物理考试与环境

2022-05-09 14:10:04 | 浏览次数：

人口危机、粮食危机、能源危机和环境危机是当今社会的四大危机.其中与初中物理联系比较紧密的主要有能源危机和环境危机.

在苏科版初中物理新课标教材中，能源与环境是一条重要线索.教材中出现了噪声问题、温室效应和热岛效应、水循环和资源问题、关于光污染的问题、紫外线和臭氧层、海陆风的形成、热机的发展与环境、废干电池的污染和处理、能源与可持续发展等.命题中以这些具有时代性的问题为背景，突出了物理学科的人文性，体现了物理学科的特点和价值，不仅能较好地考查同学们分析问题和解决问题的能力，更能促使同学们关心和关注社会热点问题，激发同学们的社会责任感和使命感.

因此，同学们应该从生活中的点滴小事做起，多关注环境问题，培养良好的环境意识，很好地去领会“从生活走向物理，从物理走向社会”的含义.

例1　减少噪声主要在消声、吸声和隔声三个方面采取措施.生活中常见的：

①在录音室的墙面上贴泡沫材料；

②给汽车的排气管加装消音管；

③在道路两旁加装玻璃墙.

上述例子对应减少噪声措施分别是

①　　　　；②　　　　；③　　　　.

解析　减少噪声的三个方面，消声实际上就是在噪声的发源地减弱它，吸声和隔声是在传播过程中减弱，即在传播路径上吸收或隔离声波，在录音室贴泡沫材料，是吸收声波，以免产生回声而影响录制效果，属于吸声；给汽车的排气管加装消音管是从声源处减弱噪声，属于消声；在道路两旁加装玻璃墙，是利用了玻璃具有较好的隔音效果来隔离噪声，属于隔声.

说明　噪声被称之为当今社会的“四大公害”之一，它严重影响了人们的工作和生活.减少和防止噪声污染，已经成为环境保护的重要研究课题之一.因此，有关噪声的考题也成为各地中考的热点素材.此类试题能够紧密联系生产生活实际，灵活多变，但难度并不高，主要是要把握好减弱噪声的三大途径：在声源处减弱；在传播过程中减弱；在人耳处减弱.

例2　冬季的吉林市有一种奇特的自然景象吸引着游人，那就是雾凇.冬天的吉林气温零下20℃以下的天数达到60至70天，奇妙的是穿越而过的松花江在冬日里同样奔腾不息，水面会形成大量的温度较高的水蒸气，上升遇冷之后会形成雾，碰到极冷的树木和草丛后迅速　　　　　成小冰块，但也有水蒸气碰到树木和草丛后直接　　　　成小冰晶.（选填物态变化名称）

解析　冬天吉林市的气温达到零下20℃，为什么松花江水不会结冰呢？原来在松花江吉林段上游15千米处就是著名的丰满水电站，水电站大坝将江水拦腰截断，形成人工湖泊——松花湖，近百亿立方米的水容量使得冬季的松花湖尽管表面结冰，水下温度却保持在零摄氏度以上.特别是湖水经过水电站发电机组后，温度有所升高，再顺流而下，就形成几十千米江面临寒不冻的奇特景观，同时也具备了形成雾凇的两个必要而又互相矛盾的自然条件：足够的低温和充足的水汽.江水与空气之间巨大的温差，将松花江源源不断释放出的水蒸气凝结在两岸的树木和草丛之间，形成厚度达到40至60毫米的树挂.分析后不难发现，松花江水的温度远高于周围的环境温度，必然会快速蒸发，形成大量水蒸气，上升后，又骤然变冷，一部分会液化形成大量的雾，由于气温太低，这些雾称为过冷却雾，碰到极冷的树木和草丛后迅速凝固成粒状的小冰块.但也有一部分水蒸气直接碰到了树木和草丛，从而直接凝华形成小冰晶.

说明　“凇”是一个科学性很强的词语，这一现象在许多地方很难见到，许多人对它缺乏认识.我们所说的雾凇只是属于“凇”的一员，除雾凇外，还有水凇、雨凇、雪凇.中国是世界上最早记载雾凇的国家，“雾凇”一词最早出现于南北朝时期宋·吕忱所编的《字林》里，有“寒气结冰如珠见日光乃消，齐鲁谓之雾凇”.在民间雾凇又叫“树挂”“冰花”“傲霜花”“琼花”“雪柳”“梦送”等.根据其形成特点，雾凇有两种：一种是水蒸气液化成雾再凝固成粒状小冰块形成叫粒状雾凇，它的结构较紧密，不易脱落；另一种是水蒸气直接凝华形成晶状雾凇，结构较松散，稍有震动就会脱落.此类物态变化题容易结合自然环境中的现象命题，是中考命题中的又一热点素材，考生在答题时要从变化发生的起始状态和结果状态两种情况综合进行分析，很快就能得到正确的分析结果.

例3　目前，全球气候逐渐变暖这是

效应不断加剧带来的后果，受此影响，两极冰山不断　　　，导致海平面上升，一些岛屿国家和沿海城市将没入水中.

解析　温室效应是指太阳短波辐射穿透大气层射向地面，而地面增暖后放出的长波辐射都被大气中的二氧化碳等物质所吸收.一个多世纪以来，由于人类大量燃烧煤、石油等燃料，随着工业现代化的进程，排放出大量的二氧化碳气体，使温室效应不断加剧，导致全球气温不断升高，受温室效应的影响，南极冰山融化速度逐年增加.

说明　温室效应导致温度升高随之产生相应的吸热的物态变化，而物态变化知识在人们的日常生活、农业生产、科技前沿等诸多方面均有广泛的应用，这也正好为中考命题者提供了良好的素材，使其成为中考中的重点和高频考点.

例4　人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度基本相同，有关数据如下表：

请根据以上材料说明，判断下列说法错误的是（　）.

A.在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化为内能，几乎全部转化为光能，因而发光效率高

B.LED灯的额定电压低，人直接接触不会触电

C.LED灯反应时间短，也就是从开始发光到正常发光所用时间短

D.LED灯额定功率小，消耗的电能肯定比白炽灯少

解析　本题属于结合节能降耗热点考查电能、电功率的图表信息题.解答这类问题应首先仔细审题，对材料中的关键字词、语句、数据反复推敲，迅速、准确地捕捉到有用的信息，结合所学的额定电压、额定功率、电能等知识，快速、准确地解决问题.LED灯额定功率小，节约能源，环保经济，但是根据公式W=Pt可知，由于不能确定通电时间，就无法比较LED灯与白炽灯消耗电能的多少.选D.

说明　用半导体制成二极管、三极管、光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等已成为电子仪器的重要元器件.近年来，以半导体性能为命题载体的中考题也成为一大考试热点.在完成这类试题时，要认真阅读题目所给素材，从中获取有用信息，再结合物理规律解题.

例5　去年，中国南方各个省市遭受了多轮特大暴雨袭击及洪涝灾害.各地险情频发，农作物受灾、道路中断、人员伤亡、房屋倒塌，经济损失数百亿元.为防止极端恶劣天气给人们造成较大伤害，气象主管部门往往会发出气象灾害预警信号：蓝色、黄色、橙色、红色四个等级.关于气象灾害预警信号，下列说法正确的是（　）.

A.由政府主管部门发布预警信号，其他任何组织或者个人不得向社会发布

B.个人在特殊情况下可以向社会发布预警信号

C.蓝色、黄色、橙色和红色四个等级中，蓝色表示特别严重

D.蓝色、黄色、橙色和红色四个等级中，黄色表示特别严重

解析　气象预警信息，是指各级气象主管机构所属的气象台站向社会公众发布的预警信息，包括灾害的严重性和紧急程度.新版气象灾害预警信号总体上分为蓝色、黄色、橙色和红色四个等级（Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ），分别代表一般、较重、严重和特别严重，同时以中英文标识，与国家的所有应急处置等级和颜色保持一致，故本题答案为A.

关于暴雨预警信号　蓝色预警信号标准：12小时内降雨量达50毫米以上，或者已达50毫米且降雨可能持续；黄色预警信号标准：6小时内降雨量达50毫米以上且降雨可能持续；橙色预警信号标准：3小时内降雨量达50毫米以上或者已达50毫米且降雨可能持续；红色预警信号标准：3小时内降雨量达100毫米以上，或者已达100毫米且降雨可能持续.

说明　“水”的问题已成为全世界的焦点.去年以来我国许多地区先“旱”后“涝”，甚至有的地区昨天还在抗旱，今天已经在排涝，而造成中国目前的大旱、久涝的原因除与全球气候变暖这一大背景有关外，它还与“北极震荡”“厄尔尼诺——拉尼娜”“雨岛现象”等因素有关.我们在探究气象原因的过程中，要进一步提高大家的防灾、减灾意识，从而减小自然灾害带来的损失.

例6　目前世界各国城市垃圾的处理方式主要有分类回收、填埋、堆肥和焚烧4种.我国100万人口以上的大中型城市基本上已经具备联合国环境组织规定的垃圾发电成熟期的标准.至今，我国在多个城市已建成近30座垃圾焚烧发电厂.

（1）据报道，2009年我国某城市已建成全国最大、世界第三的垃圾焚烧发电厂，日焚烧达3000吨，如果这些垃圾完全燃烧，全天释放热量Q=1.5×1013J，如果这些释放的能量中21.6%转化为电能，试计算该发电厂每天发出的电能是多少千瓦时？

（2）若按每户居民每天使用3个40W电灯照明5h计算，该垃圾焚烧发电厂每天发的电可供多少户家庭照明使用？

解析　我国是世界上垃圾包袱最重的国家之一，垃圾处理绝大部分采用卫生填埋的方法，此方法占用大量的土地资源，不能达到垃圾处理资源化、减量化的目标.垃圾焚烧发电是最佳的处理方式，生活垃圾焚烧后质量只有焚烧前的10%，体积最多只有焚烧前的四分之一，解决了垃圾填埋带的污染问题，实现了资源的综合利用，而且通过垃圾焚烧产生热量和电能，使资源得到二次利用.

（1）这座发电厂每天发出的电能

W=η转化×Q=21.6%×1.5×1013J=9×105kW·h.

（2）每户居民每天使用3个40W电灯照明5h消耗电能

W=Pt=3×0.04kW×5h=0.6kW·h.

N=■=■=1.5×106.

能源的二次利用有利于环境保护，有利于节约土地资源，有利于垃圾的减容减量化程度的提高.

说明　这是一道典型的能源应用计算综合题，其中既涉及到能量、效率的相关计算问题，又有物理与生活的紧密联系，是近几年新课标改革下的“从生活走向物理，从物理走向社会”的典型代表.计算过程当中有能量单位千瓦时和焦耳之间的转换，有能效的相关计算，既考查了同学们对已有物理知识的理解和掌握情况，同时又是考查同学们阅读理解能力和充分利用已知题型进行综合分析解题的能力.

例7　2011年3月11日，日本本州东海岸附近海域发生里氏9.0级地震.地震导致电力中断，核电站冷却系统失灵，12日，福岛第一核电站1号机组发生爆炸，周围居民紧急疏散，14日，福岛第一核电站3号机组发生爆炸，15日，4号5号机组发生爆炸，当局宣布泄漏风险上升，核电站周边居民紧急撤离.

（1）关于核电站，下列有关说法正确的是（　）.

A.核能和石油一样，属于可再生资源

B.核电站是利用核裂变释放的核能来发电的

C.核电站是利用核聚变释放的核能来发电的

D.核电站发电和原子弹爆炸发生的链式反应都是不加控制的

（2）核能发电是将　　　能转化为电能；发电机是利用　　　现象制成的.

（3）海水作为工业冷却用水，主要是利用水的　　　　大的特性，另外可利用海水的　　　　（填物态变化名称）吸热来实现冷却目的.

（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模的火力发电站每年需要烧6×106t煤炭，则6×106t煤炭完全燃烧放出的热量是　　　　　J.（煤炭的热值是2.9

×107J／kg）

解析　（1）核能和石油都不能从自然界源源不断得到，应属于不可再生能源.现有的核电站都是利用重核裂变释放的核能来发电的.科学家们研制成核反应堆，可以安全、有效地利用核裂变时所产生的能量，从而使链式反应在人工控制下缓慢地进行.如果链式反应不加控制，就会在短时间内放出巨大的能量，以致引起威力强大的爆炸，这是原子弹的工作原理.

（2）此题前一空为常规的能量转化题，同学们填写时可填写成核能或原子能，后一空发电机的工作原理属于同学们应知应会的内容.

（3）是热学部分的内容，其中水的比热容大这一物理属性使水可作制冷剂来进行使用.水的比热容大，根据Q=cmΔt，因此在变化相同温度时，水吸收的热量比其他物质要多，所以用水作冷却剂.而物态变化的过程判断，首先要求同学们理解６种物态变化的过程，判断时抓住变化前的状态和变化后的状态进行分析，尤其是水的三态的变化.如本题利用海水的　　　　吸热，变化前是海水，变化成什么呢？同学们分析后，不难得出，没有变成冰，而是“消失”了，变成水蒸气，所以很自然得到物态变化过程为汽化.

（4）为燃料燃烧放热的有关计算问题.

Q放=m·q=6×106×103kg×2.9×107J／kg

=17.4×1016J.

同学们在计算时易犯的错误是煤炭的质量单位，题目中给出的是吨，往往拿来就用，直接将6×106t代入计算，从而出现错误.

说明　2011年的日本地震和海啸、核辐射是2010-2011学年度的一大社会热点问题，牵涉到的物理相关知识很多.诸如：地震和海啸中的次声波，地震搜救中的求救方法，救援工具的选择、原理及本题中关于核能的问题等.每一年的一些社会热点问题都会被编成试题在考卷中出现，一方面可以检测同学们对社会重大事件的关注和了解，另一方面也将物理知识与生活联系起来，但其难度往往并不会很高.

例8　2011年3月26日20∶30-21∶30，全球100多个国家的数百地标性建筑参与了“地球一小时”熄灯活动，希望以此引起人们对气候变化的关注，从物理角度来看，采用这种方法是通过　　　　的方式来达到节约电能的目的.

解析　根据公式W=Pt，同学们并不难得出，减少了工作时间从而节能的答案，但在说法上会出现一些不同.

说明　“地球一小时”活动始于2007年的澳大利亚.2008年世界自然基金会提出倡议，希望在每年3月最后一个星期六20∶30-21∶30熄灯1小时，来表明对应对气候变化行动的支持.这一活动不是政府行为，而是人人可参与其中的一项环保活动.过量二氧化碳排放导致气候变化，目前已经极大地威胁到地球上人类的生存，公众只有通过改变全球民众对于二氧化碳排放的态度，才能减轻这一威胁对世界造成的影响.活动能为节能作出贡献，但它更是一个象征性的行动，使人们把节能环保的意识融入日常生活，而不仅仅是在某一特定的时间才重视环保，最终目的是使我们生活的每一小时都是“地球一小时”.

针对性练习

1.火山爆发是由于炽热的岩浆在极大的压力下突破地壳，喷涌而出.这说明流出的岩浆具有动能，它是由　　能转化来的.岩浆冲上山坡，又将其动能转化为　　能.

2.2008年5月12日，四川汶川发生里氏8.0级强烈地震，给人们造成几十年不遇的特大灾害.地震时所产生的　　　　（选填“超声”“次声”或“电磁波”），对建筑物、人的平衡器官功能的破坏性最大，使人产生恶心、眩晕、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命.由于它的破坏性强，危害性大，并且它的频率低于

Hz，人耳无法直接听见，所以要尽量远离地震源.

3.目前光污染越来越严重，其中白亮污染是最普遍的一类光污染.建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石等都能造成白亮污染，形成白亮污染的主要原因是（　）.

A.光的反射

B.光的折射

C.光有能量

D.光沿直线传播

4.小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣.她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图5所示的“区域—温度”坐标图.

（1）从图中你发现　　　　的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”.

（2）请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：

（3）如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：

5.小宇在阅读《科海奇闻》一书时，看到这样一条奇闻：

20世纪60年代初，美国空军在俄克拉荷马市上空做超音速飞行实验，飞机每天在10000米的高空飞行8次.半年以后，当地一个农场饲养的10000只鸡中，有6000只被飞机轰鸣声杀死，幸存的4000只鸡，有的羽毛全部掉光，有的干脆不下蛋了.