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新的中学物理课程标准比较注重学生的发展,以“学生发展为本”的教育理念成为中考命题的焦点,在这一思想指导下,中考命题在题目内容和形式上出现了一些新特点、新趋势,为引导学生关注现代科技发展,近年来物理中考中越来越多地出现了与现代高科技相关、紧贴现代科技前沿发展的试题,这类试题紧密联系现代社会科技动态,以人类正在进行的探索、科学上的重大发明或发现、新材料的发现及其应用等为命题材料,逐渐成为各地中考命题的热点.
一、常见题型命题特点
1.体现时代感
试题具有很强的时代感,注意将人类面临的与物理学有关的重大社会热点问题,及随时发生的与物理有关的重大事件等素材命制到试题中来,实现与生活、生产和科学研究相结合,从而让试题充满生活和时代气息,意在引导学生关注生产、生活、和社会中的各类科学问题,提高自己的科学素养,反映出“从生活走向物理,从物理走向生活”的新课程理念,体现出物理教学与科学、技术、社会等问题的广泛联系.
2.材料新颖灵活
试题中多涉及科学新发现、研究新成果、新材料的发现与应用等等方面内容,注重创设物理情景,而该情景往往是学生未接触过,不熟悉的知识,这样能真正考察学生能力.
3.表现形式多样
借助文字、图片、图象、表格等多种形式提供信息,考察学生获取和处理信息的能力.
这类试题重在对学生进行探究能力和物理研究方法的考查,起点高,落点低,看似难度较大,但其包含的物理问题并不多难,解决的关键是需要细心阅读审题,要学会对所学知识或方法的迁移,透过现象看本质,筛选提取有价值的信息,努力找到知识的“落点”,从而准确分析出蕴含的物理问题和规律,得出正确的答案.
二、中考题实例分析
例1(2009年湖南省娄底市)
今年5月娄底全面开通了3G手机通信业务.你知道到底什么是3G通信吗?所谓3G,其实它的全称是3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信.第三代与前两代的主要区别在于:传输声音和数据的速度上的提升,它能够处理图象、音乐、视频流等多种媒体形式.表1为某3G手机LGKT878的主要参数:
表1
手机类型主屏参数电池规格摄像头像素通话时电流
3G手机
智能手机
拍照手机3.0英寸
480×800
像素3.7伏
1300毫安
时锂电池500万像素400 mA
该手机通话5min,消耗的电能是 J.
解析:信息技术的高速发展改变了我们的生活,3G手机就是一种典型代表,3G手机通信是新开通的业务,试题介绍某3G手机的主要参数,要求它消耗的电能,数据众多,要仔细比较、综合分析,从表格中挖掘出有用的数据信息,选择恰当方法求解.表格中标出电池电压为3.7 V,通话时电流400 mA,手机通话时间5 min,利用题文信息分析至此,列公式计算.
W =Pt = UIt =3.7 V×0.4 A×5×60 s=444 J
例2(2010年浙江省金华市)
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,表2中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同.有关数据如表2.
表2
两种灯LED灯白炽灯
发光原理二极管发光钨丝高温发光
额定电压24伏220伏
响应时间10-9秒10-3秒
额定功率12瓦100瓦
请根据以上材料说明下列的说法错误的是 ( )
(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,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能,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灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
(D) LED灯额定功率小,消耗的电能肯定比白炽灯少
解析:随着科技创新,传统的红绿交通信号灯逐渐被发光二极管(LED)灯所替代.分析阅读题目中的文字和表格可以发现,一只LED灯发光亮度和一只白炽灯发光亮度相当,LED灯和白炽灯相比有明显的优点: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,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能,发光效率高;LED灯的额定电压低,人直接接触不会触电;LED灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短;LED灯虽然额定功率小,但消耗的电能不一定比白炽灯少,因为消耗的电能与功率和通电时间有关,(D)的说法是错误的.
图1
例3(2010年江苏省淮安市)
如图1所示,是演示巨磁电阻(GMR)特性的原理示意图.开关S1、S2闭合时,向左稍微移动滑动变阻器的滑片P,指示灯的亮度明显变亮.
(1)滑动变阻器的滑片向左移动,流过电磁铁线圈的电流 (选填“增大”或“减小”),电磁铁周围的磁场 (选填“增强”、“减弱”或“不变”)
(2)指示灯的亮度明显变亮,表明电路中GMR的阻值显著 (选填“增大”或“减小”),引起GMR阻值变化的原因是 .
解析:当闭合S1、S2后,在使滑片P向左滑动过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路中电流变大,电磁铁的磁性要增强;而指示灯明显变亮,表明该电路中电流迅速变大,连入电路的巨磁电阻的阻值迅速变小,即它随磁场的增强而明显减小.
答案:
(1)增大,增强
(2)减小,GMR阻值会随着它周围的磁场增强而减小
例4(2010年江苏省盐城市) 阅读短文,回答问题:
巨磁电阻效应
图2
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”.组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
图3
进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时.用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如图3所示.
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息.
(1)以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 .
(A) 铜、银 (B) 铁、铜 (C) 铜、铝 (D) 铁、镍
(2)对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7 nm时,这种复合膜电阻 (选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”.
(3)“新型读出磁头”可将微弱的 信息转化为电信息.
(4)铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R比未加磁场时的电阻R0 (选填“大”或“小”)得多.
图4
(5)图4是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域.将“新型读出磁头”组成如图4所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是图5中的 .
图5
解析:本题是一道综合分析题,考查学生阅读审题获取信息、分析判断推理能力,同时也考查学生的物理素养.通过阅读短文和对题中图表分析知,四组两种金属组成的三层复合膜中, B组中铁易被磁化,铜不易被磁化,有可能发生“巨磁电阻效应”;其他三组金属中要则均易被磁化,要则均不易被磁化,不可能产生“巨磁电阻效应”.对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7 nm时,观察题中图表,R与R0之比的值较小,表明在R加入磁场后的电阻变得较小,这种复合膜电阻具有“巨磁电阻效应”.研制出的“新型读出磁头”可将微弱的磁信息转化为电信息.在有磁区域,此时复合膜电阻变得较小,通过的电流就变大;在无磁区域,复合膜电阻阻值大,通过的电流就变小,因此电流表读数变化情况应是(B).正确答案为:(1)(B) (2)具有 (3)磁 (4)小 (5)(B).
例5(2012年浙江省丽水市)
世界首台220千伏超导限流器已于2011年在我国电网中并网运行,这是我国超导产业在电网行业应用的重大突破.超导限流器能有效限制电网的短路电流(电路能够承受的最大电流,用I1表示)、减少短路电流对电网设备的损坏、维护国家电网的稳定.如图6甲是它接入电网后的电路图,图6乙是它的电阻R随电流I的变化关系.
图6
(1)当电路正常工作时,超导限流器的电阻为 欧,对电路没有影响.
(2)根据图乙分析可知,当电网在某处发生短路,电流达到I1时,超导限流器 ,保证电流稳定在正常范围,从而使电网保持在稳定状态.
解析:超导限流器是一种有效的短路电流限制装置,在发生短路故障时,能够迅速将短路电流限制到可接受的水平,从
而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运
行构成重大危害,可以大大提高电网的稳定性,改善供电的可靠性和安全性.
(1)在电路正常时,超导限流器的电阻为零,对电路没有影响;
(2)由图线知,当电网在某处发生短路,电流达到I1时,超导限流器电阻瞬间增大到R0,保证电流稳定在正常范围,从而使电网保持在稳定状态.
答案:
(1)0
(2)电阻瞬间增大到R0.
从以上几例可以看出,部分贴近现代科技前沿的试题涉及的知识与情境尽管是学生未曾接触过或未学习过的,表面看来难以解决,但不要畏惧,只要能善于从题中捕捉信息,对它细致分析,读懂含义,明确思路,选择恰当方法,合理推理,结合所学知识和所掌握的解决问题的方法,灵活应对,巧妙处理,难题也就能顺利解决.
[山东省枣庄市西王庄中学 (277118)]
一、常见题型命题特点
1.体现时代感
试题具有很强的时代感,注意将人类面临的与物理学有关的重大社会热点问题,及随时发生的与物理有关的重大事件等素材命制到试题中来,实现与生活、生产和科学研究相结合,从而让试题充满生活和时代气息,意在引导学生关注生产、生活、和社会中的各类科学问题,提高自己的科学素养,反映出“从生活走向物理,从物理走向生活”的新课程理念,体现出物理教学与科学、技术、社会等问题的广泛联系.
2.材料新颖灵活
试题中多涉及科学新发现、研究新成果、新材料的发现与应用等等方面内容,注重创设物理情景,而该情景往往是学生未接触过,不熟悉的知识,这样能真正考察学生能力.
3.表现形式多样
借助文字、图片、图象、表格等多种形式提供信息,考察学生获取和处理信息的能力.
这类试题重在对学生进行探究能力和物理研究方法的考查,起点高,落点低,看似难度较大,但其包含的物理问题并不多难,解决的关键是需要细心阅读审题,要学会对所学知识或方法的迁移,透过现象看本质,筛选提取有价值的信息,努力找到知识的“落点”,从而准确分析出蕴含的物理问题和规律,得出正确的答案.
二、中考题实例分析
例1(2009年湖南省娄底市)
今年5月娄底全面开通了3G手机通信业务.你知道到底什么是3G通信吗?所谓3G,其实它的全称是3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信.第三代与前两代的主要区别在于:传输声音和数据的速度上的提升,它能够处理图象、音乐、视频流等多种媒体形式.表1为某3G手机LGKT878的主要参数:
表1
手机类型主屏参数电池规格摄像头像素通话时电流
3G手机
智能手机
拍照手机3.0英寸
480×800
像素3.7伏
1300毫安
时锂电池500万像素400 mA
该手机通话5min,消耗的电能是 J.
解析:信息技术的高速发展改变了我们的生活,3G手机就是一种典型代表,3G手机通信是新开通的业务,试题介绍某3G手机的主要参数,要求它消耗的电能,数据众多,要仔细比较、综合分析,从表格中挖掘出有用的数据信息,选择恰当方法求解.表格中标出电池电压为3.7 V,通话时电流400 mA,手机通话时间5 min,利用题文信息分析至此,列公式计算.
W =Pt = UIt =3.7 V×0.4 A×5×60 s=444 J
例2(2010年浙江省金华市)
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,表2中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同.有关数据如表2.
表2
两种灯LED灯白炽灯
发光原理二极管发光钨丝高温发光
额定电压24伏220伏
响应时间10-9秒10-3秒
额定功率12瓦100瓦
请根据以上材料说明下列的说法错误的是 ( )
(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,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能,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灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
(D) LED灯额定功率小,消耗的电能肯定比白炽灯少
解析:随着科技创新,传统的红绿交通信号灯逐渐被发光二极管(LED)灯所替代.分析阅读题目中的文字和表格可以发现,一只LED灯发光亮度和一只白炽灯发光亮度相当,LED灯和白炽灯相比有明显的优点: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,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能,发光效率高;LED灯的额定电压低,人直接接触不会触电;LED灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短;LED灯虽然额定功率小,但消耗的电能不一定比白炽灯少,因为消耗的电能与功率和通电时间有关,(D)的说法是错误的.
图1
例3(2010年江苏省淮安市)
如图1所示,是演示巨磁电阻(GMR)特性的原理示意图.开关S1、S2闭合时,向左稍微移动滑动变阻器的滑片P,指示灯的亮度明显变亮.
(1)滑动变阻器的滑片向左移动,流过电磁铁线圈的电流 (选填“增大”或“减小”),电磁铁周围的磁场 (选填“增强”、“减弱”或“不变”)
(2)指示灯的亮度明显变亮,表明电路中GMR的阻值显著 (选填“增大”或“减小”),引起GMR阻值变化的原因是 .
解析:当闭合S1、S2后,在使滑片P向左滑动过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路中电流变大,电磁铁的磁性要增强;而指示灯明显变亮,表明该电路中电流迅速变大,连入电路的巨磁电阻的阻值迅速变小,即它随磁场的增强而明显减小.
答案:
(1)增大,增强
(2)减小,GMR阻值会随着它周围的磁场增强而减小
例4(2010年江苏省盐城市) 阅读短文,回答问题:
巨磁电阻效应
图2
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”.组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
图3
进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时.用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如图3所示.
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息.
(1)以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 .
(A) 铜、银 (B) 铁、铜 (C) 铜、铝 (D) 铁、镍
(2)对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7 nm时,这种复合膜电阻 (选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”.
(3)“新型读出磁头”可将微弱的 信息转化为电信息.
(4)铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R比未加磁场时的电阻R0 (选填“大”或“小”)得多.
图4
(5)图4是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域.将“新型读出磁头”组成如图4所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是图5中的 .
图5
解析:本题是一道综合分析题,考查学生阅读审题获取信息、分析判断推理能力,同时也考查学生的物理素养.通过阅读短文和对题中图表分析知,四组两种金属组成的三层复合膜中, B组中铁易被磁化,铜不易被磁化,有可能发生“巨磁电阻效应”;其他三组金属中要则均易被磁化,要则均不易被磁化,不可能产生“巨磁电阻效应”.对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7 nm时,观察题中图表,R与R0之比的值较小,表明在R加入磁场后的电阻变得较小,这种复合膜电阻具有“巨磁电阻效应”.研制出的“新型读出磁头”可将微弱的磁信息转化为电信息.在有磁区域,此时复合膜电阻变得较小,通过的电流就变大;在无磁区域,复合膜电阻阻值大,通过的电流就变小,因此电流表读数变化情况应是(B).正确答案为:(1)(B) (2)具有 (3)磁 (4)小 (5)(B).
例5(2012年浙江省丽水市)
世界首台220千伏超导限流器已于2011年在我国电网中并网运行,这是我国超导产业在电网行业应用的重大突破.超导限流器能有效限制电网的短路电流(电路能够承受的最大电流,用I1表示)、减少短路电流对电网设备的损坏、维护国家电网的稳定.如图6甲是它接入电网后的电路图,图6乙是它的电阻R随电流I的变化关系.
图6
(1)当电路正常工作时,超导限流器的电阻为 欧,对电路没有影响.
(2)根据图乙分析可知,当电网在某处发生短路,电流达到I1时,超导限流器 ,保证电流稳定在正常范围,从而使电网保持在稳定状态.
解析:超导限流器是一种有效的短路电流限制装置,在发生短路故障时,能够迅速将短路电流限制到可接受的水平,从
而避免电网中大的短路电流对电网和电气设备的安全稳定运
行构成重大危害,可以大大提高电网的稳定性,改善供电的可靠性和安全性.
(1)在电路正常时,超导限流器的电阻为零,对电路没有影响;
(2)由图线知,当电网在某处发生短路,电流达到I1时,超导限流器电阻瞬间增大到R0,保证电流稳定在正常范围,从而使电网保持在稳定状态.
答案:
(1)0
(2)电阻瞬间增大到R0.
从以上几例可以看出,部分贴近现代科技前沿的试题涉及的知识与情境尽管是学生未曾接触过或未学习过的,表面看来难以解决,但不要畏惧,只要能善于从题中捕捉信息,对它细致分析,读懂含义,明确思路,选择恰当方法,合理推理,结合所学知识和所掌握的解决问题的方法,灵活应对,巧妙处理,难题也就能顺利解决.
[山东省枣庄市西王庄中学 (277118)]