专题27 科普与应用
27. （2017•盐城）（10分）阅读短文，回答问题：
超声测速仪
如图甲所示是公路旁觉的超声波测速仪，它向行驶的车辆发射频率为f0（一般为30kHz～100kHz）的超声波，当车辆向它靠近时，车辆反射回来的超声波频率f增大；当车辆远离时，反射回来的超声波频率f减小，变化的频率Δf=|f0-f|与车辆速度v关系如图乙所示。
超声波测速仪内部工作原理如图丙所示，P、Q是压电超声换能器，在外力作用下发生形变时会产生电压，形变消失后，电压随之消失；反之，当在其上加一定电压就会发生形变，电压消失后，形变随之消失。超声波测速仪内部振荡电路产生高频交流电压加到P上，P产生相同频率的超声波；被车辆反射回来的超声波在Q上产生交流电压，其频率与反射波的频率相同，比较电路将振荡电路和放大电路的两种频率的交流电压进行比较，计算出它们的差值Δf=|f0-f|，由Δf就能知道车辆的速度。
（1）当车辆靠近超声波测速仪时，反射回来的超声波频率f (大于/等于/小于)f0；
（2）超声小测速仪工作时，压电超声换能器 。
A．均将形变转换成电压 B．P将形变转换成电压，Q将电压转换成形变
C．均将电压转换成电流 D．P将电压转换成形变，Q将形变转换成电压
（3）为使超声波测速仪正常工作，振荡电路中产生交流电的图像可能是下图中的 。
（4）汽车先后以v1和v2的速度远离超声波测速仪时，反射回来超声波的频率分别为f1和f2，且f1大于f2，则v1 (大于/等于/小于)v2。
（5）汽车行驶中，超声波测速仪监测到Δf与它们之间的距离r关系如图丁所示，以测速仪为参照物，该汽车的运动情况是 。
27．（1）大于；（2）D；（3）D；（4）小于；（5）加速远离测速仪或减速靠近测速仪
37．（2017•长沙）阅读短文，然后回答文后问题：
手工制茶，指尖上的传承
中国是茶的故乡，中国的茶文化源远流长，在长沙以北有一条贯穿了9个乡镇的“百里茶廊”，2017年清明节，小天在几位“世界非物质文化遗产”传人的带领下，到“百里茶廊”的某茶厂体验手工制茶，小天把手工制茶的部分工序记录如下：
萎凋：将采摘回来的茶叶摊凉于无直射阳光的通风干燥处，鲜叶水分降到65％左右
杀青：将萎凋以后的茶叶放入电炒锅内，把电炒锅调至高温挡，用手快速翻炒，去除青草味，蒸发一部分水分。
摇青：把茶叶置于摇青器具中，通过摇动，茶叶与茶叶摩擦，造成叶细胞损失，促进茶叶氧化，诱发香气，形成茶所特有的清香。
揉捻：手工揉捻，让茶叶细胞壁破碎，并揉成卷曲的样子，使其成线成条，风雨使茶汁在冲泡时易溶于茶汤，提高浸出率。
烘焙：把揉捻成条的茶叶放入电炒锅内用手翻炒，蒸发叶内多余水分，定型，产香。
复焙：打开电砂锅的低温挡用手慢速翻炒，再次蒸发茶叶内多余的水分。
（1）平整的茶叶被揉捻卷曲成线说明了力可以改变物体的_____________________；
（2）在制茶的过程中可以闻到茶叶的清香，说明分子在做____________运动；
（3）从文中找出加快茶叶水分蒸发的工序，并指出其加快蒸发的方法；工序：_________；加快蒸发的方法：__________________。
37．（1）形状（2）无规则（3）把电炒锅调至高温挡，升高温度
24．（2017•徐州）阅读短文，回答文后的问题．
制动液
汽车制动液俗称刹车油，汽车刹车时，驾驶员踩踏板通过刹车管内的制动液把压力传递到刹车块，刹车块和车轮上的鼓轮摩擦，静止车轮转动，制动时，因摩擦产生的热量会使制动液温度升高，如果温度过高，达到沸点，制动液就会产生大量气体，造成制动失灵．制动液的沸点在遇湖吸水后会下降，因此国家规定制动液沸点不得低于140℃．要测量制动液的沸点，可以取适量制动液和一个质量为m1的铜块放入加热容器，加热至沸腾后，把铜块取出立即放入一个装有水的保温杯中，保温杯中水的质量为m2、温度为t1，等铜块和水的温度相同后，再测出水温t2，若从取出铜块到测出水温过程散失的热量为Q，铜的比热容为c1，水的比热容为c2，就可以计算得到制动液的沸点，下表为某种制动液的含水量和对应的沸点．
含水量/%
0
1
2
3
4
5
6
沸点/℃
210
180
158
142
132
124
120
（1）刹车时制动液温度会升高，这是通过 热传递 方式增加了制动液的内能．
（2）制动液沸点的表达式为t= +t2 ．
（3）利用表格中给出的数据，在坐标图中作出沸点与含水量的关系图象．
（4）当含水量达到 3.2% 时，这种制动液就必须更换．
4
【考点】沸点及沸点与气压的关系．
【分析】（1）改变物体内能有两种方法，一是做功，对物体做功，物体的内能增加、温度升高；物体对外做功，物体的内能减少；二是热传递．据此分析判断．
（2）铜块放出的热量应该等于水吸收的热量和散失的热量之和，根据公式Q=cm△t建立关系式．
（3）找出表格中的数据在坐标纸中的对应点，然后连接成平滑的曲线．
（4）国家规定制动液沸点不得低于140℃，结合图象分析．
【解答】解：（1）制动时，刹车块和车轮上的鼓轮摩擦产生热量，会通过热传递传给制动液，使得制动液温度升高；
（2）因为铜块放出的热量Q放=c1m1（t﹣t2），水吸收的热量Q吸=c2m2（t2﹣t1），根据题意得，Q放=Q吸+Q，即c1m1（t﹣t2）=c2m2（t2﹣t1），
所以t=+t2；
（3）利用描点法作图，如图：
（4）当制动液沸点为140℃时，对应的含水量约为3.2%，此时制动液必须更换．
故答案为：（1）热传递；（2）+t2；（3）图见上；（4）3.2%．
（2017•北京）洛阳桥 被誉为“福建桥梁状元”的洛阳桥坐落于福建泉州洛阳江上。又名“万安桥”， 如图24所示。
洛阳桥始建于北宋1053年，工程历时七年。桥原长 1200多米，宽约5米，有桥墩46座，扶栏500个，石狮28 个，石亭7座，石塔9座，规模宏大，是中国古代著名的 梁式石桥。桥由当时的郡守蔡襄主持兴建。
4
洛阳桥的桥址位于江海汇合处，水深流急，建造桥
图24
4
基十分困难，桥基随时可能陷落坍塌、甚至被冲入海。洛阳桥的建桥工程，规模巨大，结 构工艺技术高超，影响深远。像近代桥梁的“筏形基础”，在国外尚不足百年； “浮运架 梁法”今日还很通行；“种蛎固基法”将生物学应用于桥梁工程，堪称绝妙。关键性的工程 分为如下几个阶段: 首先在江中沿桥址中线，向江中抛填石料，形成一条横跨过江的矮石堤。石堤宽约 25 米，而长度达 500 余米。 然后，匠师们利用洛阳江里盛产牡蛎这一自然条件，在矮石堤上散置蛎房。由于牡蛎繁殖 力强，石堤里外间隙，成片成丛、密集繁生，两三年时间，就将原本松散的石堤胶结成一 牢固整体。同时，石堤经受浪潮往复冲击，逐渐密实，底层石料嵌入流沙，使整条石堤变 得格外稳固。这样筑成的桥墩底盘，用作桥基，即现代桥梁工程中的所谓“筏形基础”，既 增大了基础的面积，又增强了基础的整体性，能有效防止不均匀沉降。 在“筏形基础”上，再用巨型条石，齿牙交错，互相叠压，逐层垒砌，筑成桥墩，墩的上 下游两头，俱作尖形，以分水势。墩基间亦置大量牡蛎胶粘，潮汐来去，不能冲动。两墩 间净孔，约在一丈五六尺。沿岸开采的石梁，预先放在浮排上，等到两邻近桥墩完成后， 即趁涨潮之时，驶入两桥墩间，待潮退，浮排下降，石梁即可落在石墩上，全桥石梁 300 余条，每条约二三十吨重，皆“激浪涨舟，浮运架梁”而成。
洛阳桥的建成，为我国石桥建筑提供了宝贵的经验。历经地震、飓风、水患和战争， 洛阳桥经受了几百年的考验，依然屹立，堪称我国古代桥梁史上的伟大创举。 请根据上述材料，回答下列问题： 42．经勘测发现某地块承载能力比较薄弱，如果要在该地块建筑一座高塔，容易发生局部
沉降或坍塌。为了避免发生局部沉降和坍塌问题，请你借鉴洛阳桥成功建桥的经验， 提出一个解决方案，并写出你的理由。
4
43（2017•北京）如图 25 所示为洛阳桥船型桥墩的示意图，水流在桥墩前一分为二，沿柱面两侧向后流 动。
（1）请写出洛阳桥桥墩被设计成船型的优点；
（2）请你展开想象，就洛阳桥船型桥墩的设计理念，举例说明还可应用在哪些方面。
三、（2017•潍坊）科普阅读题：阅读下列短文。
“墨子号”与“天宫二号”
人类一直向往插上翅膀，飞向太空，探索宇宙的奥秘。我国的太空探索技术一走在世界前列。
2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用运载火箭将“墨子号”卫星发射升空，“墨子号”先在火箭强大推力的作用下加速上升，到达预定轨道后与火箭成功分离，绕地球做圆周运动。它是世界首颗量子科学实验卫星。
仅隔1个月后的中秋夜22时04分，运载火箭又从酒泉卫星发射中心腾空而起，约575秒后，“天宫二号”与火箭成功分离，进入预定轨道。“天宫二号”的主要任务是与“神州十一号”载人飞船交会对接，完成两名航天员进行30天中期驻留；与货运飞船交会对接，进行推进剂补加；在航天员驻留期间，开展维修性技术实验，及舱内其他实验项目；搭载14个科学实验，开展空间技术应用。它也担负着量子通讯实验的使命，量子通讯的信息传输速度尽管不会超过光速，但会大大加强通信的安全性。
量子卫星首席科学家潘建伟院士说，墨子最早提出光沿直线传播，设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。“墨子号”以中国古代伟大科学家墨子的名字命名，提升了中华民族的文化自信。
18、（5分）回答下列问题：
（1）升空的“墨子号”与火箭分离前，“墨子号”的动能________，机械能________（选填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）“天宫二号”与货运飞船交会对接时，以“天宫二号”为参照物，货运飞船是________的；以地球为参照物，货运飞船是________的（选填“运动”或“静止”）。
（3）写出除小孔成像外，能说明“光沿直线传播”的一个实例_____________________。
18、（1）增加 增加 （2）静止 运动 （3）影子的形成
4
13．（2017•河北）阅读短文并回答问题
白炽灯泡
白炽灯泡的灯丝是由金属钨制作的，其灯丝发光时温度可达2000°C左右．为防止灯丝在高温下氧化，在制作灯泡时要抽真空，在制作大功率灯泡时，还要把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华．
白炽灯泡工作时，电能转化为光能的效率较低，因此逐渐被节能灯和LED灯所替代．
（1）由于钨的 熔点 较高，所以用钨制作灯丝；
（2）灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了 灯丝在高温下升华 ；
（3）白炽灯泡逐渐退出市场，是由于 电能转化为光能的效率较低 ．
【考点】1B：熔点和凝固点；1P：升华和凝华的定义和特点；E6：能量利用效率．
【分析】（1）钨的熔点高，适合做灯丝；
（2）为防止灯丝在高温下氧化把灯泡内充入稀有气体氦等惰性气体；
（3）白炽灯泡工作时，电能转化为光能的效率较低，因此逐渐被节能灯和LED灯所替代．
【解答】解：（1）由题意知灯丝发光时温度可达2000°C左右，由于钨的熔点较高，所以用钨制作灯丝；
（2）由题意知：把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华．
（3）白炽灯泡工作时，电能转化为光能的效率较低，因此逐渐被节能灯和LED灯所替代．
故答案为：（1）熔点；（2）灯丝在高温下升华；（3）电能转化为光能的效率较低．
15．（2017•山西）请你阅读下面的短文，回答问题．
“宇宙级快递小哥”出发了
2017年4月20日19时41分35秒，搭载“天舟一号”货运飞船的“长征七号”运载火箭（图1），在我国海南文昌航天发射场点火发射．飞船按计划抵达预定轨道，“长征七号”运载火箭发射取得圆满成功．
“天舟一号”是我国首个货运飞船，4月22日12时23分，“天舟一号”货运飞船和“天舟二号”空间实验室在太空完成首次交会对接．
“长征七号”运载火箭上还安装了“箭载摄像机”，火箭上升时可拍到摄像机镜头下方箭体周围的实况…
（1）“长征七号”火箭加速上升时受到的力是 非平衡力 （选填“平衡力”或“非平衡力”），所搭载的“天舟一号”货运飞船在此上升过程中的机械能 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）如图2所示是“箭载摄像机”在火箭上升时拍得的一幅图片，这是光线通过镜头时发生了光的 折射 （选填“反射”或“折射”）后在感光元件上所成的像；摄像机在高温环境下工作，镜头用耐高温的二氧化硅（SiO2）晶体制成，这是因为二氧化硅晶体具有较高的 熔点 ．
（3）小明观看火箭发射时的电视直播，看到捆绑在箭体上的助推火箭的燃料耗尽立即与箭体分离，之后又上升了一段距离才下坠而远离箭体．请你用所学的物理知识解释为什么助推火箭离开箭体后上升了一段距离才下坠． 助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠 ．
【考点】FT：机械能；6U：力与运动的关系；BE：生活中的透镜．
【分析】（1）①处于平衡状态的物体一定受到平衡力的作用，处于非平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用；
②影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能．在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析．
（2）①摄像机镜头相当于一个凸透镜；
②二氧化硅为常见的原子晶体，原子晶体熔沸点高；
（3）根据惯性和力的作用效果分析解答．
【解答】解：（1）“长征七号”火箭加速上升时处于非平衡状态，所以受到的力是非平衡力；
搭载的“天舟一号”货运飞船随“长征七号”火箭一起加速上升，在此上升过程中，“天舟一号”货运飞船的质量不变，速度增大，动能变大，同时高度上升，重力势能变大，而机械能为动能和势能之和，所以，机械能增大；
（2）摄像机镜头相当于一个凸透镜，成倒立缩小的实像，由图2可知，这是光线通过镜头时发生了光的折射后在感光元件上所成的像；
摄像机在高温环境下工作，镜头用耐高温的二氧化硅（SiO2）晶体制成，这是因为二氧化硅晶体具有较高的熔点；
（3）助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠．
故答案为：
（1）非平衡力；增大；
（2）折射；熔点；
（3）助推火箭和火箭箭体原来一起上升，助推火箭和火箭箭体分离后，由于助推火箭具有惯性，仍要保持原来的运功状态，所以继续向上运动一段距离；同时，由于助推火箭受到重力的作用，在重力的作用下改变了运动状态，所以上升一段距离后才下坠．
23．（2017•广东）(6分)阅读短文，回答问题：
防冻冷却液
汽车行驶时，发动机的温度会升得很高，利用防冻
冷却液在散热器管道内循环流动，将发动机多余内
能带走，使发动机能以正常工作温度运转。防冻冷
却液主要由水和不易汽化、密度比水小的某种防冻
剂（简称原液）混合而成，原液含量（防冻剂占防
冻冷却液体积的比例）越高，防冻冷却液的比热容
越小，防冻冷却液的凝固点和沸点与原液含量的关系图像见图23-1和图23-2所示。
选用时，防冻冷却液的凝固点应低于环境最低温度10℃以下，而沸点一般要高于发动机最高工作温度5℃以上。
防冻冷却液凝固点/℃
原液含量/%
－55
－50
－45
－40
－35
－30
－25
－20
－15
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
10
20
60
70
80
90
防冻冷却液沸点/℃
原液含量/%
100
110
120
130
140
图23-1
图23-2
图23-2
请回答下列问题：
(l)若用水代替防冻冷却液，在北方寒冷的冬天，停车时间比较长，会因水结冰容易导致散热器管道胀裂，为什么？因为当水结冰时， ，所以把散热器管道胀裂。
(2)设某品牌汽车的发动机工作温度为90~101℃，所在地区最低温度为－17℃，应选用何种较合适比例的防冻冷却液 （选填“35%”、“45%”、“55%”或“65%”)，简述选用理由：
。
(3)现有原液含量为75% 的防冻冷却液长时间使用后，由于汽化会减少，与原来相比，防冻冷却液的哪些物理量发生了什么变化，如何变化？(示例：体积变小)
① ，② ， ③ ，
④ ， ⑤ 。
23、
（1）体积变大
(2)55％ 此含量符合题设条件要求：①凝固点低于环境温度10℃以下；②沸点高于发动机最高工作温度5℃以上；③防冻冷却液的比热容较大。
或者：
原液含量55％的防冻液凝固点低于一27℃，沸点高于106℃，而且它的比热容比含量为65％的大
其他答案，合理即可给分。
(3)①密度变小 ②比热容变小 ③沸点升高 ④凝固点升高 ⑤质量变小
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