活动16 调查当地产生“热岛效应”的原因解析版

活动16调查当地产生“热岛效应”的原因随着社会和科技的发展，我们发现全球温度升高。人类在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。例如化石能源的大量利用时，产生了大量的内能，但其中相当一部分没有被利用，从而造成热污染，尤其在夏天的市中心的温度会高于周围的温度，这就是热岛效应。如今人们越来越关注能源和利用以及环境保护等问题了。开展——调查当地产生“热岛效应”的原因活动，既能有利于学生加深分析能源开发与利用对社会的发展的影响，提高学生的环保意识，又能利于提升学生跨学科综合运用知识解决实际问题能力。从能源的开发和利用出发，结合物理中能量转化、比热容、温度的测量方法和地理中下垫面特性等知识来探究产生“热岛效应”的原因。在活动过程中尝试找出影响“热岛效应”的主要因素，利用归纳法等方法进行推理，最终得出结论。在实践过程中，会用常见的温度计测量温度，并尝试发表自己的见解。初步形成正确的能源利用和环保观念，用物理和跨学科的思维分析与解决问题，具有节能环保、促进可持续发展的责任感。调查当地产生“热岛效应”的原因的设计是以“能量”主题为核心的关于物理学与社会发展的跨学科实践。在活动中，根据温度计的使用和正确测量温度的方法，结合物理学中的能力转化、比热容和地理中的相关知识来设计方案，通过归纳法或演绎法等方法进行跨学科问题的推理并获得结论。（1）测量市中心及周边的温度测量白天同一时间段市中心的温度和周边的温度，并记录数据于表格中。在保证安全的情况下测量夜晚同一时间段市中心和周边的温度，并记录数据于表格中。（2）进行数据分析地理：城市下垫面的材质，寻找比热容特点；城市中和郊区的能量转化；热源的来源：什么原因加剧了市区温度的升高；白天与夜晚的温差比较，比较熔热岛效应的强弱；从而推断冬季与夏季热岛效应的强弱。（3）数据分析展示、交流与评价探讨热岛效应产生的原因并提出缓解热岛效应的措施。能对该跨学科实践方案和实施过程以及结果进行解释，能与让人共同实施方案，合作较久，并撰写简单的活动报告。每名学生对各小组的成果进行科学性的评价。莱芜周边建有湿地公园、人工湖，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”，调节了气温，主要是因为水的（）温度低B.比热容大C.内能大D.热量大【答案】B【解答】解：莱芜周边建有湿地公园、人工湖，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是利用了水比热容大的性质，在相同质量的水和其他物质相比较时，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化最小。

故选：B。水的比热容比较大，下列现象中不属于利用水的这个特性的是（）供暖系统用循环热水来供给暖气春天农民育秧时，傍晚向秧田里灌水炎热的夏天，在教室地面上洒水降温在城市建设中，建造人工湖来减少热岛效应【答案】C【解答】解：A、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以冬天供暖系统使用热水循环供暖，故A不符合题意；

B、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗，故B不符合题意；

C、炎热的夏天，在室内地面上洒水，水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度，使人感到凉爽，不是利用水的比热容大的特点，故C符合题意；

D、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少，所以在城市建设中，建造人工湖来减少热岛效应，是利用了水的比热容较大的特性，故D不符合题意。

故选：C。西安灞桥区政府为了依托创建文明城市促进区域和谐发展，采取了一系列措施，对下列措施的解释正确的是（）夏天洒水车匀速行驶给路面洒水的过程——洒水车的动能不变学校路段禁止机动车鸣笛——可以完全消除学校周边的噪声城市内种植花草树木并建设水池公园等——不可以缓解“热岛效应”限制燃油车，鼓励电动车，倡导“无车日”——可以缓解“温室效应”【答案】D【解答】解：A．洒水车匀速洒水过程，质量变小，速度不变，动能变小，故A错误；

B．学校路段禁止机动车鸣笛，是在声源处减弱噪声，但不能消除噪声，故B错误；

C．城市种植花草树木并建设水池公园等，通过水蒸发吸热，缓解热岛效应，故C错误；

D．燃油车在使用时，排放的尾气中的二氧化碳等，会引起温室效应，所以鼓励电动车，倡导“无车日”，可缓解温室效应，故D正确。

故选：D。4.钢筋水泥都市给我们的生活带来方便的同时，也给我们带来诸多不便。比如，炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3～5℃，这就是热岛效应。请写出两条应对措施：①种草种树，以

（填“增加”或“减少”）水蒸气蒸腾；②修建人工湖，利用水的吸热本领

（填“强”或“弱”），来调节气温。【答案】增加；强【解答】解：种草种树，能增大水蒸气蒸腾作用，水汽化时会吸收热量，能降低周围的温度；

因为水的比热容较大，吸热能力强，相同质量的水和沙石比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以修建人工湖能有效调节温度。

故答案为：增加；强。5.我国许多城市中都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，在盛夏时期能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是因为水的比热容较

（选填“大”或“小”）。现有一人工湖湖水吸收一定热量，水温升高2℃，若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石＜c水），则砂石升高的温度将

2℃（填“大于”、“小于”或“等于”）。如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，是因为它们之间具有不同的

，如图所示，用

方式改变物体的内能。【答案】大；大于；温度；做功。【解答】解：（1）由于水的比热容大，吸热能力强，因此许多城市中都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能。

相同的热量使与砂石质量相同的水升高2℃，由于砂石的比热容小于水的比热容，据∆t=Q吸/cm可知，砂石升高的温度会高于2℃。

（2）发生热传递的条件是存在温度差，因此如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，是因为它们之间具有不同的温度。

（3）图中两只手相互搓变暖过程中克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能。

故答案为：大；大于；温度；做功。6.小明利用水和煤油探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，操作如下：

（1）实验中选用两个相同的装置加热，目的是使水和煤油在相等时间内

；

（2）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随时间变化的图象，由图象可知，水的温度随时间变化的图象是

（选填“a”或“b”），煤油的比热容为

；

（3）不同物质吸热的多少是通过

（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的；这种研究方法是

；

（4）在相同条件下用相同的电加热器分别给水和煤油加热，要使水和煤油升高相同的温度，对

（选填“水”或“煤油”）加热的时间更长；

（5）下列现象中不能用比热容知识来解释的是

。

A．春天的夜晚，农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏

B．炎热的夏天常常在教室的地面上洒水

C．城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温

D．汽车发动机的冷却循环系统用水做冷却【答案】（1）吸收的热量相同；（2）a；2.1×103J/（kg•℃）；（3）加热时间；转换法；（4）水；（5）B。【解答】解：（1）选用相同的电加热器，加热时间相同，放出的热量相同，从而保证物质吸收的热量相同，故选用相同的电加热器目的是：使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量。

（2）根据图乙可知：在质量和升高温度相同时，a物质的加热时间长，说明a物质吸收的热量比乙物质吸收的热量多，则物质a的吸热能力强，故a是水。

在质量和升高温度相同时，水的加热时间是煤油加热时间的2倍，则水吸收的热量是煤油吸收热量的2倍，在质量和升高温度相同的情况下，比热容与吸收的热量成正比，

所以，煤油的比热容为：c煤油=1/2c水=1/2×4.2×103J/（kg•℃）=2.1×103J/（kg•℃）；

（3）选用相同的电加热器，加热时间相同，物质吸收的热量相同，实验中通过加热时间来反映物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；

（4）因水的比热容大（即水的吸热能力强），在相同条件下用相同的电加热器分别给水和煤油加热，要使水和煤油升高相同的温度，由Q=cmΔt可知，水吸收的热量多，则对水加热的时间更长；

（5）A．春天的夜晚，农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，夜晚放出相同的热量后温度变化量较小，可以避免夜晚的低温冻坏秧苗，故A不符合题意；

B．炎热的夏天常常在教室的地面上洒水，利用的是水蒸发吸热，故B符合题意；

C．城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，白天吸收相同的热量后温度升高的较小，可以减弱“热岛效应”，故C不符合题意；

D．汽车发动机的冷却循环系统用水做冷却，是因为水的比热容较大，在质量和温度变化量一定时，水吸收的热量更多，冷却效果更好，故D不符合题意。

故选：B。

故答案为：（1）吸收的热量相同；（2）a；2.1×103J/（kg•℃）；（3）加热时间；转换法；（4）水；（5）B。7.气温变化与人类生活全球变暖给人们生活带来了许多灾难，人们必须控制全球温度上升的速度。世界上很多城市的气温都比周围郊区的高，特别是在晴朗无风的夜晚，有时会相差4～5℃，这种现象叫做“热岛效应”。为了缓解“热岛效应”，人们往往会采取控制空调温度、绿色出行、合理规划建筑、加强城市绿化与水系建设等措施。请回答：

（1）有时很多城市的气温都与周围郊区相差4～5℃，其中5℃读作

。

（2）如图是录得某城市和其郊区某天的气温随时间变化图像，其中反映城市当天气温的曲线是

；（选填“A”或“B”）

（3）小明到郊区研学，一阵风吹来感觉到凉快，这是因为

；

（4）如果要通过加强城市绿化与水系建设来缓解“热岛效应”，下列具体做法不能实现的是

；

A.建人工湖

B.植树造林

C.密集建楼

（5）绿色出行能降低出行中的能耗和污染，减弱热岛效应，如：（写一种情况即可）。【答案】（1）5摄氏度；（2）B；（3）身上水分蒸发吸收热量；（4）C；（5）减少使用私家车次数。【解答】解：（1）5℃读作5摄氏度；

（2）建筑群、马路中的砂石、水泥的比热容小，相同质量的水和其它物质比较，在相同日照条件下，温度上升更明显；反映城市当天气温的曲线是B；

（3）一阵风吹来感觉到凉快，是身上水分蒸发吸收热量；

（4）AB、水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，在相同日照条件下，水升高的温度低，建人工湖和植树造林可以缓解“热岛效应”，故AB错误；

C、密集建楼。水泥的比热容小，相同质量的水和其它物质比较，在相同日照条件下，温度上升更明显，不可以缓解“热岛效应”，故C正确；

故选：C；

（5）绿色出行能降低出行中的能耗和污染，减弱热岛效，减少使用私家车次数、尽量步行、骑自行车或多乘公交车和地铁等公共交通工具出行。

故答案为：（1）5摄氏度；（2）B；（3）身上水分蒸发吸收热量；（4）C；（5）减少使用私家车次数。8.热岛效应如今的人们会感觉到城市的温度高于郊区，这就是常说的热岛效应。分析城市“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具、电气设备和人群排放大量的热量；二是建筑群、马路中的矿石、水泥，在相同的日照条件下温度上升更明快；三是城区内自然水域的面积小，水的蒸发少，降温作用减弱；四是城区内楼群林立，难以形成空气对流。

为了改善城市的人居环境，人们应采取一些有效的措施，例如植树造林，提高资源利用率，更多地利用太阳能、水能、风能，都可以控制环境的热污染。

（1）在我国，随着轿车大量的走进家庭，热污染更加严重。汽油机是工农业生产中常用的热机，小白同学阅读了某型号汽车发动说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为

%，汽油的热值为4.6×107J/kg,则在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放热

J，这些热量通过该汽油机转化的能对外做有用功

J；汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m的汽油，能使汽车前进的距离s=（用给出物理量的符号表示距离s的表达式，汽油的热值在本小题中用q表示）。

（2）建筑群、马路中的矿石、水泥的

小，在相同的日照条件下温度上升更明显。

（3）城区某处湿地路灯采用风能、太阳能路灯照明，太阳能电池板将

能转化成

，减少对环境的热污染。【答案】（1）30；9.2×107；2.76×107；10；30％mq/F

；（2）比热容；（3）太阳；电能。【解答】解：（1）由图可知，输出有用功所占总能量的百分比为：100%-33%-30%-7%=30%，

所以该内燃机的效率为η=30%