物理考试与环境

与过去的物理课程相比，新课程大大加强了科学技术与社会关系的内容.各地中考试题无论从命题的立意还是理念，都越来越注重体现新课程理念，在考查同学们基本知识和技能的同时，注重情感、态度与价值观的渗透，引导对考生思维的过程及物理的思想和方法的考查.从全国各省、市的物理试卷看，对一些人类社会发展的热点问题、焦点问题都有较多的体现，如：“水污染及其保护”、“光污染及其防治”、“电磁污染”、“噪声污染”、“大气污染和地球的温室效应”、“气候与热污染”、“放射性污染”、“能源和环保”等.以这些极具有时代性的问题为背景命题，突出了物理学科的人文性，体现了物理学的特点和价值，不仅能较好地考查同学们分析问题、解决问题的能力，更能促使同学们关注社会热点问题、激发同学们的社会责任感和学习热情.

一、 热污染

例1 请仔细阅读下文，按要求回答问题.

气候与热污染

夏季的海边，海风轻拂，昼夜温差小，气候宜人.而沙漠的夏季，白天气温可达60℃，夜晚能降到10℃.这是因为水的比热容比沙石的大，水和沙石上升相同的温度，水能吸收更多的热量.因而，在同样受热的情况下，水的温度变化比沙石小得多，水起到了很好的调节气温的作用.

气温不仅受自然环境的影响，还受人造环境的影响.城市的工业、交通和生活，每天都消耗大量燃料.燃料燃烧产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分散失在周围空间，成为环境热源.电力、冶金、石油、化工、造纸等行业，它们通过冷却水和烟筒向环境散热，造成工业热污染；汽车、空调、冰箱等现代化家庭设备工作时，都向环境散发热量；城市里过多的人口散发的热量也很可观，大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2/5，从而使城市的温度升高，这就是常说的热岛效应.

（1） 请在文中关于“海边昼夜温差小”的原因的句子下面画上横线.

（2） 从文中找出两个造成热岛效应的原因：

① __________________________________________________；

② __________________________________________________.

（3） 如何减少环境的热污染，请你提出一条合理化建议：________________.

答案：（1） 水的比热比沙石的大

（2） ① 燃料燃烧产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分散失在周围空间，成为环境的热源 ② 电力、冶金、石油、化工、造纸等行业，它们通过冷却烟筒向环境散热，造成工业热污染

（3） 略（可从提高能源利用率，合理开发新型环保能源，改善生态环境，减少人口密度等方面提出具体可行的措施.）

评注 环保问题和能源问题始终是人们关注的焦点.在各地试卷中，涉及发现违背环保要求的生活、生产现象，如何改进处理环保问题，如何更好地保护环境，提高人们的生活质量；以及能源的合理利用和开发新能源的试题比比皆是.命题者的立意，旨在培养同学们的环保和节能意识.考查了同学们收集和处理信息的能力以及解决实际问题的能力.

二、 电磁污染

例2 阅读短文：

技术是一把双刃剑.电磁波的应用也是这样.它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染.例如，频率超过0.1MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁.按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度（即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量）不得超过某一规定值Ie.

已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失.由数学知识可知，球面的面积S=4πr²（式中r为球半径），球半径与球面总是垂直的.

根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为_______，这时人体所受到的电磁辐射强度才不会超过规定值.

答案：

评注 随着社会的发展，人们对技术的依赖日益增强，但电磁波在带给人们信息的同时，也对人们的健康构成威胁.命题者以电磁污染这一新兴的话题为背景编制试题，旨在培养同学们对技术依赖的辨证观点的同时，考查同学们的信息收集处理能力.

三、 噪声污染

例3 据报道，某医科大学调查结果表明：一些城区青年的听力尚不如农村的中老年人，你能说明原因吗？

答案：因为城区的噪声污染较农村严重得多，长期处于高分贝的噪声环境中会对人的听力产生损害，所以就出现城区青年的听力不如农村的中老年人的现象.

例4 控制噪声是城市环保主要项目之一，下列哪一种措施不能减弱噪声？（ ）.

A. 市区内禁止机动车鸣笛B. 减少二氧化碳气体的排放

C. 在汽车的排气管上装消声器D. 在城市街道两旁种草植树

答案：B

例5 在一些城市的繁华街道上，我们经常可以看到一种装置（如图1所示），请问它是什么装置？下面表1中列出了一些声音的分贝数和人的感觉，结合表中内容，在图中你看出了什么问题？应该采取哪些具体措施？（答出一条即可）

答案：图中的装置是噪声显示牌或噪声检测、监测或显示装置（仪器或设备）；从图中可以看出噪声已达到90dB，影响人们正常的学习和生活，长期生活在这样的环境中会影响听力，并引起多种疾病.

具体措施：机动车严禁在市区高声鸣笛；在道路两旁植树；安装隔声板；临近路旁生活的居民在车辆高峰期应关闭门窗；戴上防噪声的耳塞等.

评注 控制噪声有消声、吸声、隔声三种方法，噪声的根源在于产生条件，克服产生条件则噪声就不存在了.其他两种方法是在产生噪声的根源无法消除时的补救措施.以生活中所见的问题为背景命题，旨在考查同学们的双基能力的同时，引导同学们关注生活，培养用物理知识解决问题的能力.

四、 光污染

例6 下文摘自某刊物的文章，请仔细阅读后，按要求回答问题.

光污染，来自靓丽的玻璃幕墙

最近张小姐十分苦恼，因为她的房子正对着一座新大厦的玻璃幕墙.有时站在她家的窗前，看到对面玻璃幕墙就象平面镜一样，将同楼居民家的一举一动看得清清楚楚.玻璃幕墙的反光也使她苦不堪言，只要是晴天，她的房间就被强烈的反射光线照得通亮，无法正常休息.尤其那种凹形建筑物，其玻璃幕墙在客观上形成一种巨型聚光镜，一个几十甚至几百平方米的凹透镜，其聚光功能是相当可观的，能使局部温度升高，造成火灾隐患……

（1） 从文中找出一个光学方面的物理知识填入横线：_________________；

（2） 文中有一处出现科学性的错误，请在错误句子下面画上横线；

（3） 从本文中找出一个玻璃幕墙给居民生活带来的不便或危害的实例：

____________________________________________________________________；

（4） 如何预防光污染？请你提出一条合理化的建议：

____________________________________________________________________.

答案：（1） 光的反射（或平面镜成像等）；

（2） “一个几十甚至几百平方米的凹透镜，其聚光功能是相当可观的”；

（3） 造成火灾隐患（或危害居民身体健康、暴露生活隐私等）；

（4） 建议对城市使用玻璃幕墙的范围、设计、制作和安装制订统一技术标准（或限制使用玻璃幕墙等）.

评注 现代生活中一些新材料、新设备的使用在带来美观、舒适等的同时，也同时带来了诸多影响，甚至破坏环境等相关的社会问题.关注这些问题，力图用自己学过的知识进行解释，乃至提出合理的建议，是具有科学素养的公民应具有的品质.能用科学语言描述有关现象，并能发现和纠正媒体在介绍或宣传过程中，出现的一些科学性问题，也是具有科学素养的体现.

五、 大气污染

例7 空气污染给人类和大自然带来严重危害.下列措施中，对减少空气污染没有直接作用的是（ ）.

A. 减少煤、石油等化石燃料的使用

B. 工厂的废气经净化处理后排放

C. 提倡使用无磷洗衣粉

D. 更多地利用太阳能、风能等清洁能源

答案：C

例8 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的10月15日至次年的4月15日，在长达半年的采暖期内，遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向天空排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫……分摊到首府200万市民.每人可得到3公斤烟尘、45公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车、公交车排出的尾气……为此市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策，假如你是环保小卫士，你会提出哪些合理的建议改善这种状况？（至少答三种）

答案：① 提高锅炉效率和燃料的利用率

② 集中供暖，减少污染

③ 推广使用气、电、太阳能等清洁能源

④ 加强消除烟尘设备的改造和使用

⑤ 多种树、种草、改变环境

评注 生活在科学技术的世界里，不仅需要有对科技伦理的思考，更需要在这种认识的基础上，承担起自身的社会责任.试题取材于真实的社会问题，反映的是一类危及社会的可持续发展较为敏感的问题.一个人有无环保的观念、意识和行动，是衡量其公民素养高低的标准之一.新课程非常强调对同学们这种素养地培养和养成.试题借助工农业生产和日常生活中容易引发环境污染的事实，构建试题情景，引导同学们迁移相关知识分析造成的环境污染的原因，并提出较为合理的治理意见与措施.

六、 水污染

例9 地球上的水在不停地循环着，在循环过程中水的状态不断地发生变化.

（1） 请根据如图2所示水循环的示意图，简单描述水的循环过程.

（2） 我国是严重缺水国家，合理利用和保护水资源是每个公民的责任.请你结合生活和生产实际，提出合理利用和保护水资源的具体措施（要求写出两条）.

答案：（1） 太阳照射使地面的水蒸发成水蒸气上升，水蒸气在空中遇冷液化成小水滴或者凝华成小冰晶下落

（2） 合理利用水资源的措施有：采取滴灌或喷灌、节约用水、减小输水过程中水的蒸发.保护水资源的措施有：防止水污染、防止水土流失等

例10 阅读下列材料，回答问题：

我国是世界上13个最缺少水的国家之一，人均淡水资源仅为世界人均水平的四分之一，世界排名第121位.

我国是人口大国，一个成人每天必须摄入2500mL以上的水；

我国是农业大国，种一公顷蔬菜约需水375~525t，一公顷小麦约需水600~750t，一公顷棉花约需水525~750t.

随着社会发展，产生了大量工业和生活污水，使有限的淡水资源遭到严重污染.

农业灌溉设备技术落后和人们节水意识淡薄，使大量水资源浪费.

2000年，我国北方发了不少地方的缺水现象，着实让人触目惊心.因缺少水造成牲畜大量死亡，农作物严重减产，工厂停产，大街上排起买水的长龙.

水资源危机的警钟已经敲响.为此，我国于1989年7月1日正式颁布了《中华人民共和国水法》，从立法角度确立了保护水资源、节约用水、高效用水等法律.

（1） 读完后你最强烈的感受是_____________________.

（2） 你家所在地在利用水资源方面存在的问题有：① _____________________；②_____________________.

（3） “从我做起”，请提出你在生活中节约用水的措施：① ___________________；② __________________；③__________________.

答案：（1） 水资源宝贵，要节约用水.（其他合理即可）

（2） 浪费严重；节水意识淡薄；污染严重；水源不足.（写2点即可）

（3） 随手关水龙头；使用节水用具；生活用水尽可能重复使用等.（写3点即可）

例11 目前，南京市大约还有30万户居民使用每次冲水13L的老式坐便器，如果这些坐便器换用某种节水阀后，每次冲水量可降为6L.（1L=1dm³）

（1） 若某户居民平均每天冲水10次，换用节水阀后，该户一个月（按30天计算）可节水多少千克？

（2） 该户每月节省下来的水，如果温度降低1℃，能够放出多少热量？假设这些热量是由煤气完全燃烧所产生，则需要煤气多少千克？［水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×10⁷J/kg］

（3） 据统计，全市30万户居民每家花10元钱换个节水阀，每年就能省出两个玄武湖的水量.假如我市城区多两个玄武湖，结合所学的物理知识，你认为会给城市环境带来什么好处？（写出一条即可）

（3） 调节气温（答案合理即可）

评注 物理试卷将节水、节能、环保等现今世界各国共同关注的热点问题与“双基”要求有机结合，本类题结合水的相关知识的考查，渗透了保护水资源这一社会问题，唤起同学们对自然的关爱和对社会的关注，激发同学们的社会责任感，充分体现了科学、技术和社会协调发展的思想，具有深远的教育意义.此外，此类题有利于培养同学们的发散思维能力和创新能力.

七、 核污染

例12 核电站主要是将_________能转化为_________能.核电站使用过的核燃料成为核废料，由于核废料具有_________，一般埋在人烟稀少的地方.

答案：核能 电能 放射性

评注 随着世界能源危机日益紧迫，核能越来越被人们重视和接受，但核能的安全利用也是摆在人们面前的重要课题.本题体现了物理知识的价值，有利于激发同学们学习物理的动力.

八、 温室效应

例13 寒冷的冬天，温室里鲜花盛开，这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过阻止室内热量和水分的散发.从某种意义上说，地球也是一个大温室，大气层的对流层中水蒸气和CO₂等气体允许太阳的热辐射通过，阻止地表热量的散发，从而使地表温暖湿润.但是，现在的对流层中CO₂的含量增加明显，引起了全球平均气温上升，即“温室效应”.

请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化？结合实际谈一谈如何控制温室效应.

答案：“温室效应”使原有的平衡失调，会导致冰川熔化，海平面上升；地表水份蒸发加快；加剧土地荒漠化；引起气候变化；影响农作物收成等.控制措施：可以采取植树造林；开发和使用新能源，减少煤等燃料的使用量等措施.

评注 科学和技术的进步极大地促进了社会的发展，同时带来了严重的社会问题，突出表现在能源和环境方面.初中科学教育重点定位在培养同学们的科学素养方面，物理教学理应充分关注诸如能源、效率、环境和可持续发展等观念地渗透.

九、 能源和环保

例14 节约能源、保护环境要从我做起，下面的做法中，需要改正的是（ ）.

A. 及时关掉未关紧的水龙头，养成人走灯灭的习惯

B. 尽可能用太阳能热水器代替电热水器

C. 及时将生活垃圾、废旧电池装在一起丢弃到垃圾箱中

D. 用洗脸水冲洗厕所，将废报纸、酒瓶等送到废品收购站

答案：C.

例15 一个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长，如表2所示.

（1） 看表后，说说你最担心的问题.

（2） 要解决你最担心的问题，一方面谈谈在日常生活中你应该怎么做（至少说出两点），另一方面谈谈你有什么设想（谈一点即可）.

答案：（1） 只要说出关于能源危机或环境保护方面的问题即可；

（2） 日常生活中只要说出节约能源（如电能、水能、天然气、煤、柴……），设想方面说出开发新能源、提高燃料利用率、提高各种耗能设备效率等方面的想法即可（如：集中供热；进一步开发水能、风能、核能、太阳能；利用锅炉的余热；将化学能直接转化为电能，减少能量多次转化中的损失……）.

例16 太阳能热水器广受人们青睐.资料表明，晴天地面附近垂直于阳光的表面接收到的太阳能量平均为1.0×103J/（m2·s），即在1s内每平方米的面积上接收到的太阳能是1.0×10³J.

（1） 某品牌太阳能热水器可以将接收到的太阳能的40%用来给水加热，其集热器接收阳光垂直照射的有效面积为2m2，现向贮水箱中注入100kg、20℃的水，则晴天曝晒在阳光下8h，贮水箱中水的温度可升高到多少℃？（假定水的质量保持不变）

（2） 请从能源利用和环境保护两方面谈谈大力开发和推广使用太阳能的意义.

答案：（1） 热水器上接收到的太阳能E=8×3600×2×1.0×10³=5.76×10⁷（J）

水箱中吸收的热量Q=40%E=2.304×10⁷J

水箱中水升高的温度Δt=Q/（cm）=2.304×10⁷/（4.2×10³×100）≈54.9（℃）

水箱中水的末温t=20+Δt=20+54.9=74.9（℃）

（2） 太阳能取之不尽，用之不竭.从能源利用的角度看，大力开发太阳能，可以减少煤、石油、天然气等不可再生能源的消耗，有利于社会的可持续发展；从环境保护的角度看，大力开发太阳能，可以减少二氧化碳气体的排放，减少二氧化硫、烟尘等有害物质对环境的破坏.（其他答案合理即可）

评注 由于能源短缺的矛盾日益突出，开发新能源、循环经济、建设节约型社会等问题已经迫在眉睫.风力发电、生物能源、太阳能发电等实际问题，也会越来越多的走入中考和竞赛试题中.通过对图表信息以及文本信息的分析，引发同学们对当今世界能源危机问题进行深入思考.试题渗透了人与自然、社会协调发展的意识，在一定程度上触动和激发同学们的创新思维和创新意识，意识到知识来源于生活，也要服务于生活，从而使同学们具有将科学知识服务于人类、服务于社会的使命感和责任感.

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。