资源描述
专题三 科普阅读题典例点拨方法指导科普阅读题从内容上来看包括以科技前沿发展为背景知识和以科学方法为背景知识两种类型。从形式上来看大致分文字型、图表型和综合型三类。都是通过文章提供信息，要求考生利用提供的信息，进行比较、判断、推理、分析，解释所提出的问题。只要学会文字与图表信息题的解题方法，科普阅读题自然迎刃而解。一、文字类阅读题的解题规律1.读题，获取信息。这是解题的第一步。信息不仅来自题干，还来自小题；既有表露的又有隐含的信息，需要仔细分析。先读要解答的问题再读题干，能在有限的时间内获取有效的信息。2.审题，明确题意。明确题意就是弄清题中告诉什么条件，需要回答什么问题。3.锁定知识。锁定知识就是圈定知识范围，从而确定思考的范围和途径，避免盲目思考。4.迁移穿线。即联系已知和未知，用比较、判断、推理、分析和综合等方法，挖掘知识隐含，呈现知识原形，在已知和未知间建立起联系。5.组织答题。要求做到切题准确，用词科学；答案全面，言简意赅。避免繁而不准，答非所问。【例1】 请仔细阅读下文，并回答文后问题。纳米陶瓷纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。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，且有耐磨、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；为全致密材料，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)图专3-1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)。图专3-1【思路分析】1.读题、审题，抓住题眼：(1)不被烧毁，耐高温 (2)无磁性，耐磨 硬度高，耐磨性是金属刀的60倍；2.锁定知识、迁移穿线：耐磨性是金属刀的60倍说明在相同时间内的磨损程度比金属刀低。3.组织答题：(1)耐高温 (2)不能 硬度 (3)c【答案】(1)耐高温(2)不能硬度(3)c二、图表类信息题的解题规律1.坐标类：坐标图像题重要的是要把握图像特征，利用数形结合的思想，找出已知和未知间的联系。数就是图像中的点起点、转折点和终点；形就是曲线特征、坐标含义。正确的解题思路，可分三步(其他与文字类方法相同)：第一，理解纵、横坐标中物理量的含义，找出纵、横坐标的关系，再结合旧知识，建立物理量间的关系。第二，找出关键的数，即重要的点(起点、转折点和终点)及各点表示的物理意义。 第三，把握图像本质特征，揭示曲线的变化趋势及其含义。2.表格类：这是一类把许多物理数据及其他资料用表格形式进行统计，呈现给考生的一类考题。表格一般有横向内容和纵向内容，纵横交叉处就是对应的数据或其他资料。有效信息就在其中。解题思路可分为三步：第一步：弄清表格设置的目的；行和列各有哪些内容(包括单位、说明)；行、列各有什么规律。第二步：理解表格的行、列含义。表格有陈列类、比较类等，目的是把文字叙述变成表格形式，简单明了，其中表达的信息也是一目了然。第三步：挖掘表格隐含信息，联系物理知识进行分析、比较和推理，弄清表格告诉什么，题目要回答什么。【例2】 图专3-2是关于电阻A、B的I-U图像。由图可知，电阻值较大的电阻是_。若将A、B两电阻并联后接在电压为2 V的电源两端，则并联电路干路中的电流是_A，此时电路总电阻值是_。图专3-2【思路分析】1.审题：抓住问题的关键(并联在2 V电源上)，电阻值大小比较、求干路电流、并联总电阻；2.分析图像坐标：横坐标表示电压，纵坐标表示电流；3.知识的联系与迁移物理方法的使用控制变量法；物理规律并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；物理量间的关系R=4.解答：(1)当A、B的电流不变时，B两端的电压大，所以最大电阻是B，R=10 ；(2)干路电压等于2 V时,干路电流I=0.2 A+0.4 A=0.6 A；(3)此时总电阻R=3.33 总之，要解好物理中考信息题，就要求考生平时注意训练解答这类题的方法和技巧。抓准信息，利用已有知识进行迁移并加工处理，发挥想象，问题一定能解决。【答案】100.63.33典例点拨【例1】 阅读可探究的科学问题，回答下列问题。可探究的科学问题日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题。像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题。比如，“哪种品牌的运动鞋更好”“为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗”等都不属于科学问题。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。例如，“纯水和盐水哪一个结冰更快？”就是一个科学问题，因为你可以通过实验收集信息并予以解答。并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，比如“是什么影响气球贴到墙上”。一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。也就是说，可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的。例如，“增加气球与头发的摩擦次数会改变气球贴在墙上的效果吗”，在这个问题中，气球与头发的摩擦次数是自变量，气球贴在墙上的效果是因变量，我们通过改变自变量就可以检验因变量怎样变化。一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式，常见的陈述方式有下列三种。方式一：某个变量影响另一个变量吗？例如，导体的长度影响导体的电阻大小吗？方式二：如果改变某个变量，另一个变量会怎样变化？例如，如果增大导体两端的电压，导体中的电流就增大吗？方式三：一个变量跟另一个变量有关吗？例如，电流跟电压有关吗？科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的，正是由于有了可探究的科学问题，才能使探究过程具有明确的方向。(1)下列问题中属于可以探究的科学问题的是_。(选填选项前的字母)A.哪种类型的音乐更好？B.改变导体两端的电压，导体的电阻会改变吗？C.水的温度越高，水蒸发得越快吗？D.物体所受浮力的大小与物体的密度有关吗？E.应该鼓励市民乘坐公共交通工具出行吗？(2)请根据“两个同学走在沙滩上，一个同学的脚印深，另一个同学的脚印浅”这一现象，提出一个可以探究的科学问题：_ 。【思路分析】(1)文中明确指出：“科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题”、“一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。也就是说，可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的”。选项A、E是生活问题，不能收集数据，所以错误；B、C、D选项的问题中都有两个相对应的变量，并且变量都是可测量的，所以正确。(2)题中“脚印深浅”即是压力的作用效果，所以可探究问题的示例可为：压力的作用效果与压力的大小是否有关。【答案】见思路分析【例2】 阅读探海神器“蛟龙”号，回答下列问题。探海神器“蛟龙”号2012年6月24日是个伟大的日子！ “蛟龙”号载人潜水器深潜7020米新纪录诞生，“神舟九号”宇宙飞船与“天宫一号”手动交会对接成功， “蛟龙”与“神九”互致祝福，进行了穿越海天的对话，实现了“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的伟大梦想!目前，“蛟龙”号具备了在全球99.8的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力。“蛟龙”号的形状外观如图专3-3所示，部分参数见下方表格。“蛟龙”号部分参数长宽高8.2米3.0米3.4米自身质量22吨最大荷载240公斤载人限3人最大速度25海里/小时巡航速度1海里/小时最大工作设计深度7000米正常水下工作时间12小时图专3-3 这次深潜纪录的创造反映了“蛟龙”号高端技术的创新与突破。新技术突破一高速水声通信技术电磁波在海水中传播的距离很有限，而普通水声传输又有延时长、复杂环境中有效提取信号难等严重缺陷，“蛟龙”号潜入深海数千米，如何实现实时通信是个重要难题。中国科学院研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术利用通信声呐进行水下通信联络，成功解决了这一难题。通信声呐由发射基阵和接收基阵组成，基阵又由换能器基元组成。换能器一般用压电陶瓷材料制成，可将发射机产生的电信号转换为声信号，也可以将接收机接收的声信号转换为电信号。此次“蛟龙”与“神九”成功实现穿越海天对话，高速水声通信技术功不可没。新技术突破二大容量充油银锌蓄电池“蛟龙”号搭载的是我国自主研发的、储存电能超过110千瓦时的大容量充油银锌蓄电池，该电池的蓄电能力为美国同类潜水器蓄电池的2倍，成功解决了“蛟龙”号正常水下工作时间长，但又不能携带太重蓄电池的困难。新技术突破三悬停定位和自动航行由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龙”号在水中受到的浮力是变化的。按潜航员叶聪的说法，“这次7 000米级海试的试验海域，根据测量，海面海水的密度是每立方米1 021公斤，而7 000米深的海水密度变成每立方米1 059公斤。蛟龙号自重22吨，算下来在7000米深度时受到的浮力大概比在海面时要大800多公斤力”(公斤力是工程中常用的力的单位，1公斤力大约等于10牛)。浮力的变化要靠压载铁来平衡，所谓“压载铁”，就是给“蛟龙”号增加重量的铁块。“蛟龙”号海试团队用周密的数学模型，能根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”重量。“蛟龙”号挂好所需压载铁，注水下潜，当下潜至预定深度时，“蛟龙”号能克服自身晃动、海底洋流等内外干扰，通过适时抛掉一定数量的压载铁，利用相关技术实现悬停。此外，“蛟龙”号还具备自动定向、定高、定深三大功能，能够在复杂环境中自动航行，在已公开的消息中，尚未有国外深潜器具备类似功能。当完成工作后，潜航员再抛掉适量的压载铁，实现上浮。可见，无论是下潜，悬停，还是上浮，压载铁的作用都是巨大的。 “祝愿中国载人深潜事业取得新的更大成就！祝愿我们的祖国繁荣昌盛！”， “神九”航天员景海鹏在太空向“蛟龙”号的祝贺，道出了全体中华儿女的心声!(1)换能器可实现_信号与_信号的相互转换。(2)潜艇下潜深度一般是几百米, 而“蛟龙”号下潜深度一般是几千米, “蛟龙”号在深海中必须通过抛掉压载铁实现上浮，而不是像潜艇那样采用排水的方法实现上浮，请写出可能的原因及你的理由。(3)请估算“蛟龙”号的体积大小，并写出估算过程。【思路分析】(1)声 电(2)几千米的深海处，海水对“蛟龙”号的压强远大于几百米处海水对潜艇的压强，“蛟龙”号难以采用潜艇的排水方法。(3)方法1：因为要求估算，可做以下两个近似：其一，荷载、载人、注水、压载铁等质量相对“蛟龙”号自重较小，可不计，“蛟龙”号质量可取22吨。其二，海水密度随海水温度、盐度和深度等因素变化时，数值差别不大，为方便计算，海水密度可取1 000 。根据“蛟龙”号可在深海下悬停，=gVV=22 方法2：设“蛟龙”号体积为V浸没在海面处所受浮力浸没在7 000 m深海处所受浮力依据文中潜航员的描述，两处所受浮力的变化：=800公斤力=8 000 NV=21 。 【自主解答】见思路分析同步训练1.阅读石墨烯改变未来的超级材料，回答下列问题。石墨烯改变未来的超级材料石墨烯，一片碳，看似普通，却被很多科学家称之为“超级材料”。石墨烯手机电池充电时间只需5秒，电池就能充满，而且可以连续使用半个月！石墨烯电池只需充电10分钟，环保节能汽车就有可能行驶1 000千米！从智能手机、超高速宽带、药物输送到计算机芯片等都可能因它而彻底改变。石墨烯存在于自然界，只是难以剥离出单层结构，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。如何使石墨薄到只有一个原子的厚度，让很多科学家都望而却步。甚至有些科学家断言，单层的石墨是不可能独自存在的！所有妄想做出单层石墨的人，都是痴人说梦。然而我们要说：梦想还是要有的，万一实现了呢？2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。他们不断地这样反复操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。两人也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。他们再次向世人证明，解决具有挑战性的科学问题，往往不需要用高深的理论或复杂的仪器，更多地需要人们对日常生活细致的观察、灵活地运用和坚强的毅力。石墨烯具有极好的电学、力学、热学以及光学性能。它不但是最薄、最强韧的材料，它作为电导体，有着比铜还要出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。如果和其他材料混合，它还可用于制造更结实的原材料，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此说石墨烯的应用前景十分广阔。 (1)石墨烯的厚度大约是( )A.米 B.米 C.米 D.米(2)石墨烯应用于超级计算机的研发，是因为_。(3)石墨烯可以作为太空电梯的原料是利用石墨烯的_性能。(选填选项前的字母)A.电学 B.力学 C.热学 D.光学(4)若用石墨烯作为输电导线的原材料，能减少导线上的能量损失。请简要写出此判断的依据。答案：(1)C(2)石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管(3)B(4)根据焦耳定律，用石墨烯材料做输电导线，导线电阻将大大减小，导线消耗的能量也将大大减小。(其他答案合理均可给分)2.阅读自动扶梯，回答下列问题。自动扶梯自动扶梯从其最基本的功能来说，可以看作是一个经过简单改装的传送带。两根转动的梯级链以恒定周期拖动一组梯级，并以稳定速度承载许多人进行短距离移动。自动扶梯的内部结构如图专3-4所示，它的核心部件是两根梯级链(图中只看到一根梯级链)，它们绕着两对齿轮进行循环转动。在扶梯顶部，有一台电动机带动驱动齿轮运行，从而使梯级链带着梯级一起转动。典型的自动扶梯使用100马力(1马力=735瓦)的电动机来带动驱动齿轮。图专3-4自动扶梯与传送带移动一个平面不同，梯级链移动的是一组梯级。自动扶梯最有趣的地方是这些梯级的移动方式。运载乘客时，梯级面要一直保持水平。在自动扶梯的顶部和底部，每个梯级彼此折叠，形成一个平台。这样可以方便乘客上、下自动扶梯。自动扶梯上的每一个梯级都有两组轮子，它们沿着两个分离的轨道转动。靠近梯级顶部的轮子与转动的梯级链相连，并由位于自动扶梯顶部的驱动齿轮拉动。其他组的轮子只是沿着轨道滑动，跟在第一组轮子后面。两条轨道彼此隔开，这样可使每个梯级保持水平。在自动扶梯的顶部和底部，轨道呈水平位置，从而使梯级展平。每个梯级内部有一连串的凹槽，以便在展平的过程中与前后两个梯级连接在一起。除转动梯级链外，自动扶梯中的电动机还能移动扶手。扶手只是一条绕着一连串轮子进行循环的橡胶输送带。该输送带是精确配置的，以便与梯级的移动速度完全相同，让乘客感到平稳。自动扶梯和直升电梯都是垂直运输乘客的交通工具。两者各有长处，通常会在不同的场合使用。自动扶梯系统不像直升电梯那样能够使人上升几十层楼，但很适用于提供短距离运输。这是因为自动扶梯的高负载率。直升电梯满员后，必须等它到达指定楼层并返回后其他人才能上电梯。而自动扶梯只要有一个人到达顶层，就会为其他人腾出位置。自动扶梯的速度范围是从27米/分至55米/分。一个移动速度为44米/分的自动扶梯在一小时内可以承载1万多人，比标准直升电梯的承载人数多得多。为了提高运送能力(单位时间内自动扶梯运送的人数)，有人提议乘客使用自动扶梯时，不着急赶路的乘客在扶梯的右侧静止站立，着急赶路的乘客在扶梯的左侧行走。(1)自动扶梯的驱动装置是_。(2)“马力”是下面哪个物理量的单位_。A.力 B.功 C.功率 D.电压(3)自动扶梯比直升电梯负载率高的原因是_。(4)有人提议乘客使用自动扶梯时，不着急赶路的乘客在扶梯的右侧静止站立，着急赶路的乘客在扶梯的左侧行走，可以提高运送能力。请你分析该建议是否合理。答案：(1)电动机(2)C(3)直升电梯满员后，必须等它到达指定楼层并返回后其他人才能上电梯。而自动扶梯只要有一个人到达顶层，就会为其他人腾出位置。(4)该建议可以提高单位时间内运送的人数，但从安全的角度考虑，乘坐自动扶梯最好不要行走。理由：假设自动扶梯不动，采用静止站立的方式不能增加单位时间内扶梯运送的人数，采用在自动扶梯上行走的方式，可以增加单位时间内扶梯运送的人数。扶梯匀速运动和假设扶梯静止具有相同的道理，所以该建议可以提高单位时间内运送人数的多少，但从安全的角度考虑，乘坐自动扶梯最好不要行走。(结合本文答题，可以有一定的开放性)3.阅读水上飞机，回答下列问题。水上飞机图专3-5图专3-5是中国自行研制的水上飞机，主要用于近海域的侦察、巡逻、反潜，也可用于对水面舰艇监视和攻击。经过改装还可用于运输和灭火。该机研制工作是1968年开始的，第1架于1976年4月首飞，1986年交付使用。水上飞机机翼上装4台WJ5甲涡桨发动机，最大起飞质量45 t，外翼下有支撑浮筒，双立尾置于水平尾翼两端，船形机身前部有抑波槽，两侧有挡水板。机上装有搜潜反潜设备，机身后段背部有炮塔，可携带鱼雷、炸弹、空对舰导弹等武器。水上飞机在水面停泊、拖曳、漂浮和航行等静止和低速运动状态时的特性，主要包括浮性、静稳定性、抗沉性和回转性。浮性，在水面上维持浮态的能力。水上飞机在水面停泊和航行时，表面所承受的水静压力的合力(竖直向上)又称浮力。按照阿基米得原理，浮力大小等于水上飞机船身(浮筒)所排开的水的重量，浮力的作用点(浮心)为排开水的体积重心。静稳定性，水上飞机因受外力作用而失去平衡产生倾斜，外力消除后水上飞机恢复初始状态的能力。静稳定性包括纵向和横向两种。船身式水上飞机翼下的支撑浮筒就是为了增加横向稳定性而设置的。抗沉性，水上飞机的船身(浮筒)内有若干个水密隔舱，其数量多少和空间大小依使用要求而定，水上飞机在几个水密舱破损之后仍具有足够的浮力而不沉没，这种防沉的能力称为抗沉性。回转性，水上飞机在水面作回转运动的能力。水上飞机一般靠水舵在水面上回转，但多发动机的水上飞机也可以利用两侧发动机的拉力差来实现水上回转。(1)水上飞机的横向静稳定性是由_实现的。(2)估算该水上飞机停在水面时排开水的体积约为_。(3)水上飞机在水面航行过程中，是靠_实现水上航行方向改变的。答案：(1)船身式水上飞机翼下的支撑浮筒(2)45(3)水舵和两侧发动机的拉力差4.阅读电动汽车，回答下列问题。电动汽车为了减少大气污染，国家力推发展电动汽车。电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。其工作原理:蓄电池-电流-电力调节器-电动机-动力传动系统-驱动汽车行驶。图专3-6电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、及、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。发展电动汽车的关键在于我国企业能否掌握核心技术。电动汽车的关键核心技术有三个：一是动力电池，二是电动机，三是控制系统。其中，动力电池最为关键，其性能指标和经济成本决定了电动汽车的商业化进程。我国动力电池研发产品的主要性能居国际先进水平，电池产业基础雄厚，但需要解决一些薄弱环节。我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发取得重大进展，与日本、美国、德国等国际先进水平比较，总体水平相当，一些企业开发出的镍氢和锂离子两种类型、多个系列的车用动力电池，能量密度、功率密度( 能量密度、功率密度是指单位重量的能量和功率，前者决定了电动汽车的续航里程和重量，后者决定了汽车的动力性)等主要性能指标居国际先进水平。下表是某品牌电动汽车的一些基本参数信息品牌XXX制动方式X型、液压双回路生产厂商XXX车身质量1 380 kg车型尺寸4 045 mm1 737 mm 1 643 mm轴距2 500毫米电耗9千瓦时/百公里行李舱容积380 L引擎类型电动机标准座位数四座最高时速70 km/h座位材质真皮加速时间15秒0到50 km/h能耗电能驱动方式后轮驱动转向系EPS 电动汽车充电桩，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。交流充电桩技术要求，工作环境温度为-20 50 ；相对湿度为5%95%；海拔为1 000 m。电源要求，允许电压波动范围为220 V15%，输出功率为5 kW。(1)电动汽车的工作原理是_。(2)电动汽车的关键核心技术有_。(3)若燃油汽车每百公里耗油约为10 L，每升燃油按6.5元计算，每度电按0.5元计算，比较电动汽车与燃油汽车的百公里运行成本哪个高？_。(4)该电动汽车的加速能力是每秒速度约增加_m/s。答案：(1)蓄电池通过电力调节器给电动机供电，电动机通过动力传动系统驱动汽车行驶(2)动力电池、电动机和控制系统。(3)燃油汽车百公里燃油费65元，电动汽车百公里电费4.5元。燃油汽车百公里运行成本高。(4)0.935.阅读光导纤维，回答下列问题。光导纤维光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A.Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。光导纤维是由纯度极高的石英玻璃(主要成分是二氧化硅)拉制而成的(如图专3-7甲所示)，粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进(如图乙)。甲乙图专3-7一根光纤的潜在带宽可达20 THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”(1)计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是_。A.输电 B.通信 C.导热 D.照明(2)光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波_(选填“属于”或“不属于”)电磁波，光在真空中的传播速度为_m/s。(3)根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时，_(选填“会”或“不会”)发生全反射。答案：(1)B(2)属于(3)不会6.阅读气凝胶，回答下列问题。气凝胶气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号 “凝固的烟”。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的纪录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形这张照片入选了自然杂志年度十大图片，也给浙江大学高分子科学与工程学系高超教授留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？近日，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，是迄今为止世界上最轻的材料。“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最轻材料”的纪录。此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料，密度为每立方厘米0.18毫克。据介绍，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂，而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。全碳气凝胶将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。传统的气凝胶制作方式往往无法批量生产，但课题组新创的“低温冻干法”令气凝胶的生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。(1)人们把气凝胶称作 “凝固的烟”，用确切的物理语言来说是指它的_(选填“质量”或“密度”)很小。文中提到“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，也就是_ 。(2)一块100 的全碳气凝胶放在一朵花上，该气凝胶的质量为_g。(3)研究表明，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，它最多能吸收自身质量900倍的有机溶剂，则100 的“全碳气凝胶”最多能吸收的有机溶剂重力为_N。(g取10 N/kg)答案：(1)密度(2)0.016 (3)0.1447.阅读有趣的颜色屋，回答下列问题。有趣的颜色屋中国科技馆里有一个很有趣的颜色屋(如图专3-8甲)，屋内摆放着各色物品：红色的沙发和果汁、绿色的茶几和灯罩，墙上分别是红、蓝、绿、白的“光影之绚”四个大字。房间内灯光的颜色会在白色、红色、蓝色、绿色之间变化，你会看到家具、地板和墙壁上的字在不同颜色的灯光照射下，呈现出不同的色彩。牛顿发现，颜色不是物体固有的特性，而是光经过物体表面吸收和反射之后，我们看到的反射的光。比如，红色不是苹果本身带有的，而是苹果表面将其他颜色的光吸收掉，反射的光的颜色被我们的眼睛所接收，大脑识别是红色的，所以我们看到的苹果是红色的。光在传播过程中可能被反射，也可能被散射。红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中红光波长最长，紫光波长最短。光在空气中传播时，会遇到大气分子、水蒸气微粒以及尘埃微粒等障碍物。当光照射到这些微小的障碍物上，障碍物会将光的一部分能量散射出去，而另一部分能量穿过障碍物继续向前传播。散射出去的能量占多大比例与光的波长有关，波长越短，被散射出去的能量越多，穿过的能量越少。在相同条件下，红、橙光被散射出去的能量少，而穿过的能量多，可以传到较远的地方，因此用红灯表示停止和危险的信号，可以使车辆和行人在远处就能发现，及早做好准备。雾天行车，车上要开黄色的雾灯，也是这个道理。太阳光中蓝光被微小尘埃散射要比红光强十倍以上，因此天空呈浅蓝色，是大气散射太阳光的结果。甲乙图专3-8(1)红光波长在630 nm至780 nm之间，630 nm=_m，光在真空中传播的速度为_m/s；(2)图乙所示为白光通过三棱镜后发生色散现象，这说明白光是由_组成的；(3)马路上我们能从不同方向看到汽车，是因为汽车对照射到其上的光线产生_。(选填“镜面反射”“漫反射”或“散射”)答案：(2)色光(3)漫反射8.阅读过山车，回答下列问题。过山车图专3-9过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了。当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成的。重力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的重力势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的重力势能就不断地减少(因为高度下降了)，但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能(动能和重力势能)。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于过山车中部的重心最高时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力势能转化为动能了。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉，因为重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了，过山车的重心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过高点被重力推动。(1)过山车上升阶段，其重力势能_。(选填“增加”“减少”或“不变”)(2)过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能同_有关。(3)设计师所设计的过山车轨道中，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因是_。(4)在过山车运行起来以后，坐在过山车不同位置的乘客，通过某一竖直回环的最高点时，乘坐在_(选填“车中部”或“车尾部”)通过时速度最大。答案：(1)增加(2)速度大小(3)由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能(4)车尾部9.阅读月面巡视探测器，回答下列问题。月面巡视探测器图专3-10月球车，学名“月面巡视探测器”(如图专3-10)，是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、 考查、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。“玉兔号”是中国首辆月球车，和着陆器共同组成嫦娥三号探测器。“玉兔号”月球车设计质量140 kg，呈长方形，长1.5 m、宽1 m、高1.1 m，能源为太阳能，能够耐受月球表面真空、强辐射、零下180 到零上150 极限温度等极端环境。月球车具备20爬坡、20 cm越障能力，并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。2013年12月2日1时30分，中国在西昌卫星发射中心成功将嫦娥三号探测器送入轨道。2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。“静若处子，动若脱兔。” 在有限的时间里，“玉兔号”必须依靠各种先进设备，对月表进行三维光学成像、红外光谱分析，发射雷达波，探测三十米厚的月球土壤结构，对月表物质主要元素进行现场分析，以及对月球下面100 m深的地方进行探测等。着陆器的设计寿命是一年，月球车的则只有3个月，它们将在完成任务后永远留在月球。(1)“玉兔号”月球车探测得到的图像和数据是通过_(选填“电磁波”或“声波”)传递到地球的；(2)若月球车在50 N的牵引力作用下，300 s内沿牵引力的方向直线行走了15 m，则月球车的牵引力所做的功为_J；(3)月球上的g值约为地球上的，假若“玉兔号”车轮与月球表面接触的总面积为 ，它静止时对月球水平表面产生的压强为_Pa(地球上g取10 N/kg，计算结果保留一位小数)；“玉兔号”的轮子做得又宽又大的目的是_。答案：(1)电磁波减小压强10.阅读高速铁路，回答下列问题。高速铁路高速铁路(简称高铁)，是指通过改造原有线路，使营运速率达到不小于200 km/h，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到至少250 km/h的铁路系统。高铁列车具有速度快、安全性好、正点率高、舒适方便、能耗较低等特点，是我国重点发展的交通工具。高铁列车比普通列车快，主要进行了两方面的改进。第一，改进路轨，提高平整程度。普通铁路的钢轨，几十米就有个接口，列车的车轮滚过钢轨连接处时，车轮和车厢上下振动，列车行驶很不平稳，速度不能提高，否则振动加剧会造成翻车事故。而高铁在修路时，采取多种措施减少了钢轨上很多接口，车轮滚动平稳，列车行驶告别了“哐当哐当”的振动，列车平稳前进，大大提高了速度。第二，改进列车。普通列车开动，首先是车头开动，拉动第一节车厢运动后，才能带动第二节及后面车厢运动，整个列车开动是一节一节车厢带动起来的，需要较长时间，也无法实现列车的高速运行。而高铁动车组不只是车头装有牵引电动机，每个车厢都有牵引电动机，使每节列车的车轮都有动力。这样动车组前进，就像赛龙舟每个人都奋力划桨，车轮一致运转，列车就很快提速，并可保持高速运行。(1)高铁列车与普通列车相比，具有优点。(请写出一条即可)(2)高铁列车在高速前进过程中还能保持平稳，这是由于_。(3)高铁列车运行时，是将_能转化为机械能。(4)京津城铁属于“高速新线”，其全长为120 km，则乘坐高铁列车从北京到天津全程需要的时间约为_min。 答案：(1)速度快、安全性好、正点率高、舒适方便、能耗较低(五点写出任一点均可)(2)减少了钢轨上很多接口(3)电(4)28.811.阅读太阳能飞机，回答下列问题。太阳能飞机图专3-112015年3月9日，全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”(如图专3-11所示)从阿联酋首都阿布扎比起程，开始环球飞行。将用时四到五个月穿越海洋、陆地，完成人类史上首次太阳能环球飞行计划。“阳光动力2号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料。它的翼展达到72 m，比波音747-8型的翼展还要宽3.5 m；机长22.4 m，接近一个篮球场的长度；而质量仅有2 300 kg，跟一辆中型轿车相差无几。它的起飞速度为35 km/h，最大速度约140 km/h。“阳光动力2号”的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17 248片135 m厚的单晶硅薄膜太阳能电池。这些电池可以产生最大70 kW的功率，这些电力可以输出给四台单台功率13.5 kW的电动机带动四扇4 m直径的双叶螺旋桨给飞机提供动力。 “阳光动力2号”白天会爬升到9 000 m的高度以避开气流并最大化利用太阳能，此时的温度急剧升高，而夜晚则半滑翔飞行，逐渐降低到1 500 m高度，其速度并不大，因此夜里对能源的需求也大大减少。(1)“阳光动力2号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料。“极轻”的物理含义是_。(2)“阳光动力2号”吸收_能转化为电能，电能转化为飞机需要的其他形式能。(3)在狭小的机舱内，两名飞行员将轮流驾驶，每次连续飞行5个昼夜，速度按80 km/h计算，每次连续飞行的距离是_km。(4)阳光动力2号从夜晚航行转为白天航行过程中，飞机的重力势能逐渐_。答案：(1)密度极小(2)太阳(3)9 600(4)增加12.阅读电磁波的海洋一文，回答下列问题。电磁波的海洋在你划船的时候是否注意过如图专3-12所示的船桨所激起的波浪呢?在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫做波峰；凹下的最低处，叫做波谷。相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离，叫做波长。在湖面某个确定的位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。水波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。图专3-12图专3-13在生活中，我们除了能够看到石子投入水中在水面激起的水波、能够听到琴弦振动在空气中激起的声波，还有一种无形的波浪正在改变着我们的生活，这就是电磁波。电磁波是一个大家族，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线等，都是电磁波家族中的成员，只是它们各有不同的波长和频率范围，随着频率的增大，波长变小。人们按照波长或频率等顺序把这些电磁波排列起来，这就是如图专3-13所示的电磁波谱。其中我们熟悉的无线电波通常用于广播、电视和移动电话，也就是说我们每天听到的广播、看到的电视等这些声音和图像都是以电磁波作为载体传播到我们身边的。信息理论表明，电磁波频率越高，相同时间内可以传输的信息越多。中国北斗卫星导航系统是世界第三个成熟的卫星导航系统，利用微波传递信息，可提供全天候的即时定位服务。我们知道，光也是一种电磁波，与微波相比，光的频率更高。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想， 2009年，他因此而获得了诺贝尔奖。目前光纤通信已经成为我国长途通信的骨干力量。可以说我们的生活已经离不开信息的传递，我们就生活在电磁波的海洋中。(1)如图专3-14所示该波的波长是_cm。图专3-14(2)海面上停着一条船，一个人观察到每隔10 s有一个波峰经过这条船，则可知该波浪的频率为_Hz。(3)手机是利用电磁波谱中的_传递信息的。A.无线电波 B.红外线 C.可见光 D.X射线(4)(多选)下列说法正确的是_。A.电磁波不能在真空中传播B.X射线的频率比可见光的频率高C.电磁波可作为声音和图像传播的载体D.相同时间内光纤通信比卫星通信可以传输的信息更多答案：(1)2(2)0.1(3)A(4)BCD13.阅读充电宝一文，回答下列问题。充电宝图专3-15随着移动设备使用频率的提高，很多人会遇到移动设备电量不足的问题。充电宝(如图专3-15)可以很好地解决这个问题。充电宝是方便易携带的大容量电源。但充电宝使用不当，它也会成为一颗“不定时炸弹”。充电宝基本都是由多个锂电池并联组成，并联的锂电池越多，充电宝的额定能量就越大，危险程度也就越高。充电宝中的锂经过特殊处理被封装在一个密封的坚硬的壳内，正常情况下既可以保证锂不会遇到空气中的水分发生化学反应而爆炸，也可以保证不会因为挤压而破坏电池的内部结构造成电池内部短路，产生大量的热而自燃爆炸。因为充电宝的特殊结构，民航局对乘坐飞机携带充电宝有着如下严格的规定：1.严禁在托运行李中携带。2.充电宝额定能量不超过100 Wh(瓦特小时)，无需航空公司批准；额定能量超过100 Wh但不超过160 Wh，经航空公司批准后方可携带，但每名旅客不得携带超过两个充电宝。严禁携带额定能量超过160 Wh的充电宝；严禁携带未标明额定能量同时也未能通过标注的其他参数计算得出额定能量的充电宝。3.不得在飞行过程中使用充电宝给电子设备充电，在飞行过程中应始终关闭充电宝。(1)充电宝在给手机充电的过程中，充电宝将_能转化为_能。(2)民航局规定充电宝不允许托运的可能原因是_。图专3-16(3)从图专3-16的某充电宝铭牌上无法获取额定能量的数据，请你根据各量的单位推理相关物理量间的关系，并通过计算说明该充电宝是否可以随身带上民航飞机。答案：(1)化学电(2)由于挤压而破坏电池的内部结构造成电池内部短路，从而产生大量的热而自燃(3)W=UIt=5 V11.2 Ah=56 Wh160 Wh可以随身带上民航飞机14.阅读下面短文，回答下列问题。善变的软磁铁图专3-17为中国科技馆探索与发现展厅的一个名为“善变的软磁铁”的展品，体验者推动如图专3-18磁铁A向永磁铁B移动(永磁铁的右端是N极)，会感觉到同性的软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大，推动越来越吃力。但是，当软磁铁继续靠近永磁铁，两者接近到一定距离时，两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力。这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性。磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁。所谓软，是指这些材料容易磁化，在磁性上表现“软”。在一般情况下，软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类永磁铁的正常属性，但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时，软磁材料的磁矩方向发生了变化，两者的斥力会突然转变为吸引力。软磁材料，易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通过敲打和加热退磁，它广泛用于电工设备和电子设备，如应用在电磁铁、变压器和电动机的铁芯中，以便在断电后磁性消失。图专3-17 图专3-18根据上述内容回答：(1)开始体验时，永磁铁对软磁铁的斥力与_是一对相互作用力。(选填选项前的字母)A.体验者对软磁体的推力B.软磁体对永磁铁的斥力(2)图专3-18当永磁铁和软磁铁接近到一定距离时，两磁铁间变为吸引力，此时软磁铁的左端是_极。(选填“N”或“S”)(3)下列实例中应用的磁铁，不适合选用软磁体的是( )A.电磁继电器B.电磁起重机C.实验室中常用的强磁铁(4)与硬磁铁相比，软磁铁的突出特点是。(写出一条即可)答案：(1)B(2)S(3)C(4)易被磁化(被磁化后磁性容易消失、易于退磁)(答出一条即可)15.阅读无链条电动自行车，回答下列问题。无链条电动自行车图专3-19无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，外观变得与普通自行车或电动车有些不同，如图专3-19所示。无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。因此使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。图专3-19所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量为10 Ah、电压为36 V。与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点。比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、维修方便，骑行12 000 km也无需大修。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。 (1)无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过发电机转化为_能，由车子的锂电池存储，之后再通过_驱动后轮再次转化成动能，驱动车子前进。(2)图专3-19这款车的锂电池最多所储存的电能约为_J。(3)图专3-22这款车，若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，这种“电力驱动”可使车连续行驶 m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续行驶 m，则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为_。答案：(1)电电动机 (3)3416.阅读飞艇，回答下列问题。飞艇浮空器是一种利用轻于空气的气体、依靠大气浮力升空的飞行器。根据工作原理的不同，浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球等，其中飞艇和系留气球是军事利用价值最高的浮空器。飞艇和系留气球的主要区别是前者比后者多了自带的动力系统，可以自行飞行。飞艇获得的升力主要源于其内部充满的比空气轻的气体，如氢气、氦气等。现代飞艇一般都使用安全性更好的氦气，氦气是惰性气体，不会像氢气那样易燃易爆，即使用火去点也点不着，并且可以回收循环使用，具备了绿色环保的特点。飞艇的气囊是一种多层复合囊体材料，它由特殊的高分子复合材料做成，包含承力织物层、耐候层、阻气层、粘接层等，该材料不仅质量轻，而且强度高，不易变形，并且有很好的柔韧性和气密性，一块巴掌大的小小气囊皮，即使是两个强壮的男士也很难将其撕破。另外，飞艇上还安装了发动机，发动机提供的动力主要用在飞艇水平移动以及艇载设备的供电上，飞艇相对于现代喷气飞机来说节能且环保。图专3-20中国第一艘具备执行多重任务能力的警用无人飞艇是“空中机器人警用飞艇”(如图专3-20)，十年前就在广西南宁正式投入使用，并在第三届中国东盟博览会期间执行空中巡航监控任务。这艘警用飞艇，利用卫星导航、遥感遥测等先进技术自驾巡航飞行，活动半径为80千米120千米；能预设任务长时间在指定区域航行或定点悬浮，执行实时监控任务，通过艇载的无线数传链路和借助3G移动通信技术，将实时监控图像无距离限制传输到地面工作站和安保指挥中心；能作为小型通信中继平台，在无通信网络的地区执行通信中继任务；能在复杂区域垂直起降，执行小批量紧急救援物资运送任务等。从空中对整个会场主区进行空中监控，形成一种立体的防卫力量。这艘空中机器人警用飞艇的巡航监控范围，约相当于120名治安警员、25辆常规警车的巡防范围。这种飞艇还在高速公路巡防
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