专题 15　说理论述题 [2019·金华]海尔蒙特、普利斯特利、萨克斯等多位科学家用了几百年的时间,经过无数次的实验才对光合 作用有了比较清楚的认识。有许多关于“验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗”的经典 实验流传至今。现将其中一个实验的思路及过程简述如下(如图所示): (注:NaHCO3 稀溶液能维持溶液中 CO2 浓度恒定。其原理是当 CO2 浓度降低时,NaHCO3 稀溶液能释放 CO2; 当 CO2 浓度升高时,NaHCO3 稀溶液能吸收 CO2) ① 剪取一烟草叶片,立即将其放入盛有 NaHCO3 稀溶液的容器中,发现叶片浮于液面;② 用真空泵抽去该叶片 中的气体后,发现叶片下沉至容器底部;③ 将该容器放在阳光下一段时间,发现叶片逐渐上浮;④ 再将该容器放 在黑暗环境中一段时间,发现叶片又慢慢下沉至容器底部。 请你用所学的知识对以上③④过程中叶片的上浮和下沉现象进行解释。 针对训练 1.[2020·金华]科学创新小组设计并制作了一个能将水温调控在 48 ℃左右的自动控温杯,结构示意图如图甲 所示,其夹层填充物为海波晶体(熔点为 48 ℃)。小组同学为检测该自动控温杯控温功能,做了如下测试:① 在 杯中装满 100 ℃的水,盖紧杯盖,摇动杯子,水温下降到 48 ℃并稳定在此温度一段时间;② 在 t2 时刻,将杯内的 水倒掉,迅速加入 20 ℃的水,盖紧杯盖,摇动杯子,水温上升到 48 ℃并保持。上述检测过程中水温随时间变化 曲线如图乙所示。请用所学知识解释图乙中 ac 段水温变化的原因。(提示:图乙中 de 段不必作答) 2.[2020·温州]英国物理学家斯特林于 1816 年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内的工作介质易汽 化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特 林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转情况如图乙所示。请结合所学知识解释 飞轮能持续转动的工作原理。 3.[2019·台州]体温恒定使哺乳动物对环境有较强适应能力。某科研小组对 12 只某种哺乳动物,在不同温度 环境下静止状态(非运动、非进食)时的代谢率进行了测定,结果如图所示。根据图像结合所学知识,解释为什 么该哺乳动物的静止代谢率会随环境温度变化而呈现如图波动。(已知该哺乳动物的体温调节机制与人体类 似,动物的代谢率以每小时单位质量的耗氧量来表示,代谢率越高呼吸作用越旺盛) 4.[2019·衢州]“南孔圣地,衢州有礼”,衢州市民积极践行“文明出行”的各项规定,比如骑电瓶车的规定为:出行 要戴头盔(头盔外部材料坚硬,内部材料松软),不带 12 岁以上的人,不超速行驶(如图所示)。请运用科学知识, 从安全角度解释该规定的科学道理。 5.[2020·绍兴]人体生命活动所需的能量主要来自有机物的缓慢氧化,因此,人体细胞正常工作不能缺少氧气, 脑对缺氧特别敏感(见表)。当人的心跳骤停时,应立即进行胸外心脏按压(如图所示),持续而有节律地按压胸骨, 使其心跳恢复,帮助血液循环系统恢复工作;胸外心脏按压还能改变胸腔容积,帮助呼吸系统恢复工作,使氧气 和有机物到达脑。 缺氧时间 症状 3秒 头晕 20 秒 意识丧失 60 秒 呼吸停止,大小便失禁 4 分钟 脑细胞出现不可逆转的损害 10 分钟 脑死亡 请结合材料和所学知识,解释进行胸外心脏按压帮助心跳骤停患者的脑恢复正常生理活动的原理。 6.[2020·衢州]如图所示,有经验的司机驾驶车辆经过跨江大桥时,会提前打开车窗,以防车辆不慎落水时错失 自救良机。在门窗紧闭的情况下,车辆坠入水中较深时,车内人员无法打开车门和降下车窗玻璃逃生,可选用安 全锤等尖锐物体砸碎窗玻璃,让水快速进入车内,待车内的水较多时就容易推开车门或爬出车窗逃生。请解释 门窗紧闭的车辆坠入较深水中,车内人员逃生时所遇上述现象的原因和采取相应措施的理由。 7.[2020·台州]如图所示是小朋友在玩滑梯游戏。小朋友坐在滑梯顶端,用手轻推滑梯后,沿着滑梯开始下滑且 速度越来越大,同时感觉臀部发烫,到达底端时还会滑出一段距离。请说出其中蕴含的科学道理。 答案 例　NaHCO3 稀溶液既能为叶片的光合作用提供 CO2,又能吸收 CO2。 光照下,叶片同时进行光合作用和呼吸作用,且光合作用强度大于呼吸作用强度,吸收 CO2,释放 O2,此时叶片受 到的浮力逐渐增大,当浮力大于重力时,叶片上浮。 黑暗中,叶片不进行光合作用只进行呼吸作用,消耗 O2,释放 CO2。释放的 CO2 被 NaHCO3 稀溶液吸收,此时叶 片受到的浮力逐渐变小,当叶片受到的浮力小于重力时,叶片下沉。 针对训练 1.在杯中倒入 100 ℃的水后,水与海波晶体之间存在温度差,水会将热量通过不锈钢内胆传递给海波晶体,当 海波温度达到 48 ℃时开始熔化,吸收热量,温度不变,这时水的温度仍高于海波的温度,水将继续放出热量,温 度不断降低,即 ab 段;当水温降低到 48 ℃时,即图中 b 点,水与海波温度相同,不存在温度差,不再发生热传递, 水的温度不再降低,即 ac 段。 2.酒精灯加热将化学能转化为内能,热汽缸中的工作介质吸热汽化膨胀,推动活塞 A 向右运动做功,带动飞轮转 动,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,飞轮转动时,带动活塞 A 向左运动,活塞 A 将热汽缸中的工作介质 推入冷汽缸使之液化,活塞 B 又将介质推回热汽缸,如此反复。 3.① 环境温度变化影响哺乳动物的散热速度和方式,为保持体温恒定,哺乳动物可通过调节代谢率以改变产热; ② 当环境温度低于 28 ℃时,温度越低,散热越快,此时哺乳动物通过提高代谢率,增强呼吸作用,来增加产热;③ 当环境温度在 28~35 ℃时,体表温度与环境温度较接近,可通过其他方式调节散热速度,因此产热少且稳定, 代谢率低且基本不变;④ 当环境温度高于 35 ℃(即高于体表温度)时,温度越高,汗液蒸发越快,散热加剧,生命 活动旺盛,耗氧量增加,代谢加快,但因代谢加快所增加的产热少于散热,因此总产热与总散热依然能保持平衡。 4.12 岁以上的人,一般质量比较大,坐上电瓶车后会使车整体质量变大,则其惯性变大,刹车时不容易停住,容易 引发交通事故;同时质量变大,在速度一定时还增大了车整体的动能,发生交通事故时会产生更大的危害;电瓶 车如果速度过快,遇到紧急情况时刹车制动距离长,不易停下来,容易引发交通事故;同时速度大,在质量一定时 整车的动能会很大,发生交通事故时会产生更大的危害。 5.手向下按压时,胸腔体积减小,内压力增大,肺内气体被压出;手不按压胸骨时,胸骨上升,胸腔体积增大,内压力 减小,外界空气进入肺内。同时,心脏受到挤压,结合瓣膜的作用,心脏内血液被挤出,在血管中定向流动。肺泡 与血液之间进行气体交换,肺泡内的氧气扩散进入血液,血液中的二氧化碳进入肺泡,血液循环携带氧气和消化 系统吸收的有机物进入脑,与脑细胞进行物质交换。脑细胞内的有机物氧化分解释放能量,供人体生命活动所 需。呼吸作用的产物通过排泄器官排出。 中上水平的回答:答出 3 点且能从循环系统、呼吸系统的工作原理、过程以及生命活动需要物质、能量等多 个角度作出符合原理、目的及逻辑的解释。 示例:手向下按压时,肺内气体被压出;手不按压胸骨时,外界空气进入肺内。同时,心脏受到挤压,血液在血管中 流动,肺泡与血液之间进行气体交换,肺泡内的氧气扩散进入血液,血液中的二氧化碳进入肺泡,血液循环携带 氧气和消化系统吸收的有机物进入脑。脑细胞内的有机物氧化分解释放能量,供人体生命活动所需。 中下水平的回答:答出 2 点且逻辑关系合理,能从细胞的生命活动需要能量,能量的产生需要有机物的氧化分解, 血液循环运输物质这几个方面作出解释。 示例:手向下按压时,肺内气体被压出;手不按压胸骨时,外界空气进入肺内。血液循环携带氧气进入脑,脑细胞 进行呼吸作用释放能量。 低水平的回答:没有答出答题要点或同义反复。 示例:胸外心脏按压使心跳恢复;胸外心脏按压帮助呼吸。 6.车辆沉入水中越深,水的压强越大,水对车门产生的压力越大,车内人员无法将车门推开;水对车窗玻璃的压 力越大,玻璃对窗框的压力就越大,玻璃与窗框之间的摩擦力也就越大,越不易降下车窗玻璃;用安全锤或其他 尖锐物品砸玻璃时,受力面积小,从而增大了对玻璃的压强,容易砸碎玻璃;较多的水进入车内后,使得车门内外 受到水的压力大小接近,人容易推开车门而逃生。 7.①“用手轻推滑梯后沿着滑梯开始下滑”是利用力的作用是相互的;②“用手轻推滑梯后沿着滑梯开始下滑”说 明力能改变物体的运动状态;③“速度越来越大”是一部分重力势能转化为动能,质量不变时,动能越大,速度越大; ④“臀部发烫”是克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能;⑤“会滑出一段距离”是因为小朋友具有惯性。