物理教学法
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综合题选编

一、材料:图1为太阳的辐射功率及太阳能传递到地球后各种形式能量之间的转化过程.

风力发电站

以雨、雪等形
式又回到大地

古代生物以煤、石油形式储存起来

作为人们和动物的食物

直接作为燃料

图1

太阳把地面和空气晒热,太阳能转化为内能.晒热的空气上升,空气流动形成风,又转化为风能.太阳把水面和地面晒热,并使一部分水蒸发,蒸发的水蒸气升到空中形成云,以雨雪的形式落下来,一部分又变成水流入江河,太阳能转化为水能.植物吸收太阳能,发生光合作用,太阳能转化为植物的化学能.植物作为食物被动物吃掉,又转化为动物的化学能.古代的动植物在地质变迁中变为煤、石油、天然气,转化为这些燃料的化学能.
回答下列问题:
1.在绿色植物光合作用下,每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10-7m的光量子,同时每放出1mol的O,植物储存469kJ的能量,绿色植物能量转化效率约为(普朗克常数为h=6.63×10-34J·s).(   )
A.9%
B.33%
C.56%
D.79%
2.利用储能介质储存太阳能的原理是:白天在太阳光照射下,某种固体盐熔化(实为盐溶于自身的结晶水)吸收热量;晚间熔盐释放出相应能量结晶成固体,从而使室温得以调节.已知几种盐的熔点及熔化时能量改变值为

熔点/℃

熔化吸热/kJ·mol-1

CaCl·6H

29.0

37.3

NaSO·10H

32.4

77.0

NaHPO·12H

36.1

100.1

Na·5H

48.5

49.7

下面有关说法中正确的是(   )
A.不应选用CaCl·6H
B.可选用NaSO·10HO和NaHPO·12H
C.最好选用NaSO·10HO,它更为经济
D.以上皆不宜选用
3.制造太阳能电池需要高纯度的硅,工业上由粗硅制高纯度硅常通过以下反应实现:
①Si(固)+3HCl(气)SiHCl(气)+H(气)+381kJ,
②SiHCl+HSi+3HCl.
关于上述条件下的两个反应的叙述中不正确的是(  )
A.两个反应都是置换反应
B.反应②是放热反应
C.上述反应是可逆反应
D.两个反应都是氧化还原反应
4.1994年3月,中国科学技术大学研制成功了比较先进的HT-7型超导托卡马克,托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置,这个词是toroidal(环形的),kamera(真空室),magnet(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词,根据以上信息,下述判断中可能正确的是哪些?(   )
A.核反应原理是氢的原子核在装置中聚变成氦粒,同时释放出大量的能量,与太阳发光的原理类似
B.线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不溢出
C.这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同
D.这种装置可以控制热核反应速度,使聚变能缓慢而稳定地释放
5.材料中提到的一次能源有______、______、______和______.
6.阳光照射到太阳能集热器上,将太阳能转化为______能.图2是一种太阳能热水器的示意图,A是集热器,B是储水容器,在阳光直射下水将沿______时针(选填“顺”或“逆”)方向运动.这是因为________________________.C是附助加热器,其作用是________________________.请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门,并说明选择位置的理由.

图2

7.晒热的空气上升,空气流动形成风,又转化为风能.风吹动风力发动机旋转,可带动______机转动转化为便于输送的二次能源——______能.将太阳能转化成的一次能源,再次转化为二次能源的途径还有:
水能——________________________________________________.
化学能——________________________________________________.
8.植物吸收太阳能,发生光合作用,太阳能转化为植物的化学能,光合作用的总反应式是______________,光合作用释放的氧气则来自于参加反应的______物质.
9.植物在吸收太阳辐射能时,主要吸收可见光中的__________,而几乎全部反射__________光.吸收的可见光用于______________,最终将光能转化成______________.
10.动植物尸体、粪便中含有丰富的有机物,储藏着大量的化学能.除燃烧以外,还可以通过细菌发酵生产沼气,产生可用于燃烧和照明的能量.沼气的化学名称叫______________,它的分子式为______________.沼气是通过______________细菌在______________条件下分解有机废物而产生,在剩下的残渣和废液中则含有许多氮、磷、钾和微量元素,是很好的______________.
11.归根到底,生物是依赖__________能量为生的.
12.食物中的化学能转变成人体肌肉收缩的机械能要经过______________、______________、______________三个阶段.
13.据推算,射到地球上的太阳辐射能只有0.024%被绿色植物的叶子捕获,转化为碳水化合物等有机物中的化学能.你认为应该采取什么措施,提高单位面积农作物的产量________________________.
14.用分光镜观察到太阳光谱是________________________,出现这一现象的原因是________________________.
15.已经证明,一秒钟内进入眼睛瞳孔的光波长为5.56×10-7m的光子数为57个时,我们就能感到有光(眼睛对于这个波长的绿光最灵敏).设太阳向四周辐射的能量约有45%是可见光,若全部可见光光子的平均波长为5.56×10-7m,在传播过程中没有能量损失,瞳孔直径为4mm,那么距太阳多少光年的距离仍能看到太阳?(h=6.63×10-34J·s)
16.已知地球半径为6400km,根据图1中数据估算地球到太阳的距离,并计算太阳的质量.(G=6.67×10-11N·m/kg
17.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.
(1)写出这个核反应方程.
(2)这一核反应能释放多少能量?
(3)根据材料中的数据计算每秒钟太阳的质量减少多少千克?
(4)若太阳质量减少万分之三,热核反应不能继续发生,计算太阳还能存在多少年?(m=1.0073u,mα=4.0015u,m=0.00055u)
二、眼睛是我们人类的重要器官,俗话说,眼睛是心灵的窗口,我们了解、认识自己的眼睛,科学地使用眼睛和保护眼睛是极为重要的.眼睛的主要构造如图3所示.

图3

回答下列问题:
1.指出图中各部分的名称:
①______________②______________④______________
⑤______________⑥______________⑦______________
⑧______________(10)______________(12)______________
2.从物理角度来看,眼睛的______________、______________、______________和______________的共同作用相当于凸透镜.物体通过眼睛在______________上生成______立的______的______像.
3.眼睛与照相机的相同之处是:都能看远处和近处的物体或拍远景或近景,因为物距u______v(v为像距,填“>”或“<”),因而在视网膜上或感光底片上生成倒立的、缩小的实像.眼睛看远处物体时,其晶状体最______,即______最大.照相机拍远景时,其暗箱的长度最______.眼睛与照相机不同之处是:眼睛的______距不变,靠改变______距使远近物体成像在视网膜上.照相机的______距不变的,靠改变______距使远景、近景成像在感光底片上.
4.透镜焦距的倒数叫做它的焦度,它的单位是屈光度.眼镜的度数=屈光度×100.一副眼镜的度数是-200度,其焦距f=________________________cm,焦度D=______________屈光度.
5.简述什么叫视角?视角大小跟什么有关及眼睛能看清物体的条件?
6.长时间且近距离看书写字,会使______________内的平滑肌长时间处于收缩状态,最后可能失去调节的灵活性,而造成假性近视,以后仍不注意,就会造成眼球的______________,变成真性近视,近视眼要戴______________的眼镜纠正.
7.正常人看清楚物体的范围从______________到______________.近视眼的远点较__________,近点较10cm__________,明视距离较25cm________________________.
8.有两个人,一个是近视眼患者,一个是远视眼患者,已知近视眼的患者明视距离为10cm,远视眼的患者明视距离为40cm,问这两个人分别应配多少度什么样的眼镜?
9.假如把人的眼球比喻成一架照相机,那么,照相机的镜头,暗箱的壁和装入的底片分别相当于眼球的哪些结构?
10.在双目失明的人群当中,有的失明者经检查眼球的结构完好无损,但是他就是看不见周围的物体.这种情况说明是眼睛的哪一部分可能发生了病变?

参考答案

一、1.B
解析:E=hc/λ=139.2kJ,η=469/1392.2=33%.
2.BC
解析:该题应充分利用题目中所给予的数据,凡是熔点不高、熔化热较大的盐可选用.
3.BC
解析:该题所给予的①、②两个反应,若①为正反应放热,则②为逆反应吸热.B项是错误的.①、②反应给予条件不同,则①、②两反应不是在同条件下,同时发生的,不属可逆反应,C项也是错误的.在①、②反应中有化合物的变化、且是化合物+单质=新单质+新的化合物的置换反应,故答案为BC.
4.ABD
解析:托卡马克是受控热核聚变装置,核聚变原理和太阳中核反应类似,和核电站中重核裂变完全不同,线圈的作用如选项B所述.
5.风能  水能  化学能  内能
6.内  顺   集热器中的水被太阳光晒热后密度变小,受到浮力作用沿管向右上运动形成顺时针方向流动的水流.在阴天用电加热方式使水温升高.在封闭的环形管道的左下方安装进水阀门,在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门,可使热水流出,冷水得以补充
7.发电  电   水流推动水轮机转动、水轮机带动发电机动转、将水的动能转化为电能,燃烧煤或石油产生高温高压水蒸气推动汽轮机转动、带动发电机运转、将化学能转化为内能、进而转化为机械能、电能
8.6CO+12H12+6HO+6O   水
9.红光和蓝紫光  绿  光合作用  化学能
10.甲烷  CH  厌氧  无氧  肥料
11.太阳能
12.能量的释放  能量的转移  能量的利用
13.合理密植、研究建立生态农业,提高单位面积作物对光的利用效率,提高单位面积的产量
14.连续光谱背景上有许多暗线   太阳中心高温物质发出的连续谱穿过低温的太阳大气层时和暗线对应的一部分光的能量被太阳大气所吸收
15.由题中已知条件,可知入眼能感到的最少能量为
E=57×hc/λ=(57×6.63×10-34×3×10)/5560×10-10=2.04×10-17J.
从综合材料中查到太阳的辐射总功率为3.8×1026W,由题设条件知,其中45%为可见光的能量,那么,每秒钟太阳向四周辐射的可见光能量为
E=3.8×1026×0.45=1.71×1026J.
设人到太阳的距离为R,人眼瞳孔的面积为S,则S=πr,由能量分配关系可得
(πr/4πR)E=E,
R=(r/2)=(2×10-3/2)=2.9×1018m=3.1×10光年.
16.从综合材料查出太阳热辐射的总功率为3.8×1026W,地球接收到的总功率为1.7×1017W.设地球到太阳的距离为R,由能量分配可得
(πr/4πR)E=E,
R=(r/2)=(6.4×10/2)=1.5×1011m.
已知地球绕太阳公转的周期,由万有引力定律可得
G(Mm/R)=m(4π/T)R,
M=4π/GT=4×9.86×(1.5×1011/6.67×10-11×(3.16×10
  =2×1030kg.
17.(1)
(2)Δm=4×1.0073-(4.0015+2×0.00055)=0.0266u,
ΔE=Δmc=24.78MeV=4×10-12J.
(3)查综合材料得太阳每秒释放能量3.8×1026J,则太阳每秒减少的质量为
Δm=ΔE/c=3.8×1026/(3×10=0.4×1010kg,
(4)由上题算出太阳的质量为2×1030kg,太阳还能存在的时间为
t=ΔM/Δm=(2×1030×3×10-4/0.4×1010)s=15×1016s=5×10年.
二、1.角膜  晶状体  虹膜  睫状体   巩膜  脉络膜  视网膜  视神经  玻璃体
2.角膜  房水  晶状体  玻璃体  视网膜  倒   缩小  实
3.>  扁  焦距  小  像  焦  焦  像
解析:照相机利用凸透镜当u>2f时成倒立缩小的实像制成,眼睛的成像情况与照相机相同.故填“>”,晶状体最扁时能够看到最远点,此时晶状体的焦距最大.而照相机拍远景时,即u→∞,则v→f,则暗箱长度最小.眼睛是个变焦系统,不管远景和近景均能成像在视网膜上,故其像距不变,焦距改变.而照相机的焦距不变,靠改变像距使像成在底片上.
4.-500  2
5.解析:物体对眼睛的光心所张的角度叫做视角.用φ表示,φ的大小跟物体的大小和物体离眼睛的远近有关.眼睛能看清物体的条件是:像成在视网膜上,入射光线要有一定的强度,视角大于某一数值(正常人眼睛视角φ>1′).
6.睫状体,前后径过长,凹透镜
7.10cm,无穷远,近,小,小
8.解析:近视眼应配凹透镜,且有u=0.25m,v=-0.10m,由(1/u)+(1/v)=1/f,则度数为(1/f)×100=-600度.远视眼应配凸透镜,则有
u=0.25m,v=-0.4m,
由(1/u)+(1/v)=1/f,则度数为(1/f)×100=150度.
9.照相机的镜头相当于眼球的晶状体,暗箱的壁相当于脉络膜,底片相当于视网膜
10.视神经或大脑皮层视觉中枢发生病变
解析:因为外界物体反射来的光线,经过眼球的折光系统在视网膜上形成物像,物像刺激视网膜上的感光细胞,感光细胞产生的神经冲动沿视神经传入到大脑皮层的视觉中枢才能形成视觉.