1．(10分)数字式音响转录设备的出现使得音乐作品的拷贝质量近乎完美，而且轻而易举，这就造成了令人头疼的侵犯版权问题．麻省技术公司的专家们研究了数字音乐信号中人耳所能察觉和不能察觉部分的特征，发现通过微妙地调整人耳不能察觉的那部分信号，并产生一定的模式，就能将有关的版权信息编成密码，这种密码人耳听不见，电脑却能识别，从而达到判别是否盗版产品的目的．请说明其中依据了什么．
2．(10分)穿上棉衣感到暖和，是利用棉衣有效地阻止了人体产生的热向外散发，棉衣自身并不发热，而法国准备生产的一种夹克，其衣料的纤维中添加了微胶囊，这种胶囊所含的物质在常温下呈液态，在温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温较低时倍感温暖，试说明这种夹克能调节温度的道理．
3．(10分)地热是蕴藏在地球内部的天然能源，随着科学技术的发展，地热的开发利用在世界各国积极展开，能源和原材料贫乏的日本，地热已得到广泛利用．100 m以内地温一般在20℃左右，作为居室空调和道路融雪已足够了，日本普遍在地下100 m左右开采地温资源．其做法是：先打一个深100 m左右的孔，在孔内安置一套管子，外套管直径82 mm，内管直径50 mm，内外套管分别形成出水管和进水管，接在地面蛇形的散热管上，形成一个封闭的循环水路．使用前先将所有管中灌满清水，再用水泵封闭管内的清水循环．这套装置在炎热的夏天能降温，在寒冷的冬天能取暖，请你说明这套装置是如何利用地热的？
4．(10分)汽车工程师很早就知道，如果能在发动机中燃烧热值较低的燃料混合物，便能得到较高的燃烧效率，并减少污染物的生成．但是如果燃料混合物太稀薄，燃烧的速度就会变得很慢，发动机就点不着火．因此，研究火焰的燃烧机制，对于提高发动机的效率和减少空气污染，有着重要的意义．
1997年7月，“哥伦比亚”号航天飞机再次升入太空，宇航员们在23 dm3的密封室内装入氢气、氧气、氮气、二氧化碳和六氟化碳的混合气体并把它点燃，结果惊讶的发现，火焰并不是以火花塞为中心，形成一个逐渐向外扩张的火球，直到熄灭为止；而是由一个留在原地燃烧的火球迅速分裂成几个较小的火球，接着这些小的火球又逐渐地互相分离、分裂，当密封室里的燃料逐渐耗尽时，火球就开始收缩，直到熄灭．
通过阅读上面的文章，你能说出在航天飞机上做火焰实验的目的吗？航天飞机上的火焰燃烧与地面上的燃烧有什么不同？其根本原因是什么？
5．(10分)美国匹兹堡大学设计了一个热量收集系统，该系统将学生和教师释放的热能、电灯、厨房以及从窗外射入的阳光等所产生的热量，统统收集到一个中央设备中，再由地下的管道重新分散．据说，此系统在寒冷的冬季，可以供学校的10座大楼取暖之用．其实，这一系统完全可以具有双重用途，即使在炎热的夏季，还可以当做制冷设备使用，从而使大楼中的环境非常舒适．通过上面的消息，你还可以联想到周围环境中或大自然中可以利用的其他能源吗？
6．(10分)2002年6月6日《海峡都市报》刊登了《货车超限超载，国道不堪重负》一文，报道了“104国道设计使用年限15年以上，但才使用5年就大修，现已伤痕累累……”．有些运输单位和个人只顾自己的利益，不顾国家的利益，让汽车成倍的超载是损坏路面的直接原因．请你运用所学知识解释汽车严重超载加快路面损坏的原因(只需答出一种合理的原因即可)．
7．(10分)下表列出由实验测定的几种物质的比热容［J/(kg·℃)］
水4.2×103 冰2.1×103 铝0.88×103 铜0.39×103
酒精2.4×103 蓖麻油1.8×103 干泥土0.84×103 水银1.14×103
煤油2.1×103 砂石0.92×103 铁、钢0.46×103 铅0.13×103
认真阅读上表，你一定有所发现，请填出其中任意三条：
(1)_______________________________________ _______________________________________
(2)_______________________________________ _______________________________________
(3)_______________________________________ _______________________________________
8．(10分)普通的钨丝白炽灯泡的发光效率(电能转化为光能的效率)为3%，目前市场上还流行一种电子节能灯，人们常常为选择哪一种灯更好而举棋不定，下表为电子节能灯与白炽灯相比较的数据：
功率(W) 光通(流明) 光效(流明/瓦) 寿命(时) 售价(元/只) 每度电费(元)
白炽灯 60 550 9.16 1000 1.43 0.52
节能灯 10 550 55 5000 31.20 0.52
表中“功率”是指用电器的额定功率；“光通”是指单位时间通过单位面积的光能；“光效”是指光通和功率的比值．分析表中的数据，可得节能灯的发光效率为_______，通过计算可发现在使用时间超过_______以上时，购买_______灯更经济．
9．(10分)“纳米”是一种长度单位，1 nm＝10-9 m，纳米技术是以0.1至100 nm这样的尺度为研究对象的前沿科学，目前我国在对纳米技术的研究方面已经跻身世界前列，尤其是对“超级纤维”—碳纳米管的研制走在了世界最前沿．
已知我国已研制成的碳纳米管的强度(可理解为“单位面积能承受的最大拉力”)是钢的100倍，而碳纳米管的密度仅为钢的1/6，假设有两根足够长的细绳，一根由钢制成，一根由上述碳纳米管制成，将它们分别在地面附近竖直悬挂起来，设它们能承受自身重力而不断裂时的最大长度分别为L纳米与L钢，则L纳米/L钢＝_________
10．(10分)综合考虑下表中各方面的因素，通过分析回答以下问题：
金属 全球年产量(104t) 密度(103 kg/m3) 熔点(℃) 导热性能(1表示最强9表示最弱) 导电性能(1表示最强9表示最弱) 市场价格大约(元/吨)
铝 15000 2.7 660 4 4 16000
铜 8000 8.9 1083 2 2 17700
金 2 19.3 1063 3 3 88000000
钢铁 301430 7.9 1540 8 7 2200
铅 300 11.3 327 9 9 4900
镍 800 8.9 1453 7 6 103000
银 8 10.5 961 1 1 1365000
(1)哪两种金属的导电性能好？在你认为导电性能好的金属中，哪种更适宜做导线？为什么？
(2)通过综合分析上表的各项指标，请写出你所发现的一条规律．
参考答案
1．利用了人的听觉频率范围一般是20次每秒到20000次每秒，频率低于20次每秒和高于20000次每秒的声音，大多数人不能觉察．
2．微胶囊中所含的物质能在温度降低时凝固，温度上升时熔化，由于凝固放热，熔化吸热，因此这种微胶囊做成的夹克能控制温度在一定范围内变化，人穿上它，在温度下降时自动向人体供热，温度上升时又自动向人体吸热，从而起到调节温度的作用．
3．冬天，水泵将被地温加热的水引入室内，热水向室内放热，然后将散热后的水引入地下继续加热；夏天，水泵将被地温冷却的水引入室内，冷水向室内吸热，然后将吸热后的水引入地下继续降温，如此循环下去，就起到调节室内温度的作用．这是利用热传递的方式利用地热．
4．实验目的是研究火焰的燃烧机制，找出提高发动机效率和减少空气污染的方法．在航天飞机上火焰燃烧是由一个火球迅速分裂成几个火球，这几个火球又再分离、分裂直到熄灭；在地面上火焰是以火花塞为中心，形成一个逐渐向外扩张的火球，直到熄灭．产生这两种现象的根本原因是：燃料在地面燃烧，当燃气受热膨胀时，由于浮力的原因，气体发生对流，使得火焰逐渐向外扩张；而在航天飞机上，重力几乎没有，浮力对气体几乎不起作用，因此不能形成对流．
5．早操时同学们跑步的动能；家中做饭时散发的内能；河水的动能；风能等都可以设法利用．
6．车成倍超载，对地面压力成倍增加，轮胎个数不变，接触面积基本不变，根据压强公式p＝F/S可知，车对地面的压强成倍增加，对路面破坏加重．
7．(1)比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容．
(2)水的比热容最大．
(3)有个别的不同物质，它们的比热容相同(如冰、煤油)．
(4)液态物质的比热容一般比固态物质的比热容大．
8．(1)根据光通相等，可知60 W白炽灯与10 W节能灯在单位时间内通过单位面积的光能相等，设节能灯的发光效率为%，通电时间均为t，则
60 W×t×3%＝10 W×t×%
%＝18%
(2)1090 h 节能灯．
9．600
10．(1)银、铜
铜更适宜做导线，因为银产量低，价格高；铜产量高，价格低，所以选铜做导线材料．
(2)导热性能好的导电性能强
专题训练七 开放性试题
一、填空题(每空2分，共28分)
1．给你一把直尺，一只弹簧测力计，一支温度计和一块秒表，你能用这些测量工具，或单独作用，或组合起来使用，直接和间接测量出哪些物理量(要求至少说出8个被测出的物理量)．
(1)_______；(2)_______；(3)_______；(4)_______ (5)_______；(6)_______；(7)_______；(8)_______
2．如图所示，体积为1.0×10-2 m3的正方体木块，其下表面距水面0.06 m，请你根据所学的力学知识，计算出与木块有关的三个物理量．(g取10 N/kg)
(1)_______________________； (2)_______________________； (3)_______________________．
3．如图所示，是家用电热水器的简化电路图，当闭合闸刀开关后，发现电热水器发热管不发热，造成该现象的原因有多种可能，请写出其中的三种：
(1)_______________________； (2)_______________________； (3)_______________________．
二、实验题(32分)
4．(6分)请写出测盐水密度的两种方法，每种方法写出需要的器材、实验原理或相应的数学表达式．
5．(12分)一个电磁学实验箱内有如下图所示的器材，请写出利用这些器材可做的三个电磁学实验名称(或目的)及相应器材的字母代号，填在下表中．
实验名称(或实验目的) 选用的器材(填字母代号)
6．(6分)实验桌上有一只盛有热水的茶杯，一张纸，利用这些器材能做哪些物理实验？
7．(8分)如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，当变阻器的滑片P在a、b两点(图上未标出)之间滑动时，电压表示数范围是3 V～5 V，电流表的示数范围是0.5～0.6 A，根据题中给出的数据，请你计算出(任意)4个物理量，并把计算过程和结果填入下表．
物理量 计算结果
1
2
3
4
三、计算题(40分)
8．(6分)淡水湖面上漂有一块浮冰，如图所示，测得其水上部分的体积为2 m3，试计算出与这块浮冰有关的物理量(＝0.9×103 kg/m3 )．
9．(8分)如图所示，有一重为27 N的长方体物块，长为L＝20 cm，它的横截面积S1是盛水容器横截面积S2(容器壁厚不计)的1/3，当物块有2/5的体积浸入水中时，弹簧测力计的示数为F1＝23 N(g取10 N/kg)．
(1)根据题中所给条件，试一试你能求出与物块有关的物理量有哪些？请分别计算出来．
(2)求当物体有2/5的体积浸入水中时与物体刚好全部浸入水中时，水对容器底的压强差是多少？
10．(6分)如图所示，电源电压不变，闭合开关后，用电器R1、R2均能正常工作，已知R1的额定功率为1.5 W，电流表A1的示数为0.5 A，电流表A的示数为1.5 A，根据以上所给条件，逐一列式计算出与该电路有关的物理量．
11．(6分)如图所示，有两个阻值分别为20、30的电阻串联在电路中，请你任意补充一个条件，提出问题，然后解答．(至少选择两种做法，但要求每次补充不同类型的条件，提出不同的问题)
12．(8分)“5.7”大连空难飞机的黑匣子已经找到，潜水员在出事地点从10 m深的海底将它匀速托出水面．它是体积约为50×20×10 cm3，质量为20 kg、表面桔红色的长方体．黑匣子防护要求很高，能经受1000℃的高温而不被烧坏，平放时能经受2.5×104 N的挤压而不变形，在海水(设海水＝1.0×103 kg/m3 )中浸泡36 h而不渗水，请根据上述条件，自己设计提出三个问题，并解答你所提出的问题．(g＝10 N/kg)
13．(6分)给你一个电流表、一个电源(电压不变)、一个定值电阻R(阻值已知)、两个开关、导线若干．你怎样测出一个未知电阻Rx的阻值？
要求：
A．说明实验原理，画出测量所用的电路图；
B．指出需要测哪些物理量；
C．写出被测电阻Rx的最后表达式(用测得的物理量表示)
参考答案
1．长度、重力、质量、温度、时间、速度、密度、压强等
2．(1)F浮＝6 N (2)p下＝600 Pa (3)G＝F浮＝6 N
3．(1)保险丝断了；(2)温控开关坏了；(3)发热管坏了；(4)导线某处断开了；(5)闸刀开关接触不良；(6)停电
其他答案合理均可．
4．(1)器材：天平、量筒、玻璃杯 根据＝m/V计算 (2)器材：弹簧秤、小石块、细线、盐水、量筒 用称重法测浮力的方法
5．
实验名称(或实验目的) 选用的器材(填字母代号)
奥斯特实验 C、E、G、H
电磁感应 A、D、E、F、H、I、J
磁场对电流的作用 A、B、E、F、G、H、I、J
蹄形磁铁 磁场的方向 A、C
6．(1)惯性实验；(2)证明大气压存在实验；(3)茶杯中倒入水，杯底看起来较浅的折射实验；(4)把手放在有水的杯子后面看起来较粗的成像实验；(5)蒸发实验等．
7．(1)R0＝20 (2)U＝15 V (3)Pb＝2.5 W (4)Ra＝5
8．浮冰的总体积
V＝20 m3
V2＝18 m3
浮冰的质量m＝1.8×104 kg
浮冰的总重G＝1.8×105 N
F浮＝G＝1.8×105 N
9．(1)物体的质量m＝2.7 kg
物体受到的浮力F＝4 N
物体的密度＝2.7×103 kg/m3
(2)Δp＝400 Pa
10．(1)U1＝3 V (2)R1＝6 (3)U2＝3 V (4)R2＝3 (5)R总＝2 (6)P总＝4.5 W (7)P2＝3 W (8)IR2＝1 A (9)电源电压3 V
11．(1)补充条件：电源电压为12 V，求电路中的电流
解：R＝R1＋R2＝20＋30＝50 I＝U/R＝12 V/50＝0.24 A
(2)补充条件：20的电阻的功率是3.2 W，求：30电阻的功率是多少？
解：根据P＝I2R P2＝4.8 W
12．问题一：黑匣子的平均密度是多少？ ＝2×103 kg/m3
问题二：黑匣子平放时能承受的压强是多大？ p＝2.5×105 Pa
问题三：黑匣子在海底受到海水的压强是多大？ p＝1×105 Pa
问题四：黑匣子在海水中受到的浮力是多大？ F＝100 N
问题五：黑匣子在海底受到哪些力作用？各力有多大？ G＝200 N 浮力F＝100 N 支持力F＝100 N
问题六：潜水员在海水中对黑匣子做了多少功？ W＝1000 J
13．A．R与开关S1串联；Rx与开关S2串联，然后再并联，后与电流表串联．图略 实验原理：欧姆定律
B．闭合S1和断开S2，则电流表的示数为I1； 闭合S2和断开S1，则电流表的示数为I2；
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