应用型试题

一、 题型概述

《课标》要求同学们从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律，将物理知识及科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，体验物理在生活与生产中的实际应用.基于这样的课程理念，考试应用型试题，通常以自然界中的物理现象、生产、生活客观存在的事情为题景设计，考查同学们应用物理知识和科学方法解决问题的能力.应用型试题按其特征或考查目标，可分为下列几种类型：

1. 公式解密. 以生产、生活中的具体事件为载体，要求同学们运用相关的公式，通过分析演算获得结论，回答问题.

2. 分析评估. 以特定的实验方案为背景，同学们通过分析、评估，发现那些原理上可行的实验方案，但受器材规格、实验环境等因素制约，实际上并不可行.

3. 创新设计. 以生产、生活的实际需要引题，要求同学们提出改进方案或进行创新设计.比如，弹簧测力计是测力的工具，将弹簧测力计和量筒等器材整合在一起，设计测量液体密度的仪器.将热敏电阻、电流表等器件进行有机的组合，构成测量温度的仪器；还可以将它们和电磁继电器整合，设计自控电路.

4. 预测推理. 以某种出乎意料情景引题，同学们综合物理知识或经验，推理预测可能的原因.比如以挂衣钩吸盘和弹簧测力计配合测量大气压的实验为背景，同学们分析推测导致测量结果不准的原因.

5. 论证决策. 提出两种方案，以及相关的信息资料，要求同学们运用知识或经验分析这些信息资料，明了它们的长短，探寻最优化的方案.比如以“太阳能热水器、电热水器相关的信息资料”设计试题，同学们通过计算说明，哪一种热水器在经济上更有优势.

二、 典型题析

例1 近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场，表中是我国某品牌轿车的测试报告.

（1） 汽油的热值q=3.3×107J/L，燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qV，式中V表示燃料的体积.请计算该品牌轿车在测试过程中，汽油完全燃料产生的内能转化为发动机牵引轿车前进所需能量的效率.（g取10N/kg）

（2） 近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而成，已知乙醇的热值q=2.4×107J/L，设混合后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少.

（3） 乙醇，俗称酒精.推广使用乙醇汽油，有何积极意义？（请写出一点）

（3） 酒精燃烧过程中的生成物只有水和二氧化碳气体，使用乙醇汽油可以减少有害气体的排放量，属于新型的清洁燃料，对环境污染小.酒精属于可再生资源，使用乙醇汽油可以节约石油资源，缓解石油资源短缺的矛盾.推广乙醇汽油的积极意义有：① 降低污染物的排放（或保护环境）；② 节约石油资源；③ 一种新型清洁燃料；④ 属于可再生能源.

本题属公式解密型.题中涉及密度、质量、重力、热值、效率、功、能量与可持续发展等知识，还涉及酒精燃烧的生成物仅有二氧化碳和水这样的常识，立足于考查同学们综合运用物理知识解题的能力.亮点在于要求同学们关注社会热点，了解“乙醇汽油”，具备节能、环保意识.

例2 小明想测量一枚合金戒指（约10g左右）的密度，来到实验室，物理老师拿给他以下器材：250cm3、100cm3、50cm3的量筒各一个，量程为5N、最小刻度值（分度值）为0.2N的弹簧测力计一个，最小砝码为1g，标尺的最小刻度为20mg的托盘天平一台（已调平衡），如图1所示.还有小烧杯一个，足量的细线和水，让他从这些器材中选用一部分进行测量.请你帮助小明设计一个最佳的实验方案，使测量结果尽量精确.要求：

（1） 写出选用的器材；（2） 写出主要实验步骤；（3） 推导出计算戒指密度的公式.

解析 这道题从原理上考虑，运用天平、量筒或弹簧测力计、量筒都能测出戒指的密度.合金戒指的质量约为10g，其重力G=mg=0.01×9.8N=0.098N＜0.2N，因戒指的重力小于弹簧测力计的分度值，用弹簧测力计无法直接测量戒指的重力.根据密度知识10g合金戒指的体积接近于1cm3和量程50ml的量筒的分度值相同，即三个量筒都不能比较准确地测出戒指的体积.显然，涉及到量筒、弹簧测力计的方案，不可能为最佳方案.

本题属分析评估型.这道题既涉及到密度、重力、质量、浮力等知识，又涉及到天平、量筒、弹簧测力计等器材，有助于考察同学们综合运用物理知识的能力.亮点在于要求同学们通过分析、评估发现运用天平、量筒或弹簧测力计、量筒测量戒指密度的方法不可行，综合运用浮力知识，设计出切实可行的实验方案.设计实验、分析评估属于重要的科学探究能力.

例3 有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，这种材料称做半导体.有一种半导体其电阻的大小随温度的变化而明显改变，利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻.热敏电阻可以用来测量温度的变化，且反应快，精度高.

李明同学为了检测他家蔬菜大棚内的温度变化，他用热敏电阻设计了一个如图2所示的电路，其中电源电压是3V，热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图所示，电流表的量程是0~100mA.为了能从电流表直接读出大棚内的气温，他将电流表的刻度盘改画成温度的刻度，这样改造后的电流表就成了气温表.

（1） 请你帮他计算，改造成的气温表能测量的最高温度是多少？写出计算过程.

（2） 结合图像分析，你认为李明设计的电路有什么不妥之处？

（3） 在保持现有元件不变的条件下，在增添一个电阻，你能想办法使该气温表的量程扩大到60℃吗？请画出你设计的电路图，并通过计算求出新增电阻的阻值.

（4） 根据你设计的电路，通过计算说明，此气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应？

（2） 当温度达到25℃后，若温度继续升高，热敏电阻的阻值减小，电路中的电流增大，会超过电流表的量程，损坏电流表.

（3） 在电路中串联一个电阻，电路图（如图3）.由图像可知，气温是60℃时，热敏电阻的阻值为10Ω时，当电流表达到满刻度时，电路中的总电阻为30Ω.所以串联的电阻为R2=R总-R1=30Ω-10Ω=20Ω.

本题属创新设计型.亮点之一，用图像揭示热敏电阻的阻值随温度变化的规律，考查了同学们运用图像解决物理问题的能力.亮点之二，以具体的电路载体，让同学们通过分析、评估，指出其中的不妥，进行创新设计.

例4 人类正在积极开发和利用太阳能，如太阳能热水器、太阳能电池等.小颖想测出地球表面接收到太阳能的总功率.

（1） 天气晴朗时，小颖测得太阳能热水器1h内平均能使质量为36kg的水从20℃升高到30℃，则水吸收了多少热量？

（2） 小颖查得热水器接受太阳能的总有效面积为1.2m2，热水器能把接收到的太阳能50%转变为水的内能，这台热水器每平方米的面积上接受太阳能的平均功率是多少？

（3） 已知地球接收太阳能的总有效面积为1.3×1014m2，则地球表面接受太阳能的总功率为_________.小颖查阅相关资料获知，辐射到地球的太阳能总功率约为1.7×1017W，与她的计算得到的功率相差较大，试分析原因是____________________________________.

（3） 地球表面接受太阳能的总功率为P总=PS=70×1.3×1015W=9.1×1016W.太阳辐射的能量，以可见光和不可见光的形式来到地球，经过大气层时会因反射或吸收而损失部分能量，故出现地球表面接受太阳能的总功率比太阳辐射到地球太阳能总功率小得多的现象.

本题属推理预测型.题目涉及到热量、质量、能量、功、功率、效率等知识，有助于考查同学们综合运用物理知识的能力.亮点之一，“每平方米的面积上接受太阳能的平均功率”对同学们而言是陌生的概念，只有读懂它含义的同学，才能正确解题.亮点之二，同学们分析功率相差较大的原因，同学们对其中的原因并不真正了解，只有凭借光的知识进行预测，这考查了知识迁移的能力.

例5 能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一.

（1） 能源家族中：① 柴薪、② 煤炭、③ 石油、④ 天然气、⑤ 水能、⑥ 风能、⑦ 太阳能、⑧ 地热能等，在大量耗用各种能源时，会造成空气污染的有_______；会造成水土流失和沙漠化的有_______（填题序号）.

（2） 黄冈市城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据：

请你决策：_________（选填“A”或“B”）

A. 继续使用煤气B. 更换使用天然气

简单说明你作出这样决策的理由是：____________________________.

解析 柴薪、煤炭、石油、天然气的燃烧都要生成二氧化碳等废气，在不完全燃烧的情况下，还会生成粉尘.显然，在大量耗用这些能源时，会造成空气的污染.人类因不注重植被的保护、无止境地砍伐森林，毁林靠田，导致水土的流失和沙漠化，不言而喻，大量耗用柴薪，会造成水土流失和沙漠化.

假如继续使用煤气，煤气的成本高，但可以避免原灶具浪费，不需要新投入.若更换使用天然气，眼前需要投资，从长远看，更经济.显然，“A”、“B”两项都可以作为本题的答案，但所陈述的理由必须支持你的选项.

本题属论证决策型.题目第（1）问在考查能源、环境等知识的同时，增进了同学们的环境意识；第（2）问，用表格呈现解题必需的信息，以开放性的答案，考查了同学们信息资料的分析评估、论证决策的能力，有益于同学们生存本领的提升.

物理应用型试题，虽然涉及的知识不同，考查的目标不同，但它们具有共同的特征.下面就是它们的共性.

1. 基础性. 应用型试题涉及的知识都是课程标准中要求的基础知识，力求做到知识点源于教材，取材于教材，但又不是教材内容的原貌再现.

2. 生活性. 应用型试题不再束缚在物理学科与教材狭小的范围内，它要向自然回归，向生活回归，向人身回归.例1以汽车为载体设计，在考查知识的同时引导同学们关注乙醇汽油.例5在考查知识、能力的过程中，提升同学们生存的本领.

3. 发展性. 应用型试题着眼于同学们的发展，力求让同学们感悟到学习是有价值、有意义的事情.例1、例2既要物理知识，又要化学常识，让同学们对知识有全面和谐的认识.例4对同学们的创新能力提出要求，给同学们物理实在有用的体验.

显然，破解应用型试题，既要同学们依据课标、立足教材，夯实基础，又要同学们注意学科特点，增强探究、想象等能力，还要同学们回归自然、关注生活、关注社会，走出死记硬背、沉溺题海的误区.

三、 试题精选

1. 请阅读下列短文，然后回答问题.

自然界中许多现象都和水的物态变化有关，当温暖潮湿的地面空气上升，达到一定的高度时，由于那里的温度很低，空气中的水蒸气凝结成小水滴或小冰晶，就形成了美丽多姿的云朵.

有时候，在湛蓝的天空中也会出现一条长长的白色云带，这是高空中飞过的喷气式飞机“描绘”出来的，由机喷出大量的烟粒起着凝结核的作用，使水蒸气凝结后附着在烟粒上，形成云带，在阳光的照射下云带呈现出白色.

问题：

（1） 在形成云带的过程中主要的物态变化是____________________________.

（2） 炎热的夏天，剥开冰棒的包装纸，会看到冰棍周围出现了“白气”，其中的原因是什么？

（3） 在某些烟尘污染严重的地区，雾天比其他地区多，其中的原因是什么？

2. 学习了大气压的知识以后，小明对大气压强通常有1.0×105Pa这么大存有疑问，想亲自证实一下.

（1） 小明买来一个塑料挂钩，把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面，如图4所示，测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为10cm2；又找来一个轻塑料桶（质量可忽略不计），在桶中装8L的水，经过计算，他认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉.请你写出计算过程和判断依据.（g取10N/kg）

（2） 当小明把水桶挂到钩上时，吸盘却被拉掉了，是大气压没有那么大还是其他原因？请发表你的看法.

3. 下面是一位同学用图5所示的电路测量小灯泡电阻时得到的数据，电路中电源的电压是3V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω.

（1） 闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数是2.50V，电流表的示数如图所示，请将表中该同学尚未记录的数据填写完整.

（2） 比较小灯泡正常发光和不发光时的电阻值，你认为产生这种差值的原因是_____________________.

（3） 小明家新买了一条电热毯（阻值约为1000Ω左右），他想用图示电路和前面使用过的器材测量电热毯的电阻值，他的想法能实现吗？为什么？

4. 去冬今春，南宁市电力极度紧张，严重影响了生产和生活.现市场上有一种“220V 11W”的节能灯，它的发光效果与“220V 60W”的普通白炽灯相当.表中是所列为两种灯的有关参数.

（1） 结合生活实际，请你提出一条节约用电的措施.

（2） 节能灯正常工作时，通过的电流是多少？

（3） 根据表中的参数，通过计算说明：在正常使用的情况下哪一种灯在经济上更有优势.

5. 图6甲是周小平同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示.已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变.电流表0~30mA量程接入电路，图乙是电流表表盘.当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路正常工作.

（1） 该同学将电流表改成了温度表，通过计算并标出表盘上25℃的位置.

（2） 为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻？

（3） 为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。