第二章物理、生物综合测试题

第二章物理、生物综合物理和生物学科的融合与升华也是跨学科命题的热点。因为物理学科的研究方法、思维形式具有通用性与普遍性的特点，物理学研究中的基本方法对生物学的研究起着非常重要的借鉴作用。另一方面，生物学的发展又扩大了物理研究的空间。因此，有意识地注意物理学科与生物学科的联系，进行开放式的学习，强化知识的整合，既可扩大学生的知识视野与能力视野，也可培养学生的创新意识与创造能力。物理学中几乎每一重要的知识内容，都与生物学紧密相关，与自然和生活的联系更是丰富多彩，如生物电、人体辐射、温室效应大雁南飞等自然现象，B超、X光透视、CT断层扫描等医学检查手段，都是物理学与生物学知识的综合应用。实践表明，理论联系实际的综合问题，更有利于学生学习知识的迁移和综合能力的培养。一、例题解析例1人在剧烈运动时，处于暂时相对缺氧状态的骨胳肌，可通过无氧呼吸来获得少量能量，(1)剧烈运动时，体内糖分解的产物是A.CO2、水、乳酸B.CO2、酒精C.CO2、水 D.乳酸(2)某同学在跳绳比赛中，1min跳120次，若每次起跳中有的时间腾空，该同学体重50kg，则他在起跳时向上的速度为多少?他在跳绳过程中克服重力做功的平均功率为多少?(g=10m/s2)【解析】这是一道力学知识与生物知识的综合题。(1)剧烈运动时肌肉处于无氧呼吸状态，其产物应为二氧化碳、水和乳酸，应选(A).(2)每跳一次的时间T=0.5s,向上腾空的时间t=×(×0.5)=0.2s,∴v0=gt=2m/s,=mv20/T=20w.例2如右图所示，一位体重75kg的人，使两脚踮起来，那么，一侧的腓肠肌至少用力(设AE＝2AR)，如果他把质量为104kg的货物匀速般上21层楼，且每层楼高3.5m，则他在搬运过程中消耗了mol的葡萄糖(g＝10m/s2)【解析】这道题是物理与生物知识的综合题，脚踮起后，以A为固定转轴，据力矩平衡得F·＝mg·F＝mg＝×750×10＝1875(N)搬运货物过程中，人消耗的能量E耗-W人+W物＝(M+m)gh＝(75+104)×10×(21-1)＝125.3(KJ)，则消耗的葡萄糖摩尔数n＝125.3/1255＝0.1mol.例3在水深超过200m的深海，光线极少，能见度极低，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身向外发出生物电，获取食物，威胁敌害，从而保护了自己，若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达到104N/C.(1)若它身长50cm，在它放电时产生的瞬间电压可达V.(2)决定电鳗这种特性是由于()A.适应性B.应激性C.遗传性D.变异性【解析】本题以电鳗这一特殊动物为基点，考查对电学知识和物生基本特征的掌握，要求具有一定的理论与实际的结合能力和分析能力。电鳗头尾之间可视为一个匀强电场故有U=Ed=104×(50×10-2)=5×103V.(2)(C)例4实验证明，一秒进入人眼瞳孔的波长为5660A的绿光光子数为57个时，我们就能感觉到这种绿光，设点光源发射这种波长的绿光的功率为2w，那么若不计中途损失，最远距点光源多远时，人眼还能看到有光(瞳孔直径约为4mm).【解析】点光源向外发光是球面辐射状的，t时间内球面上的总能量E=Pt,故单位面积上的能量为：,所以瞳孔上接收到的能量为E0=×=又E0=57t∴L=()代入数据得L=3.13×105m.例5心脏起搏器是一种人造心脏激励器。它向心脏发送小的电脉冲，以使心脏有规则地跳动。心脏起搏器适用于正常、健康的心律被破坏的情况。在多数情况下，病人一辈子都需要起搏器。一个典型的起搏器体积为5cm×5cm×1cm，重约50g，金属盒是用钛作的，外面套着一层橡胶。大多数起搏器是由锂电池或银锌电池驱动。原子能电池也可以应用在这上面，这种电源内有一薄片金属钚，它可以放出热并给一组热电偶供热，从而产生电。图(甲)是一个简单的电子脉冲电路，表示了怎样发出一个规则的电流脉冲。通过调整阻值，可以增高或降低灯的闪动速率，这类似于心率在休息时和活动时的不同情况。(甲)起搏器适时地向心肌提供电脉冲，它使心脏保持适当的心率，这很像是用电线去接触肌肉使它收缩。从起搏器发出的电脉冲沿着一条线传到一个与心脏壁接触的电极上。埋植起搏器时，切一个小口使一条大静脉露出，把起搏器的导线插入静脉直通到心脏内部。电极头被稳固地安放在右心室的底部，并与肌肉接触。如图(乙)，起搏器的盒埋放在上胸部的皮肤下面。整个手术只需20分钟就可完成。(乙)阅读上述材料，回答以下问题：(1)心脏的哪一个心室把血液输送到肺部?哪一个心室把血液输送到身体各部?(2)为什么起搏器把电脉冲先送至心房，再送至心室?(3)请想一想为什么起搏器的盒要埋放在胸前，而不装在胸腔内，离心脏更近一些?(4)为什么电极导线要从静脉插入，而不是从动脉插入?(5)心脏起搏器是表明现代技术可以对医学做出重大贡献的一个例子，你还能举出其他的例子吗?【解析】(1)心脏主要是由肌肉组成的器官，它从肺部抽取带氧的血液，并把血液输送到身体的各组织，以便这些组织生存和工作。心脏还把带有二氧化碳的血液输送回肺部，然后由肺部呼出体外。图(丙)表示了心脏的结构。心脏右部收集来自身体各部位的血液，并送到肺部；心脏左部收集来自肺部带氧的血液，并送到身体的各组织。即右心室把血液输送到肺部，左心室把血液输送到身体各部。(2)心脏的跳动由一个“天然起搏器”控制，它通过心脏发送一个电脉冲。这些脉冲先通过两个心房，并使心房收缩，结果通过瓣膜把血液挤进两个心室。在一个很短的间隔后，电脉冲通过心室，又使心室收缩，并把血液挤进肺部或身体各部。从大脑来的信息，通过神经传到天然起搏器，可以使心率加快。偶然地，天然起搏器或传送电脉冲的路径出了毛病，这时起搏器就可用来接替天然起搏器的工作。按照天然起搏器的工作原理，把电脉冲先送至心房，再送至心室。(3)把起搏器的盒安放在胸前的皮肤下，而不是胸腔内，可以避免大的外科手术，检修和更换电池都很方便。(4)电极导线从静脉插入直通到心脏内部，能将起搏器发出的电脉冲沿着导线先传至心房，再传至心室。(5)现代技术对医学做出贡献的例子很多，例如外科器官移植手术、放射医疗法、机械肾等。例6已知某密封的宇航舱中，温度t1＝20℃，气体压强p1＝2.02×105Pa，舱容积为V1＝104。某宇航员在舱内工作一段时间后，他放出的热量使宇航舱内的温度由t1时的20℃上升到t2时的24℃，问在此过程中，宇航员大约消耗了多少升O2(标准状况下)?【解析】第一步先求出舱内温度由20℃上升到24℃时吸收了多少热量(也就是宇航员放出了多少热量)。①先求舱内气体的物质的量：根据公式＝，把t1状态转换为标准状态：＝→V0≈1.86×105L。所以，舱中气体物质的量为n＝＝≈8×104(mol)。②求出舱内气体质量：m=nu＝8×104mol×29g/mol＝2.32×103(kg)。③求出吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝1×103×2.32×103×4＝9.2×106(J)＝9.2×103(kJ)。第二步求出分解葡萄糖的物质的量，由于每分解1mol葡萄糖释放的热量为：2870kJ-1255kJ＝1615kJ，所以，分解葡萄糖的物质的量为：9.2×103÷1615≈5.7(mol)。第三步求出标准状况下耗O2的体积：22.4×(5.7×6)≈766(L)。例7北方冬季，池塘、湖面冻结成冰，渔民们常在冰面上钻孔捕鱼，请回答下列问题：1.从物理学角度来分析，鱼为什么还能在池塘、湖底正常生活?2.从生物学角度分析渔民为什么能在冰孔处捕到鱼?3.“池塘内全部的鱼是一个种群”这种说法对吗?为什么?【解析】1.水的特性为4℃时密度最大，4℃以上时热胀冷缩，4℃以下时热缩冷胀。水是流体，密度大的位于底部。所以，当水的温度低于4℃时，下部的水温度高。湖面冻结成冰，而湖底的温度高于0℃。2.冰孔处氧气含量较高，鱼常游到此处进行有氧呼吸。3.不对。种群是指在一定时间和空间内，同种个体的总和，池塘里的鱼不只是一个种，常有鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼、鳙鱼等多个种。二、能力训练1.海豚有完善的声纳系统，它们能在黑暗的海水中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代的无线电定位系统。(1)它利用了自身发出的()A.电磁波B.红外线C.次声波D.超声波(2)海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，其机理是海豚发出的波比无线电波()A.速度快，方向性好B.频率高，抗干扰能力强C.发射能量大，传播距离远D.在水中能量衰减少2.飞行于太空中的宇宙飞船中，放置一株水平方向的幼苗，培养若干天后，根、茎生长的方向是()A.根向下生长，茎向上生长B.根向下生长，茎向下生长C.根向水平方向生长，茎向上生长D.根和茎都向水平方向生长3.某短跑运动员经化验，体液中Ca2+含量太低，比赛时神经肌肉的兴奋性升高而出现抽搐，这一事实说明Ca2+的生理功能之一是()A.构成细胞结构的组成之一B.维持细胞的正常形态C.维持细胞的正常生理功能D.调节渗透压和酸碱平衡4.判断古生物年代常用14C定年法。若千万年以前，始祖鸟通过摄食，吸收了动植物中含有放射性14C的营养物质，死亡后不再吸收。随着年代的推移，始祖鸟体内14C含量逐步减少，古生物学家在对始祖鸟化石的测定中，发现14C为现代鸟的(N，已知地表中14C的含量基本不变，14C的半衰期为T年。(1)试判断始祖鸟距今年代为()A.B.C.NTD.2NT(2)始祖鸟在进化上处于()A.古代爬行类和鸟类的过渡类型B.古代的鸟类和爬行类的过渡类型C.古代的两栖类和爬行类的过渡类型D.无脊椎动物与脊椎动物的过渡类型5.植物的光合作用是通过叶绿体中的色素来实现的。(1)其中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收光，此光是波长较的可见光。(2)大棚蔬菜的罩膜若采用红色，则可()A.增大光通量B.增大红光强度C.增大蓝紫光强度D.阻碍蓝紫光通过(3)用红色罩膜的大棚环境对植物体的作用是()A.增强光反应B.增强暗反应C.增强光合作用D.降低光合作用6.我国科学家在1965年首先用人工方法合成了牛胰岛素，为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否是同一物质，在人工合成的过程中掺入了放射性元素14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合，得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者都是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。(1)在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是A.催化剂B.媒介质C.组成元素D.示踪原子(2)以上所述人工合成的牛胰岛素与天然结晶物是同一物质的依据是A.扩散作用B.渗透作用C.相似相溶作用D.物质结构相同(3)人工合成牛胰岛素证明了下列哪个过程是可能的A.从无机小分子转化为有机小分子B.从有机小分子转化为有机高分子C.从有机高分子转化为多分子体系D.从多分子体系演变为原始生命(4)放射性14C可用中子轰击14N获得，生成的14C具有β放射性，试写出上述两个核反应式.7.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间有很好的视力。(1)其原因是：()A.不需要光线，也能看到目标B.自身眼睛发光，照亮搜索目标C.可对红外线产生视觉D.可对紫外线产生视觉(2)根据热福射理论，物体发出光的最大波长λm与物体的绝对温度T的关系满足：Tλm＝2.90×10-3m·K。若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27℃，则它发出的光的最大波长为m，属于波段。8.图(a)是人的上肢图解。8题图根据图(a)，此时手持10kg物体，肱二头肌收缩时所承受的力为()A.大于98NB.等于98NC.小于98ND.等于19.6N9.科学家预言了反物质的存在，假定某一反物质星球，重力的方向是向上的，则地球上的植物种子在该星球上育种，其根的生长方向是，这是由于，在生物学上这种现象称为。10.瞪羚、猎豹等动物具有很强的奔跑能力。(1)瞪羚、猎豹等善于奔跑的动物一般生活的哪种类型的生态系统中?()A.草原生态系统B.森林生态系统C.农田生态系统D.池塘生态系统(2)若瞪羚体重100kg，它的最大速度可达到72km/h，则它的最大动能为J。(3)猎豹的心脏每跳一次输送2×10-4m3的血液，其血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值为3×104Pa，心跳每分钟60次。据此计算其心脏工作的平均功率为W。11.某同学测量地表植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一面积为0.1m2的面盆，盛6kg的水，经太阳垂直照射15min，温度升高5℃。若地表植物接收太阳光的能力与水相等，试计算：(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳?(2)若绿色植物在光合作用中每吸收1kJ的太阳能可以放出0.05L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少升氧气?(1hm2＝104m2)12.如图，将正在萌发的种子，放在内有一杯NaOH溶液而用塞子塞紧的瓶中，此瓶与一个水银流体压力计相连接，由此压力计水银柱升高的高度可以测量出某种气体的消耗量。假设正在萌发的种子用完了瓶中所有的气体，则水银柱会升高到76cm处(等于大气压)。(1)实验过程中，水银柱只升高到15cm处，就不再升高，证明瓶中的空气被利用了%。而在空气的组成中气约占%，从而证明萌发的种子只利用了瓶中的气。(2)此实验是证明，瓶中NaOH溶液的作用是。(3)如果取消瓶中的NaOH溶液，再作此实验，水银柱的变化如何?，原因是。13.(1)在某一养分充足的湖泊中，有许多绿藻使得这一水域不适合人们荡舟游览，下列哪一种方法能够在较短的时间内大量地减少这些藻类?()A.大量引入肉食性鱼类B.尽量捕捞植食性鱼类C.大量引入吃浮游生物的鱼D.完全除去吃浮游动物的鱼(2)两旅游者分乘两只小船漂浮在该湖泊上，水中有沿两船连线方向传播的水波，波的传播速度为5m·s-1。已知船在水中每分钟上下浮动25次，两船相距36m，且两船同时到达波峰和波谷，则两船之间最少有个波峰，最多有个波峰。14.回答下列有关神经冲动传导的问题。(1)神经纤维处于静息状态时，若规定细胞膜外表面为零电位，则细胞膜内表面的电位是(填“正”、“负”或“零”)电位。(2)产生静息电位的主要原因是透过细胞膜向外扩散比向内扩散更容易。(3)当神经纤维受到刺激而产生兴奋时，细胞膜内外表面离子的分布情况是。(4)如图所示表示三个通过突触连接的神经元。现于箭头处施加一强刺激，则能测到动作电位的位置是()14题图A.a和b处B.a，b和c处C.b，c，d和e处D.a，b，c，d和e处(5)当动作电位刚通过神经纤维，细胞膜又恢复为静息电位时，发生的离子移动主要是()A.K+经主动转运出膜外B.Na+经主动转运出膜外C.K+经被动转运入膜内D.Na+经被动转运入膜内15.如图，甲、乙图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，通过漏斗内外的水分子达到平均时的状态。甲图中：①为水，②为30%蔗糖溶液)(1)典型的渗透装置必须具备2个条件：①②(指明图中相应部位)(2)比较甲图中①和②处溶液浓度大小［］＞［］(3)甲图中：比较①和②水分子通过半透散扩膜速度是：［］→［］＞［］→［］15题图(4)若膜内外水分子运动达到平衡时，需测哪些物理量，才能求出此时的渗透压，请写出过程。(5)丙图中④的名称为，甲图中的③相当于丙图中的，它与丙图中相应结构的区别是。(6)若把根毛细胞放入30%蔗糖溶液中，它将出现，再放入清水中，它又出现。(7)若把根毛细胞放入90%蔗糖溶液中，它会出现什么变化?，过一段时间再放入清水中，此时根毛细胞与上题中放入的清水的变化一样吗?为什么?。(8)盐碱地上植物常出现萎蔫现象，其原因是。16.某旅游团乘车从西安出发，沿青藏公路行至西藏某地海拔4500米处，此时人们普遍出现呼吸急促、头晕眼花、浑身乏力等现象。请回答以下问题：(1)出现上述现象的主要生理原因是什么?(2)从人体血液循环系统角度来看，生活在该地区的人会逐步出现哪些适应性变化?(3)此时人体主要进行呼吸；还有呼吸，它的产物是，分子式为。(4)在这种条件下，人们携带的可乐易拉罐会出现什么现象?并估算易拉罐内外压强差是多少?(提示：大气压随海拔高度增加而减少的经验公式Pz＝Po×e-z/8000，e＝2.718)17.1999年3月北约对南联盟进行轰炸，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属中提炼U235以后的副产品，其主要成分为U238，比重为钢的2.5倍贫铀炸弹的最大穿甲厚度可达900mm，杀伤力极大，残留物可长期起作用。(1)常规炸弹最大穿甲深度可达100mm，弹头可穿过50个人的人墙，则同样形状的贫铀炸弹弹可穿达的人数达()A.100人B.200人C.400人D.800人(2)贫铀炸弹的放射性使生命体发生变异，导致癌症，白血病和产生小儿畸形等，这是由于射线的作用，导致生物产生异变的机制是。(3)残留物对环境可长期起影响作用，其原因是()A.爆炸的弹片存在放射性B.未炸的哑弹存在放射性C.铀的衰变速率很快D.铀的半衰期很长18.由于物理、化学知识渗透到生物学领域中，使人们对生命本质的认识已发展到分子水平，如图是放大倍数为2×104倍的电子显微镜拍摄的某动物细胞结构图。(1)试根据图片，测出该细胞核的实际直径大小约为：A.1.6×10-3mB.8×10-6mC.4×10-7mD.8×10-7m(2)细胞核中易被碱性染料染成深色的物质是，其成分是和.19.如图所示是以左心室为例，一个成年人一次血液循环中心室容积和压力变化的P—V曲线.成年人正常心跳每分钟约75次，左右心室收缩时射出的血量约为70mL，右心室对肺动脉在压力约为左心室的，据此估算心脏工作的平均功率。20.能引起人眼视觉效应的最小能量为10-18J,可见光的平均波长约为0.6/μm，普朗克恒量h=6.6×10-14J·s,参考上述知识回答下列问题：(1)引起视觉的部位()A.虹膜B.视网膜C.晶状体D.视觉中枢(2)人眼相当于一个光学系统()A.焦距不变的凸透镜B.焦距可变的凸透镜C.焦距不变的凹透镜 D.焦距可变的凹透镜(3)进入人眼的光子数为()A.1个B.3个C.30个D.300个(4)某同学因用眼不卫生患了近视眼，其明视距离约为17cm，那么该同学应配戴()A.焦距为50cm的凹透镜 B.焦距为10cm的凸透镜C.焦距为50cm的凸透镜 D.焦距为10cm的凹透镜21.利用γ射线辐射种子可以使其发生变异培育新品种。(1)这是利用了γ射线的()A.电离作用 B.贯穿作用C.物理化学作用 D.热作用(2)其变异的机理()A.基因重组 B.基因突变C.基因互换 D.染色体变异22.在医疗上，用放射性钴60放出的γ射线治疗肿瘤，其原理是利用了γ射线()A.电离作用，使肿瘤细胞转化 B.贯穿本领，导致基因突变C.高能量，杀死肿瘤细胞 D.热作用，减轻病人痛苦23.海豚有完善的声纳系统，它能在黑暗在海水中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代的无线电定位系统，它利用了自身发出的：()A.电磁波B.红外线C.次声波D.超声波能力训练参考答案1.(1)D(2)D2.D3.C4.(1)C(2)A5.(1)蓝紫；小(2)D(3)D6.(1)D(2)D(3)B(4)10n+147N→146C+11H146C→147N+0-1e7.(1)C(2)9.7×10-6红外线8.D9.向上植物的根受重力作用应激性10.(1)A(2)2×104(3)611.(1)1.4×103J(2)7×10212.(1)20%；O2；20%；O2(2)萌发的种子进行的是有氧呼吸；吸收CO2(3)水银柱既不升高也不降低；瓶中空气总的体积未变，压力未变。13.(1)D(2)2；314.(1)负