1、第6讲 STS专题训练所谓是指科学、技术、社会的缩写；纵览近年的高考物理试题，不仅含有物理学概念、规律和实验，而且含有物理与社会发展、物理与技术应用、物理与生活等方面的内容，在“立足物理学科，反映科技进步，阐释实际生活，透视社会热点”方面作了大胆有益的尝试，具有良好的导向性。具体体现在以下几个方面：1. 与科学热点与实际应用相结合；2. 立足科技前沿或生产、生活实际，在尚未涉及的领域中设计“信息给予题”3. 开放性问题讨论等。6.1科学热点与实际应用问题知识点睛此类试题的素材源于社会热点、焦点问题及高新科技成果，如环保问题、能源问题、国际国内重大事件及诺贝尔奖获得者研究领域等，具有“高起点、低
2、落点”的特点。起点高、科技成果新，保证了题型的新颖、独特，为题海所无法包容；落点低、知识基础浅，又保证了考生在现有知识结构的基础上，充分运用联想、迁移、分析、重组能够解决问题，由于此类试题综合性强、陌生度大，且有时又是开放性的，因此对考生的破题、解题能力要求比较高。由于高中物理的主体知识与现代科技紧密相连，因而物理学习绝不仅是物理概念、公式、定律的学习，更应该在学习中关注当代科学技术的成果和未来科学技术发展趋势。例题精讲【例1】 我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经到东经之间，所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空万公里，东经附近。假设某颗通信卫星计划定点在赤道上空东经的位置。经测量
3、刚进入轨道时位于赤道上空万公里，东经处。为了把它调整到处，可以短时间启动星上的小型喷气发动机调整卫星的高度，改变其周期，使其“漂移”到预定经度后，再短时间启动发动机调整卫星的高度，实现定点。两次调整高度的方向依次是： A. 向下、向上 B. 向上、向下 C. 向上、向上 D. 向下、向下【答案】 A【例2】 一只手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间，待机时间”。则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为 A. 、 B. 、C. 、 D. 、【答案】 B【例3】 洗衣机脱水缸正常工作时，转速为，脱水后由切断电源到电动机停止转动的时间为。实际发现左右时，洗衣机振
4、动最为剧烈，若切断电源后转速是随时间均匀减小的，则洗衣机振动的固有频率大约是多少?【答案】【例4】 计数器是一种实用的控测射线的仪器。如图所示，为未知放射源，将强磁场移开，计数器录得的计数率保持不变，其后将薄铝片（厚度约）移开，则见计数率大幅度上升，则为A. 纯放射源 B. 纯放射源 C. 及的混合放射源 D. 及的混合放射源 【答案】 D【例5】 某电容式话筒的原理示意图如题18图所示，为电源，为电阻，薄片和为两金属极板，对着话筒说话时，振动而可视为不动，在间距离增大过程中， A构成的电容器的电容增大B上电荷量保持不变C点的电势比点的低D点的电势比点的高【答案】 D【例6】 请用学过的电学知
5、识判断下列说法正确的是A电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C小鸟停在单根高压输电线上会被电死D打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险【答案】 B【例7】 利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘。静电除尘器由金属管和悬在管中的金属丝组成，和分别接到高压电源正极和负极，其装置示意图如右图所示。、之间有很强的电场，距越近，场强 (填：“越大”或“越小”)。附近的气体分子被电离成为电子和正离子，粉尘吸附电子后被吸附到 （填“”或“”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中。【答案】 越大 【例8】 传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标有位移传感器，电熨斗、电饭
6、煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器等。 演示位移传感器的工作原理如图所示，物体在导轨上平移时，带动 滑动变阻器的金属滑杆，通过电压表显示的数据，来反映物体位移 的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 A. 物体运动时，电源内的电流会发生变化 B. 物体运动时，电压表的示数会发生变化 C. 物体不动时，电路中没有电流D. 物体不动时，电压表没有示数 唱卡拉用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是A. 传感器是根据磁效
7、应工作的B. 传感器是根据电磁感应原理工作的C. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D. 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 A. 红外报警装置 B. 走廊照明灯的声控开关C. 自动洗衣机中的压力传感装置D. 电饭煲中控制加热和保温的温控器【答案】 B B A【例9】 如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为，细杆可绕轴在竖直平面内自由转动，摆锤重心到点距离为。测量时，测量仪固定于水平地面，将
8、摆锤从与等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离，之后继续摆至与竖直方向成角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为的恒力，重力加速度为，求： 摆锤在上述过程中损失的机械能； 在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功； 橡胶片与地面之间的动摩擦因数。【答案】 损失的机械能： 摩擦力做功： 动摩擦因数：6.2信息给予题知识点睛近年来，高考物理试卷中出现了一种新题型信息给予题，简称信息题。这类考题立意高、选材活，具有鲜明的时代气息，对学生的阅读理解能力、分析推理能力、理论联系实际的能力、心理适应和承受能力均提出了较高的要求。题目或以文字为载体，或以图文，图片，数据介绍物理过
9、程，设置物理情景，这一类题主要考查物理知识的应用能力，具体体现在：1. 阅读能力：首先要求学生能读懂题，包括对文字语言的领会，对陌生名词的领悟，对图象、图表、公式的理解把握。了解问题的背景、涉及的对象，了解物理过程和物理情景，明确要解决的问题。2. 信息的分析、选择能力：要求学生在领会题意的基础上，对题给信息进行分析判断，要能够剔除题目中的生活要素和科技实例中的事件因素，获取题目中构成物理问题的物理要素。根据问题的要求和解答目标，排除次要因素，抓住主要的物理条件和物理关系，以及主要的物理过程和情景。3. 物理建模能力：根据以上分析中获取的主要物理情景以及物理条件和关系，把题给问题与熟悉的物理知
10、识联系起来，把实际问题简化、抽象为恰当的物理模型，用学过的知识和方法对问题给予解决。例题精讲【例10】 年美国公司发明了世界上第一台扫描隧道显微镜，在技术上实现了对单个原子的控制与操作，隧道显微镜的探测精度取决于探针长度的控制，一般用压电陶瓷片来控制探针在原子表面的上下移动。如图所示，当在压电陶瓷片方向两侧面施加电压时，在方向就产生一伸长量，它们之间的关系是，其中为与压电陶瓷片的材料和形状有关的常数。现有一实验用压电陶瓷片，当所加电压时，伸长量为（此时通过陶瓷片的电流几乎为）。如果要求压电陶瓷片的最大伸长量控制在，问：压电陶瓷片两侧所加电压的最大值为_。【答案】 【例11】 材料的电阻率随温度
11、变化的规律为，其中称为电阻温度系数，是材料在时的电阻率。在一定的温度范围内是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知：在时，铜的电阻率为，碳的电阻率为；在附近时，铜的电阻温度系数为，碳的电阻温度系数为。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长的导体，要求其电阻在附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）。【答案】【例12】 空间探测器从行星旁绕过时，由于行星的引力作用，可以使探测器的运动速率增大，这种现象被称之为
12、“弹弓效应”。在航天技术中，“弹弓效应”是用来增大人造小天体运动速率的一种有效方法。 如图所示是“弹弓效应”示意图：质量为m的空间探测器 以相对于太阳的速度飞向质量为的行星，此时行星相对 于太阳的速度为，绕过行星后探测器相对于太阳的速度为，此时行星相对于太阳的速度为，由于、的方向均可视为相互平行，则根据“弹弓效应”，该探 测器绕过土星后相对于太阳的速率将增为多大？ 若探测器飞向行星时其速度与行星的速度同方向，则是否仍能产生使探测器速率增大的“弹弓效应”，简要说明理由。【答案】 不能【例13】 年，长度单位“米”被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千 万分之一。请据此估算地球的
13、半径。(答案保留二位有效数字) 太阳与地球的距离为，太阳光以平行光束入射到地面。地球表面的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量约为，设水面对太阳的平均反射率为，而且将吸收到的的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发水需要的能量)，而凝结成雨降落到地面。 估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，地球表面积为） 太阳辐射到地球的能量中只有约到达地面，只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么?请说出二个理由。【答案】 大气层的吸收，大气层的散射和反射，云层遮挡等。6.3开放性问题 知识点睛开放性问题是相对于那些给出明确条件
14、和结论的封闭性问题而言的，这类问题的综合性强，内涵丰富，其结论与问题之间的跨度大。开放性问题形式多样，解法新颖，解答时需要灵活与综合地运用基础知识、基本技能和物理思想方法去探索条件。这类问题通常会让同学对某些问题的合理性进行分析，并提出改进方案、建议措施等。处理这种问题首先要定位考点，即从学过的知识中选择某一个角度去分析，例如从动力学角度或从能量角度等。例题精讲【例14】 铁路提速，要解决许多技术问题。通常列车阻力与速度平方成正比，即：列车要跑得快，必须用大功率的机车来牵引。 试计算列车分别以和的速度匀速行驶时，机车功率大小之比 随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临
15、的一项重要任务。如图所示，是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。 除上题涉及的问题外，还有许多其他技术问题需要解决。例如：为了减小列车在高速行驶中的振动，需要把原先的有接缝轨道改为无接缝轨道，请你再举一例，并简要说明。【答案】 所以 列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因为刹车而损耗的机械能；列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。 例如，需要增大弯道的半径； 因为在弯道半径一定的情况下，火车速度越大，所需向心力越大；通过增大弯道半径，可减小所需要的向心力。【例15】 电子感应
16、加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的，如图所示，在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流充磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动，设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为的电子感应加速器中，电子在被加速的时间内获得的能量为，这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到，求： 电子在环形真空室中共绕行了多少周？ 有人说，根据麦克斯韦电磁场理论及法拉第电磁感应定律，电子感应加速器要完成电子的加速过程，电子轨道内的高频交变磁场也可以是线性减弱的，效果将完全一样，你同意吗？请简述理由。【答案】 不同意；尽管交变磁场线性减小也可以产生感应电场使电子加速，但减小的磁场不能提供越来越大的洛仑兹力以维持电子绕行时的向心力。51第七级第6讲教师版
