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与地球有关的综合题 山东 马建辉 随着“3+x”改革的深入，对高考命题提出新的要求，即将结合当前社会的热点问题，以及与人类生产、生活密切相关的焦点问题加大应用性试题的比重。以便考查学生运用所学物理知识分析和解决物理实际问题的能力。使试题具有时代气息。其中联系与地球相关知识的考题是常见的一种。现分类、举例如下： 一、与地球自转相联系 ［例 1］飞机以 350km／h的速度在地球表面附近飞行，下列哪种情况中飞机上的乘客可在较长时间内看见太阳不动的停在空中？（已知地球半径R≈6400km，sin12°＝0．208，sin78°＝0．978） A．在北纬78°由东向西飞行 B．在北纬78°由西向东飞行 C．在北纬12°由东向西飞行 D．在北纬12°由西向东飞行 （分析与解）：地球上的人看见太阳自东向西转，是由于地球自转的影响。那么此题中，飞机上乘客要较长时间看见太阳不动，即只要消除自转的影响。只有当飞机在地球表面飞行的速度与此时地球自转速度大小相等，方向相反，才能出现题目看见的现象。设纬度为θ，地球半径为 R，由公式v＝ωcosθ，有cosθ＝0．208即θ=78°，因此答案选 A。 二、与地球演变及公转相联系 ［例 2]在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为万有引力常量G在缓慢地减小。根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比 A．公转半径R较大B．公转周期T较小C．公转速率v较大D．公转角速度。较小 （分析与解）：根据“宇宙膨胀说”，宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的。大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动，这种学说认为地球离太阳的距离逐渐增加，即公转半径逐渐增加入答案错误。又因为地球以太阳为中心作匀速圆周运动，由 公式得，当G减小，R增加时，公转速度逐渐减小。由公式T=又知T逐渐增加．故正确答案为B、C。 三、与地球大气相联系 [例3]对于波长为2．3μm的辐射来说，甲烷是一种非常有效的吸收剂，一层1cm厚的标准状况下的甲烷气层能把上述波长的辐射吸收掉98%。 通过测试，知道射向地球表面的这种波长的辐射，有99．96％被大气中的甲烷所吸收。试根据上述测试结果，估算出地球大气层中含有甲烷气体质量与整个大气质量的百分比。 （分析与解）：由题可知，一层1cm厚的标准状况下的甲烷气层能把上述波长的辐射吸收掉98％即每通过1cm甲烷气层后，还剩下的甲烷气体为（1－0．98）。设大气层中所含有的甲烷气体转换为标准状态下为ncm，有（1～0．98）n＝（1—0．9996）n＝2cm标准状态下甲烷的密度为产 标准状态下2cm厚的甲烷产生压强 大气中所含甲烷气体的百分比（质量一比） ［例4]臭氧（O3）在大气中的含量甚微，其浓度分布因海拔高度而异，浓度峰值在离地面20—25km高度处。臭氧在大气中竖直高度的总含量相当于标准压力和温度下0.3cm左右厚度的气体层。 （二）气压p随距地面高度z的增大而减小，经验公式为 pz＝p0·e-Z/800，其中p0为地表的气压值，e＝2．718。若臭氧层集中在24km的高空处，设在该高度处温度为一50℃。试估算臭氧层的厚度。 （2）臭氧层的存在对于地球生物至关重要，因为它能阻挡高能量的紫外线辐射到地表。阳光中的紫外线对地球生命系统具有很大的伤害能力，能量越高，伤害越大。 ①过量的紫外线能诱发皮肤癌，其变异机理为： A．基因重组． B、基因突变 C．基因互换 D．染色体变异 ②过量的紫外线照射萌发的种子，长成的植株有的果实很大，有的植株很高，有的植株很壮，但更多的植株会死亡。原因是 . ③但是，适量照射紫外线对人体有益，特别是对预防佝偻病有一定的作用。这是由于紫外线可使表皮细胞内一种转变成维生素D，以促进小肠对 的吸收和利用，使骨骼正常发育。 （3）近些年来，发现大气臭氧层遭到严重破坏，1985年英国科学家首先发现南极臭氧层已出现空洞。臭氧层被破坏的主要原因是人造化工制品氯氟烃（氟里昂）和哈龙的污染，人类大量制造的这些人工合成的化合物，主要应用于 等。 （4）氯氟烃气体一经释放就会慢慢上升到地球大气圈的臭氧层的顶部，在那里，紫外线会把氯氟烃气体中的氯原子分解出来。氯原子再把臭氧中的一个氧原于夺去，使臭氧变成氧气，从而起到减少臭氧的作用。这个过程主要包括了下列3个化学方程式，请补充化学方程式②。 （分析与解）： （1）标准状态为：1个标准大气压力p0，温度273K由公式 pz=p0·e－z/8000可得z＝24km高空处的气压pz＝0．05p0 设地表气压值为大气压力p0据气态方程可得：为气体厚度，代入数据： （2）①B ②一定剂量的紫外线能引发基因突变，大部分基因突