貼近前沿科技的物理中考試題

貼近前沿科技的物理中考試題通過(guò)科學(xué)教育，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)科學(xué)及相關(guān)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展、自然環(huán)境及人類生活的影響，從而使學(xué)生形成可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)，將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)等，這一直是近年新課標(biāo)所追求的目標(biāo)，從而形成了一類貼近前沿科技的中考試題。這類試題一般是以人類正在進(jìn)行或準(zhǔn)備進(jìn)行的探索、科學(xué)上的重大發(fā)明或發(fā)現(xiàn)、新材料的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用等為命題材料，主要考察學(xué)生收集信息、分析信息和處理信息的能力。解答這類問(wèn)題，需要明確材料中主要告訴我們什么，結(jié)合物理知識(shí)提煉出知識(shí)要點(diǎn)，再把題中需要解答的問(wèn)題與物理知識(shí)進(jìn)行有效地結(jié)合，最后解決問(wèn)題。

一、科學(xué)新發(fā)現(xiàn)

例1（2008

連云港）法國(guó)科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。如圖1是研究巨磁電阻特性的原理示意圖。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閉合S1．S2后使滑片P向左滑動(dòng)過(guò)程中，指示燈明顯變亮，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．電磁鐵右端為N極

B．滑片P向左滑動(dòng)過(guò)程中電磁鐵的磁性減弱

C．巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而明顯增大

D．巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而明顯減小

點(diǎn)撥：題目以2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)為命題素材，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到神圣的自然科學(xué)最高獎(jiǎng)與大家現(xiàn)在的生活并不遙遠(yuǎn)。這類題目拉近了科學(xué)與物理的距離，能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。根據(jù)右手螺旋定則，可知A錯(cuò)誤。當(dāng)滑片P向左滑動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電磁鐵的電流增大，所以電磁鐵的磁性增強(qiáng)，所以B錯(cuò)誤。C和D哪一個(gè)正確呢？題目中告訴我們“指示燈明顯變亮”說(shuō)明右面電路中的電流變大，由此推算巨磁電阻的阻值減小。綜合考慮，正確答案是D。

答案：D。

二、科技新發(fā)明

例2（2008

鹽城）六沖程引擎是《大眾科學(xué)》評(píng)選出的2007年度世界十大發(fā)明之一，它在四沖程的吸氣、壓縮、

和排氣沖程后，將水注入汽缸，由于缸內(nèi)溫度極高，水在瞬間

為蒸氣，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生第五沖程。最后蒸汽進(jìn)入冷凝器，

成水，下一個(gè)循環(huán)可以再次使用。后兩空格填物態(tài)變化）

點(diǎn)撥：我們學(xué)習(xí)過(guò)的熱機(jī)是四個(gè)沖程，即吸氣、壓縮、做功和排氣沖程。四沖程熱機(jī)的顯著缺點(diǎn)是效率低，造成效率低的主要原因是燃料燃燒放出的熱量不能轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能。其中一部分熱量隨高溫廢氣排出，白白散失；一部分被熱機(jī)本身吸收，使之溫度升高，而為了防止熱機(jī)被燒毀，又不得不用水從外部進(jìn)行冷卻。六沖程引擎的發(fā)明較好地克服了四沖程熱機(jī)的部分缺陷，所以被《大眾科學(xué)》評(píng)選為2007年度世界十大發(fā)明之一。題目考察的物理知識(shí)并不復(fù)雜，但有利于激發(fā)學(xué)生的發(fā)明意識(shí)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情，對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)有積極的作用。

答案：做功

汽化

液化

三、研究新成就

例3（2008

無(wú)錫）今年四月，美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表“新超導(dǎo)體將中國(guó)物理學(xué)家推到最前沿”的評(píng)述。這表明，在新超導(dǎo)體研究領(lǐng)域，我國(guó)取得了令人矚目的成就。假如人們已研制出常溫下的超導(dǎo)體，則可以用它制作（

）

A．家用保險(xiǎn)絲

B．白熾燈泡的燈絲

C．電爐的電阻絲

D．遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線

點(diǎn)撥：題目借助外國(guó)媒體報(bào)道，從側(cè)面介紹在新超導(dǎo)體研究領(lǐng)域，我國(guó)取得了令人矚目的成就，這有利于激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。由正常導(dǎo)體組成的回路是有電阻的，而電阻意味著電能的損耗，即電能轉(zhuǎn)化為熱。所謂超導(dǎo)體簡(jiǎn)單地說(shuō)就是導(dǎo)體電阻為零，即電流通過(guò)超導(dǎo)體將不會(huì)轉(zhuǎn)化為熱，這樣，電能將不會(huì)損耗。題目中的家用保險(xiǎn)絲、白熾燈泡的燈絲和電爐的電阻絲都是利用電流的熱效應(yīng)工作的，而遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線不希望有電能的損耗，所以正確答案是D。

答案：D。

四、交通新燈源

例4（2008

宿遷）人類正面臨能源危機(jī)，為選用節(jié)能交通信號(hào)燈的燈源，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下表中的LED燈和白熾燈在正常工作時(shí)光照強(qiáng)度相同。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

兩種燈LED燈白熾燈發(fā)光原理二極管發(fā)光鎢絲高溫發(fā)光額定電壓24伏220伏響應(yīng)時(shí)間10-9秒10-3秒額定功率12瓦100瓦

請(qǐng)根據(jù)以上材料說(shuō)明使用LED燈的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①

；

②

。

分析：隨著科技創(chuàng)新，傳統(tǒng)的紅綠交通信號(hào)燈逐漸被發(fā)光二極管（LED）燈所替代。如果同學(xué)們仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在一些手電筒的燈泡也被LED燈所取代。LED燈是怎樣發(fā)光的？使用LED燈有什么優(yōu)點(diǎn)？等等問(wèn)題相信很早就縈繞在你的心頭，通過(guò)本題會(huì)幫助你解開一些謎團(tuán)。閱讀題目中的文字和表格可以發(fā)現(xiàn)，LED燈和白熾燈相比有明顯的優(yōu)點(diǎn)：在光照強(qiáng)度相同的情況下，LED燈不必要達(dá)到很高的溫度就能發(fā)光，電能基本上不轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，幾乎全部轉(zhuǎn)化光能，因而發(fā)光效率高；LED燈的額定電壓低，人直接接觸不會(huì)觸電；LED燈響應(yīng)時(shí)間短，也就是從開始發(fā)光到正常發(fā)光所用的時(shí)間短；LED燈額定功率小，節(jié)約能源。

答案：發(fā)光效率高

節(jié)能降耗（或響應(yīng)時(shí)間短、環(huán)保、額定電壓低對(duì)人安全）

五、減排新舉措

例5（2008

福州）請(qǐng)仔細(xì)閱讀下文，并回答文后問(wèn)題。

垃圾發(fā)電

填埋是目前全球垃圾處理的主要方式，傳統(tǒng)的垃圾處理方式是將垃圾集中填埋，讓其自行發(fā)酵．在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和甲烷等廢氣，易造成常規(guī)污染，還可能帶來(lái)溫室效應(yīng)，甚至有爆炸的危險(xiǎn)。

福州市紅廟嶺垃圾填埋氣發(fā)電廠將垃圾填埋后，采用科學(xué)方法使其發(fā)酵，并把產(chǎn)生的填埋氣收集起來(lái)用于發(fā)電。因此，垃圾填埋氣和太陽(yáng)能、風(fēng)能一樣，是一種可再生能源，不僅解決了垃圾填埋場(chǎng)安全和污染問(wèn)題，也可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少溫室氣體的排放。

目前，我市垃圾填埋氣發(fā)電廠和前期投產(chǎn)的垃圾焚燒發(fā)電廠的年總發(fā)電量大約可供4萬(wàn)個(gè)年用電量為2800千瓦時(shí)的家庭使用。

（1）傳統(tǒng)的垃圾填埋處理方法的缺陷有：

等。

（2）將填埋氣收集起來(lái)用于發(fā)電，是將這些垃圾的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為

能。垃圾填埋氣是一種

能源。

（3）請(qǐng)談?wù)勀阍诠?jié)能減耗、環(huán)境保護(hù)方面做了哪些實(shí)事？（寫出一點(diǎn)）

分析：2007年9月，由中央17個(gè)部門聯(lián)合舉辦的“節(jié)能減排全民行動(dòng)”系列活動(dòng)正式啟動(dòng)。所謂“節(jié)能減排”就是節(jié)約能源，減少污染物的排放。節(jié)能減排的話題，看似很大，其實(shí)跟人們的日常生活和工作息息相關(guān)。節(jié)約用水、隨手關(guān)燈就是節(jié)約能源，減小電視機(jī)的音量，夏天將空調(diào)的溫度適當(dāng)調(diào)高，用節(jié)能燈取代白熾燈也是節(jié)約能源。不使用塑料袋、不隨意丟棄廢電池就減少了污染。人們生活工作中各種浪費(fèi)現(xiàn)象比比皆是，節(jié)能減排潛力巨大。節(jié)約能源，減少污染物的排放，關(guān)系經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，關(guān)系廣大人民群眾的切身利益，要求大家提高節(jié)約和環(huán)保的意識(shí)，從現(xiàn)在做起，從小事做起。每個(gè)企業(yè)、每個(gè)單位、每個(gè)社區(qū)、每個(gè)家庭、每個(gè)公民都要把節(jié)能減排變?yōu)樽杂X的行動(dòng)，成為文明健康生活方式的重要組成部分。本題中的垃圾發(fā)電不僅減少了污染，而且變廢為寶，是一舉兩得的好事。解答第一、二問(wèn)，需要仔細(xì)閱讀，因?yàn)榇鸢妇驮谖恼轮?。第三?wèn)需要聯(lián)系生活實(shí)際，可以從節(jié)能減耗、環(huán)境保護(hù)方面兩個(gè)方面分別找到答案。

答案：（1）會(huì)造成常規(guī)污染（帶來(lái)溫室效應(yīng)，甚至有爆炸的危險(xiǎn)）；（2）電

可再生；（3）如：節(jié)約用水、隨手關(guān)燈、不使用塑料袋、不隨意丟棄廢電池等。

六、科技新活動(dòng)

例6（2008

廣東?。╅喿x下面短文

會(huì)發(fā)光的電磁翹翹板

小明制作了如圖（a）所示的電磁翹翹板參加學(xué)校的科技節(jié)活動(dòng)。該電磁翹翹板是在兩端封閉的透明塑料管中放有一塊磁性很強(qiáng)的磁鐵，塑料管外繞有金屬絲作為線圈，在線圈兩端并聯(lián)兩只發(fā)光二極管（符號(hào)），其電路如圖（b）所示。二極管具有單向?qū)щ娦?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出．演示時(shí)，將塑料管上下翹動(dòng)，磁鐵便在線圈中左右移動(dòng)，相當(dāng)于線圈導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)會(huì)看見兩只發(fā)光二極管輪流發(fā)光。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）電磁翹翹板中發(fā)光二極管輪流發(fā)光是根據(jù)原理工作的，也是根據(jù)這一原理工作的（填“電動(dòng)機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）。

（2）電磁翹翹板上下翹動(dòng)時(shí)，為什么發(fā)光二極管會(huì)輪流發(fā)光？

點(diǎn)撥：題目情景新穎，涉及到大家沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的新東西，但題目中的文字已向大家做了介紹，應(yīng)注意收集有用的信息。閱讀題目要明確下面兩個(gè)問(wèn)題：一是二極管具有單向?qū)щ娦裕娏髦荒軓亩O管的正極流入，負(fù)極流出，這時(shí)發(fā)光二極管能發(fā)光，反之，便不能發(fā)光。二是磁鐵在線圈中左右移動(dòng)，相當(dāng)于線圈導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，便會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)，即磁鐵在線圈中左右移動(dòng)的方向不同，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也不同。明白這兩點(diǎn)，問(wèn)題就解決了。

答案：（1）電磁感應(yīng)

發(fā)電機(jī)；（2）因?yàn)楫?dāng)磁鐵向低處滑動(dòng)時(shí)，磁鐵穿過(guò)閉合線圈，線圈相對(duì)在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)，電流通過(guò)兩個(gè)二極管中的一個(gè)，故該二極管發(fā)亮；當(dāng)另一端低時(shí)，磁鐵又向相反方向穿過(guò)線圈，產(chǎn)生相反方向的電流，故另一個(gè)二極管也會(huì)發(fā)亮。所以，二極管會(huì)輪流發(fā)光。

從上面可以看出，貼近前沿科技的中考試題有著鮮明的特點(diǎn)：1．材料新穎：試題注重創(chuàng)設(shè)物理情景，而該情景往往是學(xué)生未接觸過(guò)，不熟悉的知識(shí)和方法，這樣能真正考察學(xué)生能力。2．表現(xiàn)形式多樣：借助文字、圖片、表格等多種形式提供信息，考察學(xué)生多種獲取信息的能力。3．起點(diǎn)高，落點(diǎn)低：粗看反映的內(nèi)容高不可測(cè)，與學(xué)生距離遙遠(yuǎn)，但設(shè)計(jì)的問(wèn)題學(xué)生用所具有的知識(shí)完全可以解決。4．注重情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng)：通過(guò)試題不僅考察學(xué)生理解和應(yīng)用物理知識(shí)的能力，更注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)；注意滲透熱愛祖國(guó)，為國(guó)爭(zhēng)光的意識(shí)；滲透環(huán)保、節(jié)能、社會(huì)責(zé)任感意識(shí)等。5．回答起來(lái)并不復(fù)雜：試題雖然涉及新的東西，但大家要