障碍，提高应考能力，现将中考物理STS热点问题整合归类，以供复习备考参考
一、物理与科学
有关物理与科学的热点，多为科学新发现、新成就或重大发明。考题一般具有起点高、落点低等特点，题给的科学知识，乍看似乎高不可攀，细究则答案就在题干内或用已有知识完全可以解决。要仔细审读，避开新名词、新概念的干扰，抓住关键词句，提取有用信息，弄清物理与科学的联系，找出其中所蕴含的物理问题或规律，应用相关知识分析解答。
例1 浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”。碳海绵可用于处理海上原油泄漏事件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收。此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的( )
A.保温性能好
B.易被压缩
C.能吸油但不吸水
D.密度很小，能浮于海面上
解析:“碳海绵”属于科学新成就。弄清利用“碳海绵”处理、回收原油的原理与过程，分析其所具有的性质，确定没有应用到的性质。
碳海绵“内部像海绵一样多孔隙”，可“挤压”，说明其易被压缩;“碳海绵可用于处理海上原油泄漏事件”，处理时，先“吸收”再“回收”原油，说明其能吸油但不吸水;碳海绵是一种“超轻物质”，“用它吸收浮在水面上的原油”，说明其密度很小，能浮于海面上。故没有应用到”保温性能好”的性质。答案:A。
例2 人类首次探测到的引力波是由13亿光年之外的双黑洞合并形成的。双黑洞的初始质量分别是太阳质量的29倍和36倍，合并后的黑洞质量是太阳的62倍。亏损的质量以
强大引力波的形式释放到宇宙，经过漫长的旅行抵达地球。下列说法正确的是( )
A.牛顿预言了引力波的存在
B.双黑洞合并过程质量守恒
C.该引力波产生于13亿年前
D.引力波只能在介质中传播
解析:引力波是由爱因斯坦1916年预测，直至2015、2016年获得直接观测证据的科学新发现。弄清引力波的成因，根据引力波的形成过程、传播特征并结合已有知识分析解答。
牛顿的引力理论只涉及宇宙间的物体，大到天体，小到尘埃，都存在相互吸引的力，并没有预言引力波的存在;“双黑洞的初始质量分别是太阳质量的29倍和36倍，合并后的黑洞质量是太阳的62倍”，说明双黑洞合并过程中质量是不守恒的;“引力波是由13亿光年之外的双黑洞合并形成的”，说明双黑洞合并时产生的引力波的位置到地球的距离为13亿光年，即该引力波产生于13亿年前;引力波在空间的传播方式与电磁波类似，以光速传播且不需要介质。答案:C。
例3 2014年诺贝尔物理学奖颁给了“高亮度蓝色发光二极管(LED )”的美国和日本的三名发明者。红色、绿色发光二极管在20世纪中叶已经问世，但直到蓝色发光二极管发明后，发光二极管能被用于照明，产生白色光源。正如授奖声明中所说:“白炽灯照亮了20世纪，LED灯则点亮了21世纪。”
(1)为什么红色、绿色、蓝色发光二极管都问世后，发光二极管才能被用于照明?
(2)请从能量转化角度提出一个与LED有关的问题并回答?
问题: ?
回答: 。
解析:蓝色发光二极管属科学的重大发明。光的三原色是红、绿、蓝，这三种色光混合后形成白光;LED消耗电能，工作时发光，电能转化为光能。
(1)红光、绿光、蓝光混合后可以产生白光。
(2)问题:LED光源在工作时能量如何转化?
回答:把电能转化为光能。
【温签提示】有关物理与科学的热点的STS考题，素材一般源于国家科学技术奖、诺贝尔物理学奖等，考查相关物理知识的综合应用，如巨磁效应、六冲程内燃机、半导体制冷、超导限流器等。
二、物理与技术
有关物理与技术的热点，多为科学技术在生活、生产以及航空航天等领域中的应用实例。要仔细审读，从题给文字、图表材料中获取有用信息，弄清物理与技术的联系，找准所考查的知识点，应用相关知识分析解答。
例4 如图1甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。

甲 乙 丙
图1
(1)当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用，如图1乙是轮胎与接触面的平面图，请在图中画出轮胎对接触面压力的示意图。
(2)当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p=10 Mpa，水雾喷出的速度v≥10 m/s，若喷孔的总面积S=5× 10-5 m2，则水枪的功率至少为多少瓦?(不计大气压强)
(3)列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W1与内能W2之比为9:16，如图1丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从72 km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000 W的照明灯正常发光1h，则列车的速度会减小到多少千米/时?
解析:永磁动力单轨列车应用到许多科学技术。弄清转弯、水枪、制动发电的原理，综合应用力学和电学的相关知识分析解答。
(1)轮胎对接触面压力的作用点是轮胎与接触面的接触点，方向垂直于接触面向里，过作用点作垂直于接触面向左的线段，画箭头表示力的方向，如图2所示。
(2)水对喷孔的压力:

当水雾喷出的速度v=10 m/s时，水枪的功率最小，则水枪的功率至少为:
(3)列车减速时转化的电能:

由电能与内能的关系可知，此过程中转化的内能:
列车减少的机械能:

由图象可知，此时列车减小的速度:
故列车的速度会减小到:
。
例5 图3所示的“无人机”(多功能飞行器)具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。
(1)起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是 。在空中飞行时，只要增加 侧两个旋翼的转速，就能使无人机
右侧抬升，向左倾斜飞行。
(2)若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄，则它飞行的速度是多少米/秒?
(3)该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过的电流为多少安?
(4)该机所需的能量是由一块输出电压为15伏、容量为5000 mA·h的电池提供。若电能的80%用于飞行，飞行时的实际功率为100 W ,则该机最多能飞行多少时间?
解析:军用和民用无人机广泛应用于军事(侦察、作战)、森林防火、电力、农业等领域。综合应用力学和电学知识分析解答。
(1)旋翼向下吹风，无人机上升，这是因为力的作用是相互的;根据流体压强和速度的关系可知，流速越大，压强越小，要使无人机右侧抬升，需要增加右方的风量，减小右方的压强，故应增加右侧两个旋翼的转速。
(2)飞行速度:
(3)通过的电流:
(4)电池储存的能量:

飞行的能量:
最多能飞行的时间:
【温馨提示】有关物理与技术的热点的STS考题，多为综合应用题，素材一般源于对科学技术发展有重大影响或突破的科技大事件、我国在某领域具有领先地位的科学技术应用等，考查相关物理知识的综合应用，如辽宁舰、“蛟龙号”载人深潜器、“天宫二号”空间实验室、神舟十一号飞船、“墨子号”世界首颗量子卫星、新型飞行器(美国最新的SR―72高超音速飞行器、地效翼船)、世界上最大的太阳能飞机“阳光动力2号”、火星探测等。
三、物理与社会
有关物理与社会的热点，多为涉及民生的重要生存、衣食住行、抢险救灾、国际安全等社会各方面广泛关注的一些话题或事件。要仔细审读，分析处理题给信息，弄清物理与社会的联系，将社会问题转化为物理问题，应用相关物理知识分析解答。
例6 阅读短文，回答问题:
空气净化器
由于雾霾天气的增多，空气净化器逐渐走入家庭，其工作过程(如图4甲)是:脏空气进入净化器时，灰尘被正电钨丝放电而带上正电，流到负电格栅板时，带电灰尘被吸附。此后经过活性炭层时，化学有毒气体被吸附，排出空气的污染物浓度大幅降低，多次循环后变成洁净空气。
洁净空气量(CADR)是反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高。利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果。按下列公式计算CADR
CADR(:房间容积;:空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间)
其铭牌如下表:
(1)负电格栅板吸附灰尘的原理是 。
(2)取出使用一段时间后的活性炭，可以闻到刺激性的气味，说明分子在 。
(3)某房间的使用面积为18 m2，高度是3m，此空气净化器 (填“能”或“不能”)
在1小时内使房间污染物浓度下降90% 。
(4)可变电阻是制作二氧化碳传感器的常用元件，图4乙所示为其控制电路，电源电压保持6V恒定，R1为可变电阻，其阻值随二氧化碳浓度变化如图4丙所示，R0为定值电阻，当浓度为0.031%时，电压表示数为1V，则R0阻值为 Ω;当电压表示数大于3V时，二氧化碳浓度大于 %，此时空气净化器会自动报警。
解析:空气净化器(空气清洁器)能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括PM2.5、粉尘、异味、甲醛之类的装修污染、细菌等)，有效提高空气清洁度。弄清空气净化过程及其工作原理，综合应用CADR公式及热学、电学相关知识分析解答。
(1)由图甲可知，正电钨丝使灰尘带正电，因异种电荷相吸引，故负电格栅板能吸附灰尘的原理是异种电荷相互吸引。
(2)取出活性炭，可以闻到刺激性的气味，说明分子在不停地做无规则运动。
(3)房间体积;由表中数据可知，洁净空气量CADR=138 m3/h
使房间污染物浓度下降90%的时间:
故能在1小时内使房间污染物浓度下降90% 。
(4)由电路图可知，R1、R0串联，电压表测R0两端电压。
由图象可知，当浓度为0.031%时，R1=50Ω，此时电压表示数为1V，则R0的阻值:
当电压表示数为3V时，R1的阻值:
由图象可知，此时二氧化碳浓度为0.035%。所以当电压表示数大于3V时，二氧
化碳浓度大于0.035%，空气净化器会自动报警。
例7 如图5甲所示是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。小妮给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图5乙所示，足浴器某次正常工作时控制面板显示如图5丙所示。求:

甲 乙 丙
图5
(1)此时足浴器的工作电流;(计算结果保留一位小数)
(2)足浴器装入最大容量初温为22℃的水，当水温达到控制面板上显示的温度时水吸收的热量;
(3)上述加热过程耗时16 min，该足浴器的热电效率。
解析:利用铭牌和控制面板的有用信息，综合应用力学、热学、电学相关知识分析解答。
(1)根据图丙的控制面板上500 W指示灯亮可知，此时足浴器的电功率P=500 W;由图
乙可知，足浴器的额定电压U=220 V。则足浴器正常工作的电流:

(2)足浴器最大容量:
足浴器中水的质量:

水吸收的热量:

(3)足浴器消耗的电能:
足浴器的热电效率:
例8 文明出行，人人有责。近年来，因不遵守交通法规而造成的安全事故时有发生。
(1)开车打电话、玩手机发生车祸的风险比正常驾驶高4倍以上。司机开车时，常因发现意外情况而紧急刹车。司机从发现情况到操纵制动器所需要的时间叫反应时间;汽车在司机的反应时间里以原来速度行驶所通过的距离叫反应距离;制动刹车后，汽车继续前行的距离叫制动距离。
若某司机在平直公路上以72 km/h的速度边看微信边匀速行车，当发现前方路面50 m处有障碍物时，他立即采取相应的刹车措施。据相关部门测定，司机正常反应时间约0.6 s，而边看微信边开车，反应时间会变为正常反应时间的3倍。该车以不同速度行驶时制动距离见下表:
请结合表中数据及图6，计算该车若按原运动方向行驶能否在撞上障碍物前停下。
(2)车辆超载容易导致交通事故。
①现有一辆核准载重为7t，车厢体积为8m3的货车。若该车装满沙子，试通过计算判断该车是否超载?( =1.6× 103 kg/m3)
②请你从力学角度说明超载的一项危害。
(3)由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪被广泛用来监测酒驾，传感器R1的阻值随酒精气体浓度的变化如图7甲所示，工作电路如图7乙所示，电源电压恒为12 V，定值电阻R2=30Ω。
①被检测者未喝酒时，R1= Ω。
②被检测者酒精气体浓度为0.8 mg/mL时，电流表的示数为多少?
③现在公认的酒驾标准为0.2 mg/mL(酒精气体浓度≤0.8 mg/mL，当电压表示数为4.8V时，通过计算说明被检测司机是否酒驾?
解析:超速、超载、酒驾已成为交通运输中的三大“杀手”。弄清“三个距离”(反应距离、制动距离与汽车距障碍物距离)的关系、车速与制动距离的关系、传感器阻值与酒精气体浓度的关系;利用图、表中的有用信息，综合应用力学、电学知识分析解答。
(1)反应时间:
汽车速度:
反应距离:
由表中数据可知，当汽车速度为72 km/h时，制动距离:
汽车从发现障碍物到制动停止通过的距离:

所以该车若按原运动方向行驶汽车会撞上障碍物。
(2)①汽车装满沙子时的质量:
所以，该车装满沙子属于超载。
②超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易引发交通事故;超载的汽车对地面会产生很大的压强，容易破坏路面;超载的汽车质量大，速度一定时，动能大，遇到紧急情况不容易停下来，容易引发交通事故;超载的汽车质量大，对轮胎的压力大，易爆胎，从而发生交通事故。
(3)①由图象可知，被检测者未喝酒即酒精气体的浓度为0时，R1=60Ω。
②由图象可知，当酒精气体浓度为0.8 mg/mL时，R1=10Ω，此时电路中的电流:
，
即电流表的示数为0.3 A。
③当电压表示数为4.8 V时，电路中的电流:
此时传感器R1的阻值:
由图象可知，被检测者的酒精气体浓度为0.3 mg/mL>0.2 mg/mL，所以属于酒驾。
【温馨提示】有关物理与社会的热点的STS考题，多为综合应用题.素材一般源于社会、生活实际中广为关注的热点话题、热点新闻或重大事件，考查相关物理知识的综合应用，例如环境保护(环境污染、节能减排)、新能源开发利用、交通网(地铁、城铁、高铁)、交通安全(超载、超速、酒驾醉驾)、城镇化建设、反恐防恐等。