2012高考物理聯(lián)系實際類問題研究.doc

《2012高考物理聯(lián)系實際類問題研究.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2012高考物理聯(lián)系實際類問題研究.doc（25頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2012高考物理聯(lián)系實際類問題研究 “聯(lián)系實際類”試題難點特征： 1．題目信息量大，文字敘述多，題干長。讓人一看就感到費力難解。 2．物理情景新穎，與常規(guī)的物理情景相比讓考生感到不知從何處下手。 3．物理模型難以建立。 4．開放性問題往往對數(shù)學方法有依賴。有的題目用到的數(shù)學方法不常用難以遷移。 5．自己的知識和方法積累不夠從而造成做題困難。 “聯(lián)系實際類”試題難點特征與應(yīng)對策略 1．試題信息量大文字敘述多，題干長。給人第一印象就是費力難解。 應(yīng)對策略 （1） 要有成熟的考試心理和一定的承受能力 聯(lián)系實際類試題的物理模型往往較為簡單，大部分文字只是基于生活背景和科技事件完整性、嚴密性的必要表達。這類試題往往是起點高但落點低，只要運用學過的對應(yīng)物理知識即可順利解決， 【案例】（2010北京）23．（18分）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場EH，同時產(chǎn)生霍爾電勢差UH。當電荷所受的電場力和洛倫茲力處處相等時，EH和UH達到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。 a b c f B I I d UH l 圖1 永磁體（共m個） 霍爾元件 圖2 UH O t P P-1 1 3 2 4 圖3 ⑴設(shè)半導體薄片的寬度（c、f間距）為l，請寫出UH和EH的關(guān)系式；若半導體材料是電子導電的，請判斷圖1中c、f哪端的電勢高； ⑵已知半導體薄片內(nèi)單位體積中導電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請導出霍爾系數(shù)RH的表達式、（通過橫截面積S的電流I=nevS，其中v是導電電子定向移動的平均速率）； ⑶圖2是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈動信號圖像如圖3所示。 a．若在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請導出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達式。 b．利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除此之外，請你展開“智慧的翅膀”，提出另一個實例或設(shè)想。 23．⑴UH=EHl c端電勢高 ⑵RH= ⑶a． b．略 （2） 要有良好閱讀習慣和審題技巧 審題就是弄清題目的含義，了解題目所涉及的物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)和物理過程，明確題目的已知條件和所求物理量，是解題者對題目信息的發(fā)現(xiàn)、辨認、轉(zhuǎn)譯的過程。一般說來，首先要對題目的文字和附圖閱讀兩遍．讀題時要先粗后細，由整體到局部再回到整體．即應(yīng)先對題目有一個粗糙的總體認識然后再細致考察各個細節(jié)，最后對問題的整體建立起一幅比較清晰的物理圖象． 審題的幾個技巧 ①學會畫草圖。畫草圖是審題過程中必不可少的重要步驟。邊讀題邊畫過程草圖實際上是思考分析的物理思維過程。畫草圖能把題目所給的文字敘述變成形象的圖示，有助于弄清題意，找到解答的途徑?？梢哉f畫草圖既是審題過程中必不可少的重要步驟，也是降低題目難度的重要物理手段，善于畫草圖是一個同學成為物理高手的標志。 【案例】（2011）北京23．（18分）利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。如圖所示的矩形區(qū)域ACDG（AC邊足夠長）中存在垂直于紙面的勻強磁場，A處有一狹縫。離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運動到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集。整個裝置內(nèi)部為真空。 離子源 加速電場 狹縫 D C G A B q 已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2（m1>m2），電荷量均為q。加速電場的電勢差為U，離子進入電場時的初速度可以忽略，不計重力，也不考慮離子間的相互作用。 ⑴求質(zhì)量為m1的離子進入磁場時的速率v1； ⑵當磁感應(yīng)強度的大小為B時，求兩種離子在GA邊落點的間距s； ⑶在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實際裝置中狹縫具有一定寬度。若狹縫過寬，可能使兩束離子在GA邊上的落點區(qū)域交疊，導致兩種離子無法完全分離。 設(shè)磁感應(yīng)強度大小可調(diào)，GA邊長為定值L，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在A處。離子可以從狹縫各處射入磁場，入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場。為保證上述兩種離子能落在GA邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度。 23． ⑴ ⑵（提示：s是兩種離子在磁場中運動的軌道直徑之差） D C G A B L-d L-2d ⑶（提示：質(zhì)量為m1的離子軌道直徑最大為L-d；落到收集器上最右端的位置到CA的距離也為L-d；為了不交疊，質(zhì)量為m2的離子軌道直徑最大為L-2d。由和）兩式左右分別相除，可得結(jié)論。） ②邊畫邊寫。有時反復讀題也不能找到難點的突破口，但是若在畫草圖的同時寫出各個過程滿足的關(guān)系（或規(guī)律方程），并適時地推理計算，往往難點就會逐步化解，因為一些題目只有通過計算才能看出題目隱含條件。 【案例】（2011年高考浙江理綜卷）如圖甲所示，靜電除塵裝置中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料。圖乙是裝置的截面圖，上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連。質(zhì)量為m、電荷量為-q、分布均勻的塵埃以水平速度v0進入矩形通道，當帶負電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時被收集。通過調(diào)整兩板間距d可以改變收集效率η。當d=d0時η為81%（即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集）。不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用。 ⑴求收集效率為100%時，兩板間距的最大值dm； ⑵求收集率η與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系； ⑶若單位體積內(nèi)的塵埃數(shù)為n，求穩(wěn)定工作時單位時間下板收集的塵埃質(zhì)量ΔM/Δt與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系，并繪出圖線。 L d b v0 圖甲 + + + + + + + L d 接地線 圖乙 v0 1 根據(jù)題意， （理解物理語言的含義，發(fā)現(xiàn)隱含條件。把握臨界狀態(tài)的含義，提取有用物理信息，）當d=d0時η為81%（即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集）。 設(shè)塵埃恰好全部到達下板時對應(yīng)的板間距離為dm，則， 由以上兩式可得結(jié)論dm=0.9d0 2 當d≤0.9d0時，η=100%； 當d > 0.9d0時，設(shè)與d對應(yīng)的效率為η，則， O d ΔM Δt 0.9nmbd0v0 0.9d0 與比較就會發(fā)現(xiàn)ηd2是一個常量，因此ηd2=0.81 d02， 所以 3 當d≤0.9d0時，， 當d > 0.9d0時， 時間Δt內(nèi)通過除塵裝置的總體積是V=bdv0Δt，其中進入的塵?？傎|(zhì)量ΔM ′= nm (bdv0Δt)，再根據(jù)收集率η，可得結(jié)論。 圖線如圖所示。 ③善于拆分過程。一些大題難題過程較多，甚至涉及多個物體多個過程，此時若是能耐心地拆分過程將顯得特別重要。多物體的復雜物理過程往往可以按時間先后或空間順序，將其分解為幾個簡單具體的子過程，而子過程都是來源于課本上考生所熟悉的物理模型。所以，在分析綜合題時要注意物理過程的階段性、聯(lián)系性和規(guī)律性。 階段性——將題目涉及的整個過程恰當?shù)貏澐譃槿舾呻A段； 聯(lián)系性——找出各階段之間什么物理量聯(lián)系，以及各個階段的鏈接點（即臨界點）； 規(guī)律性——明確每個階段分別遵循什么物理規(guī)律。 ④理解物理語言的含義，發(fā)現(xiàn)隱含條件。審題時，對一些隱含著某種條件的關(guān)鍵字眼，特別要引起重視。如：“彈性碰撞”意味著相互作用的物體系滿足動量守恒和機械能守恒兩個規(guī)律；“輕”繩、“輕”棒、“輕質(zhì)”滑輪，意味著質(zhì)量不計；“緩慢”移動或“緩慢”轉(zhuǎn)動，意味著物體的速度和加速度均不計，可以當成平衡狀態(tài)；電場中的“電子、質(zhì)子和離子”等微觀粒子，重力忽略不計；電場中“懸浮”的帶電粒子，電場力恰好與重力平衡；復合場中帶電粒子作“勻速圓周運動”，則電場力與重力平衡，洛侖茲力恰好提供向心力；兩個“完全相同的導體小球”相接觸，分開后所帶電量相等，等等。 ⑤把握臨界狀態(tài)的含義。例如物體沿可動的斜面或曲面到達“最高點”時，物體與斜面或曲面的相對速度為零；子彈“恰好”穿透木塊，意味著子彈穿出木塊時相對速度為零；木塊沉入水中“最深”處，速度為零；物體在粗糙斜面或水平面上“即將”滑動時，靜摩擦力達到最大值；物體即將與接觸面脫離瞬間，彈力為零，等等。 2．物理情景新穎，與常規(guī)的物理情景相比讓考生感到不知從何處下手。（不知所措，無從下手——迷失方向） 應(yīng)對策略：尋找中心問題——物理模型（對誰、經(jīng)歷什么過程） 此類題要求學生在理會題意的基礎(chǔ)上，對題給信息進行分析判斷，根據(jù)問題的要求和解答目標排除次要因素，抓住主要的物理條件和關(guān)系，以及主要的物理過程和情境，把問題與物理知識聯(lián)系起來，將實際問題簡化、抽象為恰當?shù)奈锢砟Ｐ?，用所學過的知識和方法給予解決。 具體思維過程： ① 具體科學技術(shù)問題 ② 提取物理信息 ③ 屬于哪一類物理知識范圍 ④ 構(gòu)建物理模型 ⑤ 應(yīng)用對應(yīng)的物理規(guī)律 ⑥ 解決有關(guān)問題 ⑦ 對物理結(jié)果進行說明 【案例】（2006北京24）磁流體推進船的動力來源于電流與磁場間的相互作用。圖1是在平靜海面上某實驗船的示意圖，磁流體推進器由磁體、電極和矩形通道（簡稱通道）組成。如圖2所示，通道尺寸a＝2．0m、b＝0．15m、c＝0．10m。工作時，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B＝8．0T的勾強磁場；沿x軸負方向加勻強電場，使兩金屬板間的電壓U＝99．6V；海水沿 y軸方向流過通道。已知海水的電阻率＝0．20m。 （1）船靜止時，求電源接通瞬間推進器對海水推力的大小和方向。 （2）船以vs＝5．0m/s的速度勻速前進。若以船為參照物，海水以5．0m/s的速率涌入進水口，由于通道的截面積小于進水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd＝8．0m/s。求此時兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U感； （3）船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓按U/＝U－U感由計算，海水受到電磁力的80％可以轉(zhuǎn)化為對船的推力。當船以vs＝5．0m/s的速度勻速前進時，求海水推力的功率。 【分析】通過讀題，考生要從知識歸屬開始逐級分類，看此類題屬于哪一部分知識體系，再看其屬于什么哪一類物理問題，然后逐步向已有的物理模型靠近。 ① 具體科學技術(shù)問題 → 磁流體推進船 ② 提取物理信息 → 電流與磁場間的相互作用，安培力提供動力 ③ 屬于哪一類物理知識范圍 → 電流受磁場作用力 ④ 構(gòu)建物理模型 → 通電導體在磁場中受安培力 ⑤ 應(yīng)用對應(yīng)的物理規(guī)律 → 安培力公式 ⑥ 解決有關(guān)問題→計算安培力、感應(yīng)電動勢、功率 ⑦ 對物理結(jié)果進行說明 → 對結(jié)果進行表述 【解答】(1)通道內(nèi)海水的電阻， 兩金屬板間的電壓后形成的電流 根據(jù)安培力計算公式得推進器對海水推力的大小 方向沿y軸正方向． (2)兩金屬板間的感應(yīng)電動勢根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得 (3)通道中海水兩側(cè)的電壓按U/=U-U感=90V 此時通道中的電流為 這時的安培力 海水推力的功率  3．物理模型難以建立。 應(yīng)對策略：首先從物理情景本身的物理知識歸屬開始逐級分類，看此類題屬于哪一部分知識體系，再看其屬于什么哪一類物理問題，然后逐步向已有的物理模型靠近，從而確定方向找準突破口。 做每一道試題都要建立“對象模型”和 “過程模型” 從物理學的角度看，所謂“建?！保褪菍⑽覀冄芯康奈锢韺ο蠡蛭锢磉^通過抽象、理想化、簡化和類比等方法形成物理模型。它是一種重要的科學思維方法，通過對物理現(xiàn)象及其本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律的探索，達到認識自然的目的。 要想在高考中很快通過閱讀、分析建立模型，應(yīng)該在平時就積累物理模型的建模經(jīng)驗。物理模型一般分為兩類，一是物理對象“模型”，如物理學中質(zhì)點、點電荷、單擺、彈簧振子、單擺、彈簧振子、理想氣體、帶電粒子等等，即是對物理對象的“理想模型”。二是物理過程“模型”,如勻速直線運動、勻變速直線運動、勻變速曲線運動、勻速圓周運動（非勻變速運動）、簡諧運動、簡諧波、電磁感應(yīng)等等，即是對物理過程的“理想模型”。  【案例】（2008北京卷23題）風能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風力發(fā)電機是將風能（氣流的動能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等，如圖所示。 （1）利用總電阻R=10Ω的線路向外輸送風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能。輸送功率P0=300kW，輸電電壓U=10kV，求導線上損失的功率與輸送功率的比值； （2）風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風力發(fā)電機可接受風能的面積。設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為v，風輪葉片長度為r。求單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能Pm； 在風速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風輪機單位時間內(nèi)接受的風能，簡述可采取的措施。 （3）已知風力發(fā)電機的輸出功率P與Pm成正比。某風力發(fā)電機在風速v1=9ｍ/ｓ時能夠輸出的電功率P1=540kＷ。我國某地區(qū)風速不低于v2=6ｍ/s的時間每年約為5000小時，試估算這臺風力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時。 【分析】此題為風力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化問題，歸結(jié)為動力學體系中單個質(zhì)點運動問題，即“單個質(zhì)點”運動的動能轉(zhuǎn)化為電能。但是很多同學不能把某一段時間t內(nèi)的“風”抽象為一個“質(zhì)點”從而無從下手，束手待斃。所以本題的建模能力尤為重要，應(yīng)該把“一段時間 t內(nèi)通過風輪機葉片的空氣”看做“一個物體”，建立質(zhì)點模型利用能量守恒解決此題。 對象模型：質(zhì)點 過程模型：勻速直線運動 內(nèi)在規(guī)律：動能轉(zhuǎn)化為電能 【解答】（1）P損=R=10= 9 kW 比值： ==0.03 （2）中單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能Pm，實際上也是機械功率。 Pm===()v2=mv2 其中：m=ρvtπr2 ∴ Pm=mv2=(ρvtπr2)v2=πρr2v3 采取如：增大風輪機葉片長度、安裝 調(diào)向裝置保持風輪機正面迎風等。 （3）∵ == ∴ P2=P1=540=160 kW 【案例】（2007北京卷23題）23、（18分）環(huán)保汽車將為2008年奧運會場館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3103 kg。當它在水平路面上以v＝36 km/h的速度勻速行駛時，驅(qū)動電機的輸入電流I＝50 A，電壓U＝300 V。在此行駛狀態(tài)下 ⑴求驅(qū)動電機的輸入功率P電； ⑵若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10 m/s2）； ⑶設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計算結(jié)果，簡述你對該設(shè)想的思考。 已知太陽輻射的總功率P0＝41026 W，太陽到地球的距離r＝1.51011 m，太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。 第三問： 對象模型：太陽（輻射能量） 過程模型：光線垂直球面沿直線傳播 內(nèi)在規(guī)律：能量均勻分布在球面上（能量與面積成正比） 23、⑴驅(qū)動電機的輸入功率 ⑵在勻速行駛時 汽車所受阻力與車重之比 。 ⑶當陽光垂直電磁板入射式，所需板面積最小，設(shè)其為S，距太陽中心為r的球面面積 若沒有能量的損耗，太陽能電池板接受到的太陽能功率為，則 設(shè)太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為P， 由于，所以電池板的最小面積 分析可行性并提出合理的改進建議。 4．開放性問題往往對數(shù)學方法有依賴。有的題目用到的數(shù)學方法不常用難以遷移。 應(yīng)對策略：要有熟練的數(shù)學技巧和數(shù)理結(jié)合意識，公式應(yīng)用的條件意識。 高考物理試題的解答離不開數(shù)學知識和方法的應(yīng)用，借助物理知識滲透考查數(shù)學能力是高考命題的永恒主題?？梢哉f任何物理試題的求解過程實質(zhì)上是一個將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題經(jīng)過求解再次還原為物理結(jié)論的過程。 物理解題運用的數(shù)學方法通常包括方程(組)法、數(shù)學比例法、數(shù)列極值法、三角函數(shù)法、幾何(圖形輔助)法、圖象求解法、導數(shù)微元法等，而物理計算題往往用到數(shù)學歸納法，以及等差數(shù)列求和公式法和等比數(shù)列求和求和公式法。 【案例】（2009北京）23．（18分）單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡稱流量）。有一種利用電磁原理測量非磁性導電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成。 傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。當導電液體流過測量管時，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q。設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B。 （1）知D=0.40m，B=2.510-3T，Q=0.12m3/s。試求E的大小（π取3.0）； a c B D v 液體入口 測量管 通電線圈 測量管軸線 接電源 液體出口 通電線圈 顯示儀器 （2）一新建供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值，但實際顯示卻為負值。經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，即液體由測量管出水口流入，從入水口流出。因水已加壓充滿管道，不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮啽惴椒ǎ? （3）顯示儀表相當于傳感器的負載電阻，其阻值記為R。a、c間導電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響。  23．⑴E=1.010-3V ⑵能使儀表顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ǎ啽?、合理即可。如：改變通電線圈中電流的方向，使磁場反向；或?qū)鞲衅鬏敵龆藢φ{(diào)接入顯示儀表。 ⑶，增大R使R>>r，則U≈E，可以降低液體電阻率變化對流量示數(shù)的影響。 【案例】（2010北京卷24）雨滴在穿過云層的過程中，不斷與漂浮在云層中的小水珠相遇并結(jié)合為一體，其質(zhì)量逐漸增大?，F(xiàn)將上述過程簡化為沿豎直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始質(zhì)量為m0，初速度為v0，下降距離l后與靜止的小水珠碰撞且合并，質(zhì)量變?yōu)閙1。此后每經(jīng)過同樣的距離l后，雨滴均與靜止的小水珠碰撞且合并，質(zhì)量依次變?yōu)閙2、m3……mn……（設(shè)各質(zhì)量為已知量）。不計空氣阻力。 （1）若不計重力，求第n次碰撞后雨滴的速度vn′； （2）若考慮重力的影響， a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn′； b.求第n次碰撞后雨滴的動能； 【分析】此題中，物理情景不斷重復著相互碰撞這一過程，碰撞規(guī)律相同，只是物理量的大小在變化，所以此類問題必不可少地應(yīng)用數(shù)學歸納法。 【解析】（1）不計重力，全過程中動量守恒， 得： （2）若考慮重力的影響，雨滴下降過程中做加速度為g的勻加速運動，碰撞瞬間動量守恒 a. 第1次碰撞前 第1次碰撞后 ① b. 第2次碰撞前 利用①化簡得： ② 第2次碰撞后 利用②得： 同理，第3次碰撞后 ………… 第n次碰撞后 動能 5．自己的知識和方法積累不夠從而造成做題困難。 應(yīng)對策略：要研究一些有應(yīng)用背景的試題，積累物理情景和對應(yīng)的物理方法，熟練物理模型、物理規(guī)律和物理方法。 例如：磁場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用 1、速度選擇器 例題1．如圖9-4-1所示，兩平行金屬板中有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，帶正電的粒子（不計粒子的重力）從兩板中央垂直電場、磁場入射．它在金屬板間運動的軌跡為水平直線，如圖中虛線所示．若使粒子飛越金屬板間的過程中向上板偏移，則可以采取下列的正確措施為： A．使入射速度減小 　　 B．使粒子電量減小 C．使電場強度增大 　　 D．使磁感應(yīng)強度增大 2、回旋加速器 例題2．回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖9-4-3所示.它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出．如果用同一回旋加速器分別加速氚核（）和α粒子（）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有： A．加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大 B．加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小 C．加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小 D．加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大 3、質(zhì)譜儀 例題3．右圖是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速（在A點初速度為零）后，進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分別打在感光板S上的x1、x2處。右圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則：[ ] A．a(chǎn)的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量 B．a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量 C．a(chǎn)運動的時間大于b運動的時間 D．a(chǎn)的比荷（q a /ma）大于b的比荷（qb /mb） 4、磁流量計 例題4. 為了測量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如右圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U．若用Q表示污水流量 (單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是：[ ] A．若污水中正離子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢高 B．前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，與哪種離子多無關(guān) C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大 D．污水流量Q與電壓U成正比，與a、b有關(guān) 5、霍爾效應(yīng) 例題5． 如右圖所示，厚度為h，寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側(cè)面A和下側(cè)面 A’之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U=kIB/d．式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)．上圖中 板（填A(yù)或A/）電勢高。 6、磁強計 例題6． 磁強計實際上是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感強度B的儀器．其原理可解釋為：如右圖所示一塊導體接上a、b、c、d四個電極，將導體放在勻強磁場之中，a、b間通以電流I，c、d間就會出現(xiàn)電勢差，只要測出c、d間的電勢差U，就可測得B。設(shè)導體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為 n，則B的大小為_____________。 7、磁流體發(fā)電機 例題7． 如右圖所示為磁流體發(fā)電機示意圖．其中兩極板間距d＝20cm，磁場的磁感應(yīng)強度B=5T，若接入額定功率 P＝100 W的燈泡，燈泡正好正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時的電阻R＝400 Ω．不計發(fā)電機內(nèi)阻，求：（1）等離子體的流速多大？（2）若等離子體均為一價離子，則每秒鐘有多少個什么性質(zhì)的離子打在下極板 潮汐發(fā)電 24．（20分）“潮汐發(fā)電”是海洋能利用中發(fā)展最早、 大海 渦輪機 水壩 水庫 圖3 圖1 圖2 θ 規(guī)模最大、技術(shù)較成熟的一種方式。某海港的貨運碼頭，就是利用“潮汐發(fā)電”為皮帶式傳送機供電，圖1所示為皮帶式傳送機往船上裝煤。本題計算中取sin18o=0.31，cos18o=0.95，水的密度ρ =1.0103kg/m3，g=10m/s2。 （1）皮帶式傳送機示意圖如圖2所示, 傳送帶與水 平方向的角度θ = 18o，傳送帶的傳送距離為L = 51.8m，它始終以v = 1.4m/s的速度運行。在傳送帶的最低點，漏斗中的煤自由落到傳送帶上（可認為煤的初速度為0），煤與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ = 0.4。求：從煤落在傳送帶上到運至傳送帶最高點經(jīng)歷的時間t； （2）圖3為潮汐發(fā)電的示意圖。左側(cè)是大海，中間 有水壩，水壩下裝有發(fā)電機，右側(cè)是水庫。當漲潮到海平面最高時開閘，水由通道進入海灣水庫，發(fā)電機在水流的推動下發(fā)電，待庫內(nèi)水面升至最高點時關(guān)閉閘門；當落潮到海平面最低時，開閘放水發(fā)電。設(shè)某潮汐發(fā)電站發(fā)電有效庫容V =3.610 6m3，平均潮差Δh = 4.8m，一天漲落潮兩次，發(fā)電四次。水流發(fā)電的效率η1 = 10％。求該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P； （3）傳送機正常運行時，1秒鐘有m = 50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。帶動傳送帶的電動機將輸入電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率η2 = 80%，電動機輸出機械能的20%用來克服傳送帶各部件間的摩擦（不包括傳送帶與煤之間的摩擦）以維持傳送帶的正常運行。若用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機供電，能同時使多少臺這樣的傳送機正常運行？ m′g N f 24．（20分） 解：（1）煤在傳送帶上的受力如右圖所示 （1分） 根據(jù)牛頓第二定律 μm′gcosθ– m′gsinθ = m′a （1分） 設(shè)煤加速到v需要時間為t1 v = at1 t1 = 2s （1分） 設(shè)煤加速運動的距離為s1 v2 = 2as1 s1 = 1.4m （1分） 設(shè)煤勻速運動的時間為t2 L – s1 = vt2 t2 = 36s?。?分） 總時間 t = t1 + t2 = 38s （1分） （2）一次發(fā)電，水的質(zhì)量 M = ρV = 3.6109kg （1分） 重力勢能減少 EP = Mg （1分） 一天發(fā)電的能量 E = 4 EP10 % （2分） 平均功率 （1分） 求出 P = 400kW （1分） （3）一臺傳送機，將1秒鐘內(nèi)落到傳送帶上的煤送到傳送帶上的最高點 煤獲得的機械能為 E機= （1分） 傳送帶與煤之間因摩擦產(chǎn)生的熱 Q = （1分） 煤與傳送帶的相對位移 m （1分） 設(shè)同時使n臺傳送機正常運行，根據(jù)能量守恒 P80%80% = n（+）（3分） 求出 n = 30臺 　 （2分） 評分標準：若僅列出一個能量守恒方程，方程全對給5分，若方程有錯均不給分。 太陽帆 23．（18分）光子具有能量，也具有動量。光照射到物體表面時，會對物體產(chǎn)生壓強。這就是“光壓”。光壓的產(chǎn)生機理如同氣體壓強；大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強。設(shè)太陽光中每個光子的平均能量為E，太陽光垂直照射地球表面時，在單位面積上的輻射功率為P0。已知光速為c，則光子的動量為E/c。求： （1）若太陽光垂直照射在地球表面，則時間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太陽光的總能量及光子個數(shù)分別是多少？ （2）若太陽光垂直照射到地球表面，在半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi)被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量變化可忽略不計），則太陽光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓（用I表示光壓）是多少？ 20090410 （3）有科學家建議利用光壓對太陽帆的作用作為未來星際旅行的動力來源。一般情況下，太陽照射到物體表面時，一部分會被反射，還有一部分被吸收。若物體表面的反射系數(shù)為，則在物體表面產(chǎn)生的光壓是全反射時產(chǎn)生光壓的倍。設(shè)太陽帆的反射系數(shù)，太陽帆為圓盤形，其半徑r=15m，飛船的總質(zhì)量m=100kg，太陽光垂直照射在太陽帆表面單位面積上的輻射功率P0=1.4kW，已知光速c=3.0108m/s。利用上述數(shù)據(jù)并結(jié)合第（2）問中的結(jié)論，求太陽帆飛船僅在上述光太的作用下，能產(chǎn)生的加速度大小是多少？不考慮光子被反射前后的能量變化。（保留2位有效數(shù)字） 20090410 23．（18分） （1）時間t內(nèi)太陽光照射到面積為S的圓形區(qū)域上的總能量 2分 解得 1分 照射到此圓形區(qū)域的光子數(shù) 2分 解得 1分 （2）因光子的動量 則到達地球表面半徑為r的圓形區(qū)域的光子總動量 1分 因太陽光被完全反射，所以時間t內(nèi)光子總動量的改變量 2分 設(shè)太陽光對此圓形區(qū)域表面的壓力為F，依據(jù)動量定理 1分 太陽光在圓形區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓 1分 解得 1分 （3）在太陽帆表面產(chǎn)生的光壓 對太陽帆產(chǎn)生的壓力 2分 設(shè)飛船的加速度為a，依據(jù)牛頓第二定律 1分 解得 2分 電磁驅(qū)動或電磁緩沖 24．（20分）圖16虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，在緩沖車的底板上沿車的軸線固定有兩個足夠長的平行絕緣光滑導軌PQ、MN，在緩沖車的底部還安裝有電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導軌平面的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B。在緩沖車的PQ、MN導軌內(nèi)有一個由高強度材料制成的緩沖滑塊K，滑塊K可以在導軌上無摩擦地滑動，在滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab的邊長為L。緩 沖車的質(zhì)量為m1（不含滑塊K的質(zhì)量），滑塊K的質(zhì)量為m2。為保證安全，要求緩沖車廂能夠承受的最大水平力（磁場力）為Fm，設(shè)緩沖車在光滑的水平面上運動。 （1）如果緩沖車以速度v0與障礙物碰撞后滑塊K立即停下，請判斷滑塊K的線圈中感應(yīng)電流的方向，并計算感應(yīng)電流的大??； （2）如果緩沖車與障礙物碰撞后滑塊K立即停下，為使緩沖車廂所承受的最大磁場力不超過Fm。求緩沖車運動的最大速度； （3）如果緩沖車以速速v勻速運動時，在它前進的方向上有一個質(zhì)量為m3的靜止物體C，滑塊K與物體C相撞后粘在一起，碰撞時間極短。設(shè)m1=m2=m3=m，在cd邊進入磁場之前，緩沖車（包括滑塊K）與物體C已達到相同的速度，求相互作用的整個過程中線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱。 24．（20分） （1）由右手定則判斷出感應(yīng)電流的方向是abcda（或逆時針） 2分 緩沖車以速度碰撞障礙物后滑塊K靜止，滑塊相對磁場的速度大小為 1分 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 1分 線圈中感應(yīng)電流 1分 解得 1分 （2）設(shè)緩沖車的最大速度為，碰撞后滑塊K靜止，滑塊相對磁場的速度大小為。 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 1分 線圈中的電流 1分 線圈ab邊受到的安培力 2分 依據(jù)牛頓第三定律，緩沖車廂受到的磁場力 1分 依題意 解得 2分 （3）設(shè)K、C碰撞后共同運動的速度為，由動量守恒定律 2分 設(shè)緩沖車與物體C共同運動的速度為 2分 由動量守恒定律 2分 設(shè)線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱為Q，依據(jù)能量守恒 解得 1分