高考物理专题讲座：新型题解法二.ppt

新型题解法二,二、阅读材料题,1.新概念：要理解。,2.新规律：不用理解，只要知道每个量表示什么。,3.等量关系：列方程用的。,4.理想化条件。,例1：磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感应强度，是磁导率，在空气中为一已知常数，为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出拉力F，如图所示，因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B。,B2/2，,解：,F所作的功：,间隙中磁场的能量：,Al,Fl,例2：劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，现若将图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气膜后，从上往下观察到的干涉条纹,例3设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务，乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱，如图所示。为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度。已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功WmgR（1R/r），返回舱与人的总质量为m，火星表面的重力加速度为g ，火星的半径为R，轨道舱到火星中心的距离为r，不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响，则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少动能才能返回轨道舱？,轨道舱GMm0/r2m0v2/r,v2GM/r,对返回舱Wmv2/2Ek0,Ek0mv2/2W,mGM/2rmgR(1R/r),mR2g/2rmgR(1R/r),mgR(1R/2r),例4：下图为一测量灯泡发光强度的装置，AB是一个有刻度的底座两端可装两个灯泡，中间带一标记的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同。已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。现有一个发光强度为I0的灯泡a和一个待测灯泡b。分别置于底座两端（如图）。 （1）怎样测定待测灯泡的发光强度Ix？ （2）简单叙述一个可以减小实验误差的方法。,照度kI/r2,偶然误差：被测物、测量者,多次测量求平均值。,系统误差：原理、仪器,得出kI0/r12kIx/r22。,练习1：电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构，O是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显电性，当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物体中的合电场发生变化。 （1）如图（b）所示，有一电偶极子放在场强为E0的匀强外电场中，若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为，求作用在电偶极子上的电场力绕O点的力矩；,M2Fl sin /2,qE0l sin ,力偶矩,练习1：电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构，O是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显电性，当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物体中的合电场发生变化。 （2）求图（b）中电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中，电场力所做的功；,W2Fl(1cos )/2,qE0l(1cos ),（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值与相应的电势能；,MqE0l sin ,0,10,2,W1q1q2,q(12),W2q1q2,qE0l,qE0l,q(12),W00,10,2,W1W,qE0l,W2 (qE0l/2qE0l/2),qE0l,(qE0l/2qE0l/2),（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值与相应的电势能；,（4）现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条直线上，初始时刻如图（c）排列，它们相互间隔距离恰等于l，加上外电场E0后，三个电偶极子转到外电场方向，若在图中A点引入一电量为q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。,Fq2kqq0/(3l/2)2,8kqq0/9l2,F0q0E0,Fq0E08kqq0/9l2,练习2：如图为某电子秤原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2 两个滑动头，P1 可在竖直绝缘光滑固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时，P1 刚好指着A端。P1与托盘固定相连。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为，内阻不计，当地的重力加速度为g。求： （1）托盘上未放物体时，在托盘重力的作用下，P1离A的距离x1,m0gkx1,x1m0g/k,力学量,电压 传感器,（m0m）gkx2,x2（m0m）g/k,练习2：如图为某电子秤原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2 两个滑动头，P1 可在竖直绝缘光滑固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时，P1 刚好指着A端。P1与托盘固定相连。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为，内阻不计，当地的重力加速度为g。求： （2）托盘上放有质量为m的物体时， P1离A的距离x2,（3）在托盘上未放物体时通常先校准零点，方法是：调节P2 ，使P2 离A的距离也为x1，从而使P1、P2 间电压为零。校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压的函数关系式。,xx2x1,UIRx,Rx/R,mg/k,x/L,mg/Lk,mULk/g,例1：利用扫描隧道显微镜（STM）可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律. 下面的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征. 则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是 （1）_； （2）_；,排列是有规律的,各个方向排列的规律是不同的,三提问题：,例2：有一组同学对温度计进行专题研究，他们通过查阅资料得知十七世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：一麦杆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱，根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置，图中A为一小塑料瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h，然后进行实验研究： （1）在不同温度下分别测出对应的水柱高h，记录数据如下表，根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格，由此可得结论： I当温度升高时，管内水柱高度h将； II水柱高度h随温度的变化而变化；试从理论上分析 并证明结论II的正确性（提示：管内水柱产生的压强远远小于一个大 气压）：。,减小,5.2,5.1,5.2,5.2,均匀,所以hV/Sk t/S，,VkTk t，,V/TV/T,V/Tk，,解：等压过程,（2）通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有：I ；II 。,零点位置：,测量范围：,系统误差（原理）：,没问题,玻璃管很细，变化范围小。,要等压。,例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。 请完成对该物体质量的测量。 （1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。,输入部分,输出部分,例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。 请完成对该物体质量的测量。 （1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。,分压器接法,先放m0，测出U0，则kU0/m0，（定标） 再放m，测出U，则Ukm， mUm0/U0，,例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。 请完成对该物体质量的测量。 （2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。,测量范围：,系统误差：,零点位置：,若m过大，U超出电压表量程。,电池用旧了可能会影响读数。,调节输入端电压时，输出端电压表 示数调不到零。,例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。 请完成对该物体质量的测量。 （3）请设想实验中可能会出现的一个问题。,例1：来自质子源的质子（初速为零），经一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成电流强度为1 mA的细柱形质子流，已知质子电荷e1.61019 C，这束质子流每秒打到靶上的质子数为_，假设分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段很短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1/n2_。,四、建模题,vt,Inevt/tnev， 可见n与v成反比， 而eELmv2/2。 则n1/n22:1。,NI/e 103/1.61019 6.251016 建模：电流、单位长度内质子数与速度的关系：,设单位长度内的质子数为n，,解：每秒打到靶上的质子数为,例2：如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图，一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h，管道中有一绝缘活塞，在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s，若液体的密度为，不计所有阻力，求：（1）活塞移动的速度，,取时间t内喷出的液体得： vtL2v0tA ，可解出：,hgt2/2，sv0t,解：（1）由平抛运动得：,取时间t内喷出的液体 Ptmv02/2mv2/2 ，mAv0t， PAv0 (v02 v2) /2 Av03(1A2/L4)/2 ，,例2：（2）该装置的功率，,由安培力做功得： BILvP，可解出： BP/ILv Av03(1A2/L4)/2ILv A(L4A2) s2/4IhL3，,例2：（3）磁感应强度B的大小，,由原理出发提问：UBLv， 可能B变小或I变小引起 v变小，,例2:（4）若在实际使用中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。,例3:（1）外力缓慢推动活塞将空气压缩为原来的十分之一，若活塞气缸间的摩擦不计，图（b）是压缩空气的等温图像，从图像估算出外界对空气所做的功W的大小.,WpSL,pV,即p-V图线下的“面积”,W123pV,231.0 10534106J,78 J,开阀前:,（2）打开阀门，在压缩空气推动下，子弹射出枪膛，若子弹与枪管间的摩擦不计，在取两位有效数字的条件下，子弹出枪口的速度v的大小.,枪管体积：Vl1S203.140.22 cm32.5 cm3,开阀后看作等压过程,p2p1V1/V2,1.0106Pa,W2（p2p0）Sl1,（p2p0）V,（1.01061.0105） 2.5106 J2.25 J，,W2mv2/2,7.5m/s,（3）每射出一发子弹，系统做功的效率是多少？,W2100%/W1,2.25100%/78,2.9%,例4：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波，