06二轮专题·08·高科技和社会热点问题.doc

专题八 高科技和社会热点问题考情分析纵览近年的高考物理试题，浓重的“STS”气息扑面而来，尤其在“立足物理学科，反映科技进步，阐释实际生活，透视社会热点”方面作了大胆有益的尝试，具有良好的导向性“STS”是“科学技术社会”的简称，根据综合能力测试题多以现实生活中的有关理论问题和实际问题立意来命题这一特点，“STS”综合题将成为高考理科综合的主流题型1与实际应用相结合以现实生活实例立意，寻找物理知识与实际物理情景的结合点，是近年高考物理试题的特色该类试题利用物理新模型将教材中难度不大、要求不高，但属重点内容的基础知识及与其相关的例题、习题加以有效拼接，演变成各种立意新颖、设计科学的题目，从而更能从高层次上考查学生对所学基础知识的掌握程度和迁移能力、综合能力、创新能力2与科技热点相结合理科综合考试大纲对综合能力考试目标明确提出：“了解自然科学发展的最新成就和成果及其对社会发展的影响”;“能读懂一般性科普类文章，理解有关文字、图表的主要内容及特征，并能与已学的知识结合起来解决问题”近几年的理科综合试题充分体现了大纲的精神综合题中每年都有涉及最新科技成果的题目此类试题的素材源于社会热点、焦点问题及高新科技成果，如环保问题、能源问题、国际国内重大事件及诺贝尔奖获得者研究领域等，具有“高起点、低落点”的特点起点高、科技成果新，保证了题型的新颖、独特，为题海所无法包容；落点低、知识基础浅，又保证了考生在现有知识结构的基础上，充分运用联想、迁移、分析、重组能够解决问题，由于此类试题综合性强、陌生度大，且有时又是开放性的，因此对考生的破题、解题能力要求比较高由于高中物理的主体知识与现代科技紧密相连，因而物理学习绝不仅是物理概念、公式、定律的学习，更应该在学习中关注当代科学技术的成果和未来科学技术发展趋势.3立足科技前沿或生产、生活实际，在尚未涉及的领域中设计“信息给予题”近年来，高考物理试卷中出现了一种新题型信息给予题，简称信息题这类考题立意高、选材活，具有鲜明的时代气息，对学生的能力与素质，尤其是阅读理解能力、分析推理能力、理论联系实际的能力、心理适应和承受能力均提出了较高的要求深刻分析这类考题，题设情境充满了时代气息，题目或以文字为载体，或以图文，图片，数据介绍物理过程，设置物理情景，这一类题主要考查物理知识的应用能力，具体体现在：(1)阅读能力：首先要求学生能读懂题，包括对文字语言的领会，对陌生名词的领悟，对图象、图表、公式的理解把握了解问题的背景、涉及的对象，了解物理过程和物理情景，明确要解决的问题(2)信息的分析、选择能力：要求学生在领会题意的基础上，对题给信息进行分析判断，要能够剔除题目中的生活要素和科技实例中的事件因素，获取题目中构成物理问题的物理要素根据问题的要求和解答目标，排除次要因素，抓住主要的物理条件和物理关系，以及主要的物理过程和情景(3)物理建模能力：根据以上分析中获取的主要物理情景以及物理条件和关系，把题给问题与熟悉的物理知识联系起来，把实际问题简化、抽象为恰当的物理模型，用学过的知识和方法对问题给予解决考向走势近年来，高考试题中逐步出现了一些联系生产、生活实际和高新技术的试题这类试题选材灵活、立意新颖，考生必须对试题所展示的实际情景进行分析、判断、综合，弄清物理情景，抽象出物理模型，然后运用相应的物理知识解答这不仅能考查学生分析问题、解决问题的能力，而且更能检验出学生素质的高低，充分体现了从“应试教育“向“素质教育”转轨的改革方向.物理学中几乎每一重要的知识块，都与现代科技紧密相关，例如：万有引力与宇宙探测；光的反射、折射与光纤通信；电场与静电的防止与利用；磁性材料与计算机芯片；电磁感应与磁悬浮列车；原子结构、原子核与核武器、核电站；激光与通信.第29课时 日常生活中的物理问题“科教兴国”、“可持续发展”是我国经济和社会发展的两大战略，强调人与自然、社会环境的和谐发展，协调好经济与自然、社会发展的关系，走可持续发展的道路，是知识经济时代的基本特征物理学科作为与生产、生活实际有紧密联系的科目，作为自然科学的最基础的学科，必须结合当前社会热点问题，以及与人类生产、生活密切相关的焦点问题，高考物理学科，必将加大应用性试题的比重，以便考查考生运用物理知识分析和解决上述相关问题的能力.规律方法探究【例1】在一种叫“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L，弹性优良的轻质柔软橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时到达最低点，若在下落过程中不计空气阻力，则以下说法正确的是 （ A ）A.速度先增大后减小 B.加速度先减小后增大C.动能增加了mgLD.重力势能减少了mgL【命题意图】本题考查受力分析、运动过程分析及能量分析【解析】本题情景可分三个阶段分析在橡皮绳拉紧前，游戏者做自由落体运动；在拉紧到平衡位置的过程中，做加速度减小的加速运动；自平衡位置到最低点，做加速度增大的减速运动.因此，游戏者的速度应为先增大后减小，速度在合力为0的位置最大.加速度应先不变再减小后增大.全程动能增量为0；重力势能减少了1.5mgL.橡皮绳的弹性热能增加了1.5mgL本题以日常生活的例子变成物理问题，综合应用了物理学的很多知识，但通过分析，得出答案并不很难.【例2】(2005年高考北京)一人看到闪电12.3s后又听到雷声.已知空气中的声速约为330m/s340m/s，光速为3108m/s，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km根据你所学的物理知识可以判断 （ B ）A.这种估算方法是错误的，不可采用B.这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离C.这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确【解析】由于光速为3108m/s故光传播到人的时间可忽略，C错；而s=km，而且远大于云层高度故此种方法可行，B正确A错误.而当声速，当声速增大2倍后，再用此法不行故D错.【例3】如图8-29-1所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图.电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小.下列关于该仪器的说法中正确的有 (AC)A.该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体B.芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大C.如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了 图8-29-1D.如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了【命题意图】本题考查平行板电容器的电容大小与正对面积的关系【解析】该仪器类似于平行板电容器的结构：导线芯和液体构成电容器两块电极，导线芯的绝缘层就是极间的电介质.绝缘层越厚，相当于两平行板间的距离越大，则该电容器的电容越小，导线芯进入液体深度h越大，相当于两平行板的相对面积越大，则该电容器的电容越大.可见，若指示器显示出电容增大了，是说明容器中液面升高了，应选选项A、C信息的采集依赖于传感器，信息的处理依赖于电子计算机，如果把电子计算机称为“电脑”，则传感器可称为“电五官”.电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素传感电容器就是通过改变上述因素，将非电学物理量转换成电学物理量的，大多能用平行板电容器的原理加以解析和分析.【例4】(2005年高考上海)对如图8-29-2所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是 (BD)A.A轮带动B轮沿逆时针方向旋转B.B轮带动A轮沿逆时针方向旋转C.C轮带动D轮沿顺时针方向旋转D.D轮带动C轮沿顺时针方向旋转 图8-29-2【解析】下边皮带拉直若A带B为顺时针.B带A为逆时针所以A错B对.题下图上边皮带拉直，若C带D为逆时针，D带C为顺时针故C错.D正确【例5】(洗衣机断电后的振动)洗衣机脱水缸正常工作时，转速为2800r/min，脱水后由切断电源到电动机停止转动的时间为16s.实际发现13s左右时，洗衣机振动最为剧烈，若切断电源后转速是随时间均匀减小的，则洗衣机振动的固有频率大约是多少?【命题意图】考查共振知识【解析】洗衣机切断电源后脱水缸转速随时间均匀减小，至13s时的转速为n=(16-13)(16-13)8.75r/s可见，此时洗衣机做受迫振动的驱动力的频率f驱8.75Hz.由共振条件可知，洗衣机的固有频率为ff驱8.75Hz洗衣机脱水电机的转动给洗衣机提供了驱动力，使洗衣机做变速振动，当切断电源13s左右时，洗衣机振动最为剧烈，即发生共振，此时驱动力的频率即等于洗衣机的固有频率.【例6】(磁带录音机的工作原理)普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的，磁头结构如图8-29-3所示.在一个环形铁芯上绕一个线圈，铁芯有个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动.录音时磁头线圈跟传声器相连；放音时，磁头线圈改为跟扬声器相连，磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁.传声器的作用是把声音的变化转化为电流的变化；扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.根据学过的知识，简明扼要地描述普通录音机录、放音的基本原理. 图8-29-3【命题意图】本题考查电流的磁效应和电磁感应现象【解析】(1)录音原理：当由传声器把声音信号转化为电流信号后，电流信号流经线圈，在铁芯中产生随声音变化的磁场，磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化，并留下剩磁，且其变化与声音的变化一致这样，声音的变化就被记录成磁粉不同程度的磁化.可见，录音过程是利用了电流的磁效应.(2)放音原理：各部分被不同程度磁化的磁带经过铁芯时，铁芯中形成变化的磁场，在线圈中激发出变化的感应电流，感应电流经过扬声器时，电流的变化被转化为声音的变化这样，磁信号又被转化为声音信号而播放出来.可见，放音过程是利用了电磁感应原理.电流的磁效应和电磁感应是普通录音机录、放音不同过程的基本原理，根据题中给出的磁头线圈在录、放音时的不同连接方式，以及传声器和扬声器的不同作用，不难对录音机的工作原理作出理论上的定性分析.【例7】(利用小孔成像和万有引力定律估测太阳的平均密度)小孔成像是光在均匀介质中沿直线传播的重要例证.利用小孔成像原理可以制成简单的针孔照相机.小孔成像还有着其他重要的应用，例如，利用小孔成像可以测出太阳的直径，利用小孔成像原理和万有引力定律还可以估测太阳的平均密度.设太阳的质量为M，地球绕太阳公转的周期为T，太阳的密度为，半径为R，地球到太阳中心的距离为r，根据牛顿的万有引力定律可求出太阳质量M的表达式(用r与公转周期T表达)，利用小孔成像原理可以求出的比值，再根据密度的定义式即可求出太阳的平均密度.【命题意图】本题考查光的直线传播、利用万有引力求星体密度. 【解析】设地球的质量为m，由万有引力定律，有G=. 图8-29-4根据密度的定义式，有MR3， 由以上两式可得太阳的平均密度为=式中G为引力常量，T为地球绕太阳公转的周期，均为已知量，若测得即可求得太阳的平均密度为此，可采用如图8-29-4所示的圆筒，在其一端封上厚纸，中间扎一小孔，另一端封上薄白纸.把小孔对着太阳，筒壁与光线平行，另一端的薄白纸上可以看到一个圆光斑，这就是太阳经小孔所成的像，测出圆筒的长L和光斑的半径r0，则有，从而可求得太阳的平均密度为本题要求学生设计简易的测量装置，测出有关参量，进而求出太阳的平均密度.根据题目的提示，经过并不复杂的推导，不难找到解决问题的方法本题主要测试学生的信息汲取能力、逻辑推理能力和设计简单实验的能力.能力思维冲浪1.某著名运动器材厂商为世界杯的足球明星设计了一种新球鞋，能用这种鞋增加球在空中旋转的速度，据说这种鞋的表面设计了一些特殊的凹凸花纹，这种设计主要是为了 ( )A.增加弹性 B.美观 C.减少阻力 D.增加摩擦力2.（2005年高考上海）如图8-29-5所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车下装有吊着物体B的吊钩.在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体B向上吊起，A、B之间的距离以d=H-2t2(SI)(SI表示国际单位制式中H为吊臂离地面的高度)规律变化，则物体做 ( ) A.速度大小不变的曲线运动B.速度大小增加的曲线运动C.加速度大小方向均不变的曲线运动 图8-29-5D.加速度大小方向均变化的曲线运动3.质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时重心高出h，则他在起跳过程中所做的功 ( )A.都必须大于mgh B.都不一定大于mghC.用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mghD.用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh4.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒型大容器，筒壁竖直，游客进入容器后，靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为 ( ) A.游客受到筒壁垂直的压力的作用 B.游客处于失重状态C.游客受到的摩擦力等于重力D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势5.一只手机电池的背面印有如图8-29-6所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3h，待机时间100h”.则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为 ( ) A.1.8W、5.410-2W B.0.6W、1.810-2WC.3.6W、0.108W D.6.48103W、1.94102W 图8-29-66.(2005年高考广东)钳形电流表的外形和结构如图8-29-7(a)所示，图(a)中电流表的读数为12A，图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A.这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)的读数为3.6A 图8-29-77.在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，其中主要原因是 ( )A.软木塞受热膨胀 B.瓶口因温度降低而收缩变小C.白天气温高，大气压强变大 D.瓶内气体因温度降低而压强减小8.在高速公路上发生了一起交通事故，一辆质量为1500kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车，碰后两车接在一起，并向南滑行了一段距离后停止，根据测速仪的测定，长途客车碰前以20m/s的速率行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率 ( )A.小于10m/s B.大于10m/s小于20m/sC.大于20m/s小于30m/s D.大于30m/s小于40m/s9.如图8-29-8所示，D为一插头，可接在电压恒定的交流电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而与用户电灯L很近，输电线有电阻在将插头D插入交流电路后，与插头相连的两股导线之间的电磁作用力 ( )A.始终相吸 B.始终相斥C.时吸时斥 D.无作用力 图8-29-8(接上题)关于电炉接入后对电灯的影响下列说法中正确的是(多选) ( )A.使用电炉a时对电灯的影响最大B.使用电炉b时对电灯影响比使用电炉a时大C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响D.使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样10.目前新建楼房的供电系统中已不再使用保险丝，而是使用一种自动控制的安全电路，主要由漏电保护器和空气开关串联而成，它们都能独立地使总开关断开，自动切断电路，从而确保人身安全，漏电保护器如图8-29-9(a)所示，A处是用火线和零线双股平行绕制而成的线圈，然后接电源，当通过火线和零线的电流不相等时，B处线圈会产生感应电流，经放大后便能触发继电器J动作，从而使电路断开空气开关的电路原理如图(b)所示，在电路中串一电磁铁，同时将电流设定在某一数值上(如10A或20A)，电路中电流过大超过该设定值时，电磁铁的磁性就会触发继电器动作，从而切断电路根据上述内容判断下列说法中正确的是 ( )图8-29-9同时使用大功率用电器时，可能会使空气开关切断电路；有人站在地上，手接触火线触电时，漏电保护器会切断电源；有人站在木凳上，一手触火线，另一手触零线，漏电保护器会切断电源；不论何种形式的触电，漏电保护器都会自动切断电源A. B. C. D.11.有一高度为H的田径运动员正在进行100m的国际比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线照片，摄景记者使用的照相机的光圈(控制进光量的多少)是16，快门(曝光时间)是s，得到照片后测得照片中人的高度为h，胸前号码布上模糊部分的宽度是L由以上数据可以知道运动员的 ( )100m成绩 冲线速度 100m内的平均速度100m比赛过程中发生的位移大小A. B. C. D.12.人眼对可见光中的绿光最敏感，已知绿光的波长为600nm，为引起人眼的视觉，进入人眼的绿光的能量至少为每秒E10-16J，普朗克常量为h6.6310-34Js问：(1)为了引起人的视觉，每秒进入人眼的绿光光子至少为多少个?(2)假设在漆黑的夜晚，在距人s=100m远处点亮一只绿色小灯泡，为使人看到它的光线，小灯泡的功率至少多大?(人用一只眼看，瞳孔直径为4mm)*13跳绳比赛是一种较剧烈的运动，某同学质量为50kg，他每分钟跳绳120次，在每次跳跃中，脚与地接触时间是跳跃一次所需时间的；运动过程中测得他的心跳每分钟140次，血压平均为3104Pa，已知心跳一次约输送10-4m3的血液，平时心脏正常工作的平均功率为1.5W(g=10m/s2)，求：(1)该同学腾空高度约多大?(2)跳绳时克服重力做功的平均功率多大?(3)他的心脏工作时的平均功率提高多少倍?能量从何而来?14.铁路提速，要解决许多技术问题.通常，列车阻力与速度平方成正比，即：列车要跑得快，必须用大功率的机车来牵引.(1)试计算列车分别以120km/h和40km/h的速度匀速行驶时，机车功率大小之比(提示：物理学中重要的公式有F=ma，W=Fs，P=F，s=0t+at2，(2)除上题涉及的问题外，还有许多其他技术问题需要解决.例如：为了减小列车在高速行驶中的振动，需要把原先的有接缝轨道改为无接缝轨道，请你再举一例，并简要说明.热点材料选读微波炉的原理微波是一种频率非常高的电磁波，通常指30030000兆赫兹的电磁波。微波炉是一种利用电磁波来烹饪食品的厨房器具。微波炉最早被称为“雷达炉”，原因是微波炉的发明来自雷达装置的启迪，后来正名为微波炉.我国微波炉发展的第一阶段是80年代以前的探索阶段：第二阶段是80年代，处于起步时期，主要是因为港资企业蚬华介入，其主要产品是出口，对国内市场促进不大；第三阶段是19901995年，全行业处于上升阶段，这一阶段以格兰士的迅速崛起为标志，国内市场容量从50万台年扩大到200万台年：第四阶段是19961997年，全行业处于成长期，生产厂家达到50多家，根据国家统计局信息中心统计，1997年榜上有名的达52家：第五阶段是1997年以后，市场预测容量400万台，但市场生产能力增至1200万台.微波炉的外部结构主要由腔体、门、控制面组成。内部结构由电源部、磁控管部、炉腔部、炉门部等四个部分组成.微波炉是利用全机之心脏磁控管，所产生的每秒24亿5千万次的超高频率微波快速震荡食物内的蛋白质、脂肪、粮类、水等分子，使分子之间相互碰撞、挤压、摩擦重新排列组合.简而言之，即是靠食物内部的磨擦生热原理来烹调.第30课时 科技信息中的物理问题物理学是自然科学的重要组成部分，现代科技的重要成果，大都与物理问题有关，因而我们在复习过程中应密切关注当今社会的科技成果，从中提炼出所包含的物理知识，用所学物理知识和方法分析其中所包含的物理概念和规律高考命题要有利于高校选拔人才，因此就要预测学生将来潜能有多大所以引人注目的信息题正以旺盛的生命力成为高考命题的一个新亮点这类题目以当今社会热点和最新科技动态为立意背景，在题干中给出解题所需的新知识、新情景、新方法等信息它要求学生在考场上独立完成现场学习、接受新信息，将信息进行有效提炼、加工、联想、类比等处理，并将原有知识链接，进而迁移、创造，解决新问题考查学生这种获取知识的能力在高考考试大纲中有明确规定：要求学生能够敏捷地接受新知识，与已学过的知识结合、重组、转换、迁移和解决问题，要求能了解自然科学发展的最新成就及其对社会发展的影响，能读懂一般科普性文章，理解有关文字、图表的主要内容特征，并能与已学过的知识结合起来解决问题，包括在阅读物理和化学方面的资料时着重了解提出的新概念、新理论、新发现、新技术和新方法.规律方法探究【例1】(用计数器探测射线)计数器是一种实用的控测射线的仪器.如图8-30-1所示，X为未知放射源，将强磁场M移开，计数器录得的计数率保持不变其后将薄铝片(厚度约1mm)移开，则见计数率大幅度上升，则X为 （ D ）A.纯放射源 B.纯放射源 C.及的混合放射源 D.及的混合放射源【命题意图】本题考查天然放射现象、三种射线的特点【解析】将强磁场M移开，计数器所录得的计数率保持不变，说明计数器接收到的是不带电的射线其后将薄铝片(厚度约1mm)移开，则见计数率大幅度上升，说明计数器除射线外又接收到了一种原被薄铝片挡住的射线，而厚度约1mm的薄铝片只能将射线挡住，所以X为及的射线的混合放射源，故选项D是正确的. 图8-30-1本题紧密联系科研实际，涉及天然放射现象和对放射线的探测等知识求解本题必须熟知、三种射线的基本特性，特别是三者在带电情况和穿透本领方面的差异，并需具备必要的逻辑推理能力【例2】（2005年高考天津）土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等，线度从1m到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3104km延伸到1.4105km。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h，引力常量为6.6710-11.Nm2kg2，则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用) （ D ）A.9.01016kg B.6.41017kg C.9.01025kg D.6.41026kg【解析】由万有引力公式及周期公式T得M6.41026kg.【例3】传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用如计算机鼠标有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器等. (1)演示位移传感器的工作原理如图8-30-2所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 （ B ）A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化 图8-30-2C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数(2)唱卡拉OK用的话筒，内有传感器.其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是 （ B ） A.说传感器是根据的磁效应工作的B. 说传感器是根据电磁感应原理工作的C. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D. 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势(3)用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是 （ A ） A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器【命题意图】理解科学仪器的原理以及在实际中的应用【解析】(1)滑杆P相当于一个分压器，电压表所测为左边电阻的电压，由于物体M和滑杆P相连，当物体M在导轨上平移时，滑杆P也跟着左右移动，根据串联电路的分压原理，则电压表示数也随之变化，则B选项正确；而电阻和电源串联的电路中，电阻不变，则电路中电流不变，则电源内电流也不变，则A、C选项均错误；当物体M不动时，由分压原理，电压表仍有读数，则D选项错误.(2)当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生改变，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是电磁感应的工作原理，则B选项正确，A、C、D均错误.(3)红外线警报器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，信号遮住，光电效应装置无电流通过，红外线警报器则通过另外的装置联系一定的动作，是将光信号转化为电信号的过程，则A选项正确；而B选项是将声音信号转换的过程，C选项是利用压力来传递信息的过程，D选项则通过温度来控制的过程，所以B、C、D选项错误.本题以传感器为命题背景，考查对其构造原理以及实现非电学量的电学测量原理的理解.该类题目不仅考查学生理论联系实际的能力，而且也考查了学科内知识的综合能力以及科学创造能力.【例4】(2005年高考全国)最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有 (AD)A.恒星质量与太阳质量之比 B.恒星密度与太阳密度之比C.行星质量与地球质量之比 D.行星运行速度与地球公转速度之比【解析】以M恒、M行、M地T行、r地、分别代表相应的物理量，由题设条件知, 由万有引力提供向心力得： 二式相比得：故选项A是正确的。要求恒星的密度和太阳的密度需要知道恒星和太阳的直径.故选项B是错误的.行星的质量和地球的质量在相应的运算中已经约去，故选项C是错误的.行星运行速度v行地球公转速度v地 , , 故选项D是正确的.【例5】(2005年高考北京)图8-30-3是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为BkI，比例常量k=2.510-6T/A.已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动.) (1)求发射过程中电流提供的电流强度； 图8-30-3(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出的电压各是多大；若此滑块射出后随即以速度沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s.设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦，求滑块对砂箱平均冲击力的表达式.【解析】(1)由匀加速运动公式 a=9105m/s2由安培力公式和牛顿第二定律，有FIBl=kI2l，kI2L=ma因此 I8.5105A(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即Pt4%=m2发射过程中电源供电时间t= 10-2s所需电源输出功率为P=1.0109W由功率PIU，解得输出电压U1、2103V(3)分别对砂箱和滑块用动能定理，有Fsm=MV2 ,Fsmm2-m2由牛顿定律F=-F和相对运动sm=sm+s由动量守恒mv=(m+M)V联立求得Fs= 故平均冲击力F【例6】(1)1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一.请据此估算地球的半径R.(答案保留二位有效数字)(2)太阳与地球的距离为1.51011m太阳光以平行光束入射到地面.地球表面2/3的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.871024J,设水面对太阳的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2106J的能量)，而凝结成雨降落到地面.估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，地球表面积为4R2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么?请说出二个理由.【命题意图】本题考查光的直线传播、能量守恒【解析】(1)2R=1.00107m, R=6.4106m(2)太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W1.871024J,凝结成雨滴每年降落地面上水的总质量为m，则：m=5.141017kg使地球表面覆盖一层水的厚度为h，则h1.0103mm整个地球表面年平均降雨量约为1.0103mm大气层的吸收，大气层的散射和反射，云层遮挡等.本考题是由物理史实设计的信息应用题，求解方法为：a.信息材料整理：定义米的史实材料；太阳辐射、吸收和反射.b.建立物理模型：球体、光的直线传播.c.捕捉求解的问题：估算球体的半径；气象学问题；年降雨量；论证太阳辐射，传播中的能量损失，地球吸收反射能量，理论根据是什么?【例7】(宇航员在太空“行走”)一个连同装备总质量M100kg的宇航员，在距离飞船s=45m处相对于飞船处于静止状态宇航员背着有质量为m0=0.5kg的氧气贮气筒，筒上有可以使氧气以v =50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q2.510-4kg/s，求：(1)瞬时喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船?(2)为了使总耗氧量最低，应一次喷出多少氧气？返回时间又是多少?【命题意图】本题考查反冲及应用数学知识解决物理问题的能力【解析】(1)设瞬时喷出质量为m的氧气，宇航员才能安全返回飞船，由动量守恒，有m=(M-m) 1，式中v1为喷出氧气后宇航员返回飞船时的速度大小.宇航员返回飞船的时间t=，又安全返回需要m0m+Qt，由以上三式，得m0m+，考虑到mM,MmM，故有m2- m0m+0，解得代入数据得 0.05kgm0.45kg(2)由mv=(M-m)v1和t=可得t=，可见，总耗氧量m=m+Qt=m+，所以当 m=，即m=0.15kg总氧耗量m最小.在此情况下，返回时间为t=600s.本题描述了宇航员太空“行走”的情况宇航员通过向相反方向喷气，利用喷出气体的反冲作用，才能朝前运行，需要指出的是，一艘飞船沿椭圆轨道运行，飞船不是惯性参考系，但是，在一段很短的圆弧上，可以视为飞船做匀速直线运动，是惯性参考系，本题就是将飞船按惯性参考系处理的.本题应用了动量守恒定律，解答时须解不等式和求极值，主要训练学生根据实际问题建立物理模型的能力，应用数学知识解决物理问题的能力.能力思维冲浪1.(多选题)2004年初，欧空局的“猎兔犬2”号火星探测器抵达火星，将在火星伊西底斯平原登陆.“猎兔犬2”号运用最新科技手段对火星进行近距离探测，将在火星的重力分布、磁场分布以及含有的元素测定方面做出最新研究.根据预测探测器有可能在一些环形山中发现质量密集区.当飞越这些密集区时，通过地面的大口径射电望远镜观察，探测器的轨道参数发生微小变化.这些可能的变化是 ( )A.半径变小 B.半径变大 C.速率变小 D.速率变大2.中子内有一个电荷量为+e的上夸克和两个电荷量为-e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图8-30-4所示，图8-30-5给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是 ( ) 图8-30-4 图8-30-5 图8-30-63.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图8-30-6所示激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则 ( )这是利用光的干涉现象 这是利用光的衍射现象如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了A. B.C. D.4.2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG6-30-15，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可以估算该黑洞的质量 ( )A.地球绕太阳公转的周期和速度B.太阳的质量和运行速度C.太阳的质量和太阳到MCG6-30-15的距离D.太阳的运行速度和太阳到MCG6-30-15的距离5.(2005年高考江苏)某人造卫星运行的轨道可近似看作是以地心为中心的圆由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1到r2，用Ek1、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则 ( )A.r1r2，Ek1Ek2B.r1r2，Ek1Ek2C.r1r2，Ek1Ek2D.r1r2，Ek1Ek26.地球的转动动能Ek=eqf(C,T2)，式中T8.64104s，为自转周期，C1.651039Js2，为一常数，据天文测算，地球的自转周期大约每100万年增加16s.如果这个变化主要是由于海洋潮汐的摩擦作用引起的，试估算潮汐的功率(保留两位有效数字)7.在原子核反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，图8-30-7表示这种电磁泵的结构.将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动.问：(1)这种电磁泵的原理是怎样的？(2)若导管内截面积为ah，磁场的宽度为L，磁感应强度为B，液体穿过磁场区域的电流为I，则驱动力造成的压强差为多少？ 图8-30-7 图8-30-8 图8-30-9 *8.(2005年高考上海)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束.在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输人计算机，经处理后画出相应图线.图(a)为该装置示意图，图(b)为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中dl=1.010-3s，d2=0.810-3s. (1)利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度；(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度d39.(2005年高考天津)正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。(1)PET在心疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生一个粒子，试写出该核反应方程。(2)PET所用回旋加速器如图8-30-9所示，其中置于高真空的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图8-30-9所示.质子质量为m，电荷量为q.设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t(其中已略去了质子在加速电场中的运动时间)质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变.求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U.(3)试推证当Rd时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计(质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响).*10.“神舟”六号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后返回舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回，返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控变速下降，穿越大气层后，在一定的速度打开阻力降落伞进一步减速下降，这一过程中若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比，比例系数(空气阻力系数)为k，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落，从某时刻开始计时，返回舱的运动-t图象如图8-30-10中的AD曲线所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线交横轴于一点B，其坐标为(8，0)，CD是曲线AD的渐近线，假如返回舱总质量M400kg，g取10m/s2试问：(1)返回舱在这一阶段是怎样运动的？(2)在初始时刻v=160m/s，此时它的加速度多大？(3)推证空气阻力系数k的表达式并计算其值. 图8-30-10热点材料选读人造地球卫星的回收目前世界上只有前苏联、美国和中国掌握了卫星回收技术。我国从1975年至1988年末，已连续成功地发射和回收了11颗返回