解析中考跨学科综合题 |
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| 作者：于正和 文章来源：本站原创 更新时间：2007-12-20 16:12:10 |
中考命题经过近几年不断地改革创新，思路巧、题型新、灵活多变、考查能力素质的试题大量涌现。跨学科综合题就是其中的一种类型。跨学科综合题，不仅能考查学生单科知识的掌握程度，还能考查学生综合应用多学科知识的能力，它将对中学物理教学实施素质教育产生积极的导向作用。下面选析几例，仅供参考。
例1.在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相等的铁球和铝球，这时杠杆平衡。将两球分别浸泡在质量相同、溶质的质量分数也相同的稀硫酸中（如下图1）直至两个烧杯中均没有气泡产生为止。两球的外形变化不大且无孔洞出现。下列推测中，正确的是（ ）。
A.铁球一定是空心的
B.拿掉烧杯后，杠杆仍然平衡（金属球上附着的液体忽略不计，下同）
C.拿掉烧杯后，要想使杠杆平衡，支点应向N移动
D.拿掉烧杯后，要想使杠杆平衡，支点应向M移动
分析：这是一道理化知识的综合题。此题涉及物理学中物质的质量、体积和密度的关系，杠杆平衡原理，化学中的化学反应及计算等知识。
由于铁球和铝球的质量和体积都相等，而铁的密度比铝的密度大，不管铝球是否实心，铁球一定是空心的。
将两球分别浸没在质量和溶质质量分数均相同的稀硫酸中，直到没有气泡产生，两球的外形的变化不大。可知两烧杯中的硫酸都已完全反应，它们均产生相等质量（设为ag）的氢气。
再设参加反应的铁和铝的质量为别为x和y。根据以下化学方程式：
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
可分别求出x＝28ag，y=9ag。显然，反应后剩下的铁球质量mFe比铝球质量mAl小。由于浸没前原铁球与铝球质量相同且杠杆平衡，故OM=ON。当反应完毕，拿掉烧杯后，因mFe＜mAl要使杠杆平衡，根据杠杆的平衡原理，mFe×O'M =mAl×O'N，支点O应向N移动。符合题意的选项是A和C。
例2.如图2所示：
R是滑动变阻器，它的金属滑片垂直固定在等臂杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球，此时杠杆平衡。再将铁球同时分别浸没到密度相同的稀硫酸和硫酸铜溶液中，反应一段时间后可观察到：
（1）杠杆右端的铁球表面有________________色物质生成。
（2）金属滑片向__________偏转。（填"左""右"）
（3）灯泡L比开始时变______________。（填"亮"或"暗"）
分析：本题也是一道理化知识的综合题。它涉及到物理学中杠杆平衡原理和电学，化学中的化学反应及物质质量变化等知识。
因为两个铁球的质量、体积均相等，两烧杯中稀硫酸和硫酸铜的密度也相等，所以，当把铁球分别浸没到溶液中，未发生反应前，两球所受的浮力相等，杠杆仍保持平衡。随着反应的进行，左边发生了下列反应：
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
铁球质量逐渐减少，溶液密度逐渐增大，铁球所受浮力增大。
右边发生了下列反应：
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
且生成的红色的铜附着在铁球表面，故铁球质量增加，溶液的密度变小，从而导致杠杆的右边向下倾斜，金属滑片随之向右偏转，电路中电阻变小，电流强度增大，灯泡L比开始时变亮。
例3.小明用热水配制了大半杯硝酸钾的饱和溶液，并让一个较大的塑料块在液面上漂浮，当时溶液的温度约60℃，室温为20℃。然后，小明让溶液冷却并注意观察。请你说出小明会看到的两个现象，并用你学到的理化知识解释。
①__________________________________________。
②__________________________________________。
分析：这是一道理化综合题，它主要考查的知识点是物质的结晶和浮力等。
物质的溶解度与温度有关。60℃时，硝酸钾的溶解度是110g，而在20℃时只有31.6g，即温度越低，硝酸钾的溶解度越小。显然，把60℃时的硝酸钾饱和溶液冷却至室温，硝酸钾会随着溶解度的变小而逐渐结晶析出。由于硝酸钾的结晶析出，导致杯里溶液的溶质逐渐减少，溶液的密度也比原来变小。又因塑料块处于漂浮状态，它所受的浮力等于塑料的重力，即F浮=G重=ρgV排，ρ的变小，塑料块浸入溶液中的体积V排必然变大。故小明会看到溶液中出现硝酸钾晶体不断析出、塑料块不断下沉的现象。
例4.根据图3回答：经数小时后，U型管A、B两处的液面会出现下列哪种情况？（ ）
(实验装置足以维持实验过程中小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)
A.A处上升，B处下降
B.A、B两处都下降
C.A处下降，B处上升
D.A、B两处都不变
分析：这是一道理、化、生综合题。它主要涉及生物学中动物的呼吸，化学中的化学反应和物理学中的压强等知识。
从题给图示可知：小白鼠是生活在一个封闭的体系中，刚开始U型管A、B液面平衡。随着小白鼠生命活动的延续，它需要吸入氧气，同时呼出二氧化碳。由于封闭体系中放置有氢氧化钠溶液，氢氧化钠很容易与二氧化碳发生化学反应：
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
故体系里的气体逐渐减少，从而导致压强变小，经数小时后，便出现A处液面升高，B处液面降低的现象。
例5．如右图4是制取氢气的简易装置，在大试管内带孔塑料板上放有足量的锌粒，从长颈漏斗加入49mL质量分数为40%的稀硫酸，立即夹紧导管上的夹子，待静止后测知漏斗下30cm处A点的压强为3822Pa(设此时消耗的稀硫酸不计)。打开夹子，稀硫酸完全反应。(1)稀硫酸的密度多大？(2)生成了多少克H2？(3)所得溶液中ZnSO4的质量分数多大？
解析：根据液体内压强公式p=ρgh知
ρH2SO4浓 = ρ/gh = 3822/9.8×30×10-3 = 1300(kg/m3) = 1.3(g/cm3)
进而知参加反应的H2SO4的质量为
1.3×49×40%≈25.5(g)
设25.5gH2SO4与锌反应可生成xgH2，生成ygZnSO4，则依
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
98 161 2
25.5g y x
可解得x=0.52(g)，y=41.89(g)。进而知所得溶液中ZnSO4的质量分数为
41.89/[41.89+1.3×49×(1-40%)] × 100% = 52.3% |
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