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五、解释说理类
【例1】　(2023，温州)新疆地处干旱地区，土壤盐碱化较严重。盐碱地经大量灌水后，可暂时减轻表层土壤的盐碱化程度，但随着表层土壤水分蒸发，深层土壤中的盐分会逐渐到达表层土壤，使表层土壤盐碱化更严重，同时易造成土壤板结；土壤含水量较高时易发生虫害。这一系列因素影响了棉花的出苗率(出苗率
是指钻出地面的幼苗数与播种的种子数的比值)。科技团队在
新疆某地用“干播湿出”技术对传统种植技术进行改良。两种种
植技术介绍如表。
生物方向说理题
传统种植技术 “干播湿出”技术
播种前，对适度改良的棉田大量灌水，待温度适宜时，在表层土壤播种并盖上地膜，使种子距离地面3～4 cm。 播种前，对适度改良的棉田铺设地膜和滴灌管，在地膜上挖孔，将棉花种子播在孔的下方，使种子距离地面1～2 cm(如图)；待温度适宜时，进行膜下滴灌(即通过滴灌管将少量水缓慢滴加在种子处)。
根据上述信息以及所学知识，解释相对于传统种植技术，“干播湿出”技术能提高棉花出苗率的原因。
示例：播种前铺上地膜有利于土壤保温、保湿；待温度适宜时在种子处滴灌，使种子有充足的水分、适宜的温度；滴灌使土壤不易板结、透气性好使种子萌发有充足的空气，从而提高种子萌发率。滴灌使种子周围土壤含水量少，不易发生虫害，又能减缓表层土壤盐分升高，有利于幼苗吸水；种子播种深度浅等条件有利于幼苗出土。
1．我国西部某地区年降水量不足180 mm，蒸发量却达2400 mm，多大风，日均风力在5级以上。当地植被多为稀疏的灌丛(图a)，野生枸杞是当地天然灌丛的代表性植物。为了适应当地的气候条件，人们在耕作土壤表面铺设10～15 cm厚度的砂石，称为砂田(图b)。砂田种植的西瓜水分更足，含糖量高达13.8%，富含锌、硒等微量元素。图c是4月末种植前砂田和裸田不同深度土壤含水量信息。
(1)野生枸杞属于当地生态系统成分中的____________。
(2)结合信息，分析该地区砂田西瓜品质非常好的原因。
由图c可知，砂田增加土壤含水量为西瓜生长提供充足的水分；砂石的比热容较小，能增大昼夜温差，增强白天光合作用，减弱夜晚呼吸作用，有利于瓜果的糖分积累；砂石的风化可为植物提供微量元素；砂石可保护地表土壤免受风力侵蚀
生产者
【例2】　学校组织春游，小科准备了一份“自热火锅”(图甲)，他撕开包装看到了内部结构(图乙)，并了解到相关信息(图丙)。
小科按食用方法进行如下操作：①加热盒中倒入适量冷水，将发热包放入冷水中；②放上食盒，加入食材并倒入适量的饮用水，扣紧盒盖。在等待食物煮熟过程中，小科发现加热盒逐渐变烫，盒内传出“嘶嘶”的声音，盒盖小孔的上方有水汽。请结合火锅“自热”过程解释盒盖上小孔的作用。
化学方向说理题
答：氧化钙和水反应生成氢氧化钙，并产生大量的热；铝粉在碱性热水中能反应产生氢气，缓慢放热，氢气和水汽化产生的水蒸气使盒内气压变大，盒内的空气、氢气、水蒸气在受热后体积膨胀，也使盒内气压变大；盒盖上的小孔便于气体排出，避免盒内气压过大，造成危险。
2．1830年，法国科学家用白磷、硫磺(易燃物)、木条发明了“摩擦火柴”
(如图甲)，将火柴头在粗糙的界面上轻轻划动，便可引燃火柴杆，这种火柴会因为踩踏或老鼠啃食而引发火灾。
1855年，瑞典科学家发明了“安全火柴”(如图乙)，只需将火柴头快速从火柴盒侧面划过，便可引燃火柴杆，且保存和使用比“摩擦火柴”更加方便和安全。
白磷 红磷
着火点 40 ℃ 260 ℃
毒性 有剧毒 无毒
请结合上述材料和所学知识，解释“安全火柴”使用时比“摩擦火柴”更易引燃火柴杆且保存时更安全的科学原理。
答：安全火柴在划火柴时，玻璃粉增加摩擦，局部过热会导致氯酸钾在二氧化锰的催化作用下受热分解产生氧气，在氧气的助燃下，红磷开始燃烧，由于红磷着火点高于白磷，因此可防止误划造成危害，生成氧气使燃烧更充分。同时白磷有毒，而红磷无毒，可防止误食造成中毒。
【例3】　(2023，丽水)按压泵常用于瓶装的洗手液、洗发水等，既方便取用，又节约用量。图甲是一瓶已启用的洗手液，按压泵中已充满洗手液。图乙是按压泵的结构示意图，其中手柄与活塞连成一个整体，小球A(阀门A处)、小球B(阀门B处)密度比洗手液密度略大，小球的上下活动引起阀门的开合。取液时，按压手柄，少量洗手液从出液口溢出；松手后，手柄弹回原位，洗手液又充满储液室。请用所学知识解释上述工作过程。
物理方向说理题
答：示例1：取液前，小球A、B密度比洗手液略大，沉在阀门口，阀门A、B关闭。取液时按压手柄，力能使物体发生形变，弹簧被压缩，活塞往下运动，挤压液体，储液室内液体压强增大，作用在小球B上方的液体压强增大，小球B不动，阀门B关闭。作用在小球A下方的液体压强增大，小球A向上运动，阀门A打开，洗手液从出液口溢出。松开手柄，弹簧恢复原状，势能转化成动能，推动活塞向上运动，储液室内形成了一个低压区，小球A下落，阀门A关闭，同时洗手液在瓶内气压作用下，冲开小球B，阀门B打开，洗手液进入储液室。(利用能量转换的角度解释弹簧的工作原理)
示例2：取液前，小球A、B密度比洗手液略大，浮力小于重力，小球沉在阀门口，阀门A、B关闭。取液时按压手柄，力能使物体发生形变，弹簧受到向下压力而压缩，活塞往下运动，储液室内液体压强增大，小球B不动，阀门B关闭；小球A受到向上的液体压力增大，F向上＞F向下，小球A向上运动，阀门A打开，储液室部分液体被挤出，洗手液从出液口溢出。松开手柄，压力消失，弹簧恢复原状，手柄弹回原位；活塞受到一个向上的力，力改变物体的运动状态，推动活塞向上运动，储液室内形成了一个低压区，小球A因为F向上＜F向下下沉，阀门A关闭；在瓶内气压作用下，小球B因为F向上＞F向下上升，阀门B打开，洗手液压进储液室。
(利用力的大小的变化来解释弹簧的工作原理)
3．“噗噗船”(如图甲)是一种蒸汽动力小船，只要点燃蜡烛，就能让小船开动起来，还会发出“噗噗”的声音，其结构如图乙所示。启动前，先注入些水到蒸汽室，点燃蜡烛后，管口有水和气体喷出(如图乙)。随后，冷水进入管内(如图丙)。如此反复，推动小船前进，并发出“噗噗”声。请根据所学知识，解释“噗噗船”前进的原理及能量转化。
答：“噗噗船”前进的原理：点燃蜡烛，由于热传递，蒸汽室内的水受热汽化及空气受热膨胀。蒸汽室内气体膨胀对外做功，使金属管口有水和气体喷出。由于力的作用是相互的，喷出的水和气体对船外的水有力的作用，则船外的水给了“噗噗船”一个前进的动力，推动“噗噗船”前进。随着金属管内的气体减少及遇冷液化，气压慢慢降低，小于外界的大气压。在内外气压差的作用下，金属管口有水进入。如此往复，实现了“噗噗船”的前进。在“噗噗船”前进的过程中，将内能转化为机械能。
1．(2024，金华一模)黄栌树叶在温度降低时会将叶绿素分解，叶片转为鲜艳夺目的红色。北京香山红叶林中主要树种就是黄栌。某一黄栌品种在8～11月份的蒸腾速率显著降低，更适应北京地区秋季的干燥气候。园林工作者研究了该品种黄栌的光合速率(光合速率是指1 m2的叶片每秒消耗的二氧化碳量)，得到如图所示结果。
请综合题中信息及所学知识，分析8～11月份该品种黄栌的光合速率逐步下降的原因。
答：黄栌叶片中叶绿素在秋季减少，光合作用能力减弱。另外，北京气候在秋季降水量逐渐减少、气温逐渐降低、日照时间逐渐变短，光照强度变弱，这些条件都不利于植物光合作用，使黄栌光合速率逐步下降。
2．(2024，温州二模)水体可溶性含氮无机盐过高容易导致藻类大量繁殖，继而引起水生动物死亡、水体发臭等现象。在湖泊、河流等湿地生态系统的修复工作中，种植沉水植物被认为是治理该问题的有效途径。
资料一：金鱼藻是常见的被子植物，其在不同水层的生长情况如图甲所示。
资料二：水中某些含氮无机盐中的氮能在好氧菌的作用下转化为氮气。
科研人员设计了如图乙所示生态浮床，根据资料信息结合所学知识解释汛期时用此装置能实现治理水体污染的原因。
答：因为有浮筒，浮床处于漂浮状态，所以汛期水位上涨时，浮床内的金鱼藻始终处于水深1 m处，由图甲可知此时金鱼藻能保持最佳的生长状态。金鱼藻光合作用产生氧气，有利于好氧菌的繁殖。大量好氧菌将含氮无机盐中的氮转化为氮气排出，减少水体中含氮无机盐量，减少藻类大量繁殖。
3．1823年德贝莱纳发现氢气在空气中遇到铂会起火，并研制出以他名字命名的世界上第一个化学打火机，如图甲所示。德贝莱纳打火机的结构如图乙所示。使用时，将顶盖上的开关打开，从内管中冲出的氢气被点燃。开关关闭，喷嘴被堵住，火焰熄灭，随后氢气停止产生，请你用所学过的科学知识介绍德贝莱纳打火机的使用原理。
答：①内管气压大于外界大气压，开关打开时，
氢气喷出，氢气在空气中遇到铂发生燃烧；
②锌和稀硫酸反应不断产生氢气；
③开关关闭，没有氢气喷出，火焰熄灭；
④开关关闭后，锌与稀硫酸仍继续反应产生氢气，使内管的气压变大；
⑤内管液面下降，使锌与稀硫酸分离，停止产生氢气。
4．(2024，杭州富阳区一模)如图所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片垂直固定在等臂金属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等的稀硫酸和硫酸铜溶液中。不考虑铁球和烧杯内液体体积的变化，反应一段时间后观察现象。灯泡的亮度会发生什么变化？用所学的知识对此现象做出合理解释。
答：灯泡的亮度会变亮；左端铁球与稀硫酸反应使铁球的质量变小，且左边烧杯中的溶液密度会因硫酸亚铁的生成而增大，左端铁球受到的重力减小，浮力增大，左端铁球将上升，金属杠杆左端受力减小。而右端铁球与硫酸铜溶液反应，在铁球溶解的同时，生成质量更大的金属铜附在铁球的表面，使铁球质量增大，右边烧杯中因生成硫酸亚铁而导致溶液密度减小，右端铁球受到的重力增大，浮力减小，右端铁球会下沉，金属杠杆左端受力增大。随着反应进行，金属杠杆顺时针转动，滑动变阻器的金属滑片向右偏转，接入电路的电阻减小，电流增大，灯泡变亮。
5．青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，也是全球穿越高寒及多年冻土地区最长的铁路，修建青藏铁路最难解决的是冻土问题。我国科学家采用了热棒解决了这个世界难题(如图甲)。请结合材料，根据所学知识解释热棒能降低冻土层温度的原理。
材料一：冻土是一种低于0 ℃含有冰的岩石和土壤层，对于季节温度变化非常敏感，受热会融化下沉，这会造成地基的不稳定。
材料二：热棒的结构为一密闭中空的铁棒，内装有一些低沸点的液态氨(如图乙)。
答：热棒通过热传递会吸收冻土层中的热量，管内的液态氨开始汽化，蒸气向上流动，当蒸气上升到顶部的时候，会因为气温的降低遇冷液化，同时释放出热量，热量也随之散发到空气中；在重力的作用下，液化后的液态氨再次回到底部，进行下一个循环；在反复的过程后，地下的热量就会被源源不断地传送到空气中，以此给土层降温。
6．火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越便捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮(含微量易燃物)产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1＝F2＞F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃？请用所学知识解释。
答：B方式；火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴滑动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多。内能增大，温度升高。温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星。放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。方式B中，火柴头与擦火皮之间的压力最大，更容易点燃火柴。
7．在全球范围内每年香槟销量近3亿瓶。开启下图中这样的香槟，木塞离开瓶颈时对应的气流速度已经超过了音速，而且还能观察到二氧化碳随之结晶并变幻出缕缕薄雾。请运用所学科学知识解释该现象。
答：打开香槟瓶盖时，瓶内气体对瓶塞做功，内能转化为机械能，气体的温度降低。同时打开瓶盖也会导致瓶内气压变小，二氧化碳的溶解度减小，有大量的二氧化碳气体逸出，二氧化碳气体遇冷凝华为固态的干冰。干冰升华使周围空气温度降低，空气中的水蒸气液化为小水滴，形成缕缕薄雾。
8．将新打开盖子的饮料盒中的果汁倒入杯中时，选择图甲方式(开口在下)倒饮料，会出现果汁不易流出，断断续续的现象，果汁也很容易溅出杯子外面；选择图乙方式(开口在上)倒饮料，果汁容易稳定地倒出，不易溅到杯子外面。请分析说明图甲、乙两种方式倒果汁效果不同的原因。
答：图甲中瓶口较低，大量液体将瓶口封住，当有液体流出时，瓶内气体体积增大，气压减小，此时大气压大于瓶内气压，果汁不易流出。在倾倒液体的过程中有外界空气从瓶口进入到瓶内，瓶内气压突然变大，导致有液体快速喷出，易溅到杯子外面，如此反复；而图乙瓶中的液体没有完全封住瓶口，气体可以进入，瓶内外无气压差，瓶中液体能够平稳地倒出。
9．(2024，湖州二模)飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内采光取暖的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。不同地区的飞檐设计略有不同。
资料一：图甲为飞檐景观，图乙反映普通屋顶与飞檐屋顶的光照原理。
资料二：浙江的飞檐设计与北京飞檐相比，可保持飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度。
资料三：降雪强度较大的东北地区的飞檐长度比北京地区的飞檐长度明显缩短。
浙江和东北两个地区相对北京地区的飞檐各自做出不同的改动，请结合上述信息并运用所学知识，分别从室内采光、建筑安全角度做出合理的解释。
答：结合室内采光常识，再通过对比图乙中两种屋顶的光照原理图，我们明显发现两种屋顶对夏季正午阳光的光线几乎没有影响，夏季遮阳面积几乎没有发生变化；飞檐屋顶可以使更多的冬季太阳光线进入室内，扩大了冬季室内采光的面积；不同纬度位置正午太阳高度角不同，低纬度地区(浙江)比高纬度地区(北京)同一时间正午太阳高度角要大，浙江的飞檐翘起的角度更大，目的是增大冬季室内光照范围有利于保暖。由于东北地区冬季降雪强度较大，大量的积雪积压在飞檐上，根据杠杆平衡原理，缩短飞檐长度，防止由于飞檐过长导致力臂过大使飞檐断裂。

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