第19讲 用物理知识处理实际问题(学生版).doc

洋泾中学高三物理第二轮复习专题讲座 第19讲 用物理知识处理实际问题一、用物理知识处理与生活相关联的问题主要类型有：1.联系日常生活，即涉及的现象就发生在我们身边。2.联系工农业生产，从中可以接触到一些生产实践的初步知识。3.解题的关键是，结合生活经验，将问题理想化。例1 （多选） 如图所示是一个家用台灯，它的插头接插在电源的插座上，当接通开关时，线路上的熔丝立即熔断；断开开关后，换上新的熔丝，此时熔丝不会熔断，但一旦接通开关，又会熔断。表明台灯电路有短路故障。如果短路只有一处的话，可能是在( )。A、开关处 B、灯头处 C、灯头接线处 D、插头处例2砂轮机的砂轮半径是30cm，转速是1000r/min，被加工工件压在砂轮上的压力为24N。若砂轮和工件间的动摩擦因数是0.4，那么砂轮机的输出功率是_W。例3 下表为一双缸洗衣机所用电动机的工作参数：洗衣机洗涤时正转和反转时间都是30s，正转和反转间的停转时间都是5s。若洗涤衣服的时间为15min，脱水的时间为2min。则洗涤时和脱水时洗衣机的电功率之比为_，系统洗涤一次衣服消耗的电能约为_kWh。例4 如图甲是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号。根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播速度是v=340m/s。若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_m，汽车的速度是_m/s。例5 如果热水瓶中的热水未灌满而盖紧瓶塞，瓶的密闭程度又很好的话，那么经过一段时间，你会感到将瓶塞拔出来很吃力，这是什么缘故?设开始时瓶内水温为90，经过一段时间，温度降为50，热水瓶口的截面积约10cm2，手指与瓶塞间的动摩擦因数为0.15，你能估算出要拔出瓶塞，手指至少须使多大的压力吗？外界大气压强为1.0105Pa，瓶塞质量不计。例6 给你一把杆秤(带有它自己的秤砣)，一个玻璃瓶 (瓶的质量比秤砣的质量小)，一些细沙，一根细绳。要求只用这些器材测出上述杆秤的秤砣的质量，试简要写出测量步骤。二、用物理知识处理与高科技关联的问题这类题的特点仅是以有关的高科技知识为考查载体，所用的物理知识应该是我们习以为常的，所以不要怕。例7（多选）2008年9月25日我国成功发射了“神舟七号”飞船，下列说法正确的是：A、点火后飞船开始作直线运动时，如果不考虑火箭所受的空气阻力，同时认为推力F和重力加速度g不变，则火箭作匀加速直线运动B、入轨后，飞船内的宇航员处于平衡状态C、入轨后，飞船内的宇航员仍受到地球的引力作用，但该引力小于宇航员在地面上时所受到的地球引力D、返回地面将要着地时，返回舱会开启反推火箭，这个阶段中宇航员处于超重状态例8 手机是现代人们常用的通信工具，当来电话时，可以用振动来提示人们。其实振动原理很简单：让一个微型电动机的转动轴上的叶片转动，当叶片转动后，手机就跟着振动起来。其中叶片的形状你认为下图的哪种最为合理(O为垂直于纸面的转轴)（ ）例9 （多选）假定地球，月球都静止不动，用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器。假定探测器在地球表面附近脱离火箭。用W表示探测器从脱离火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功，用Ek表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则：A、Ek必须大于或等于W，探测器才能到达月球B、Ek小于W，探测器也可能到达月球C、Ek=W/2，探测器一定能到达月球D、Ek=W/2，探测器一定不能到达月球例10 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为2.0g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6km/s。若这种装置的轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_T，磁场力的最大功率P=_W(轨道摩擦不计)。例11 普通洗衣机的脱水桶以n=1200r/min的速度旋转，为避免发生人身伤害事故，脱水结构都装有安全制动系统。该系统由脱水桶盖板、制动钢丝、刹车盘等组成。当脱水桶运转时，如果打开脱水桶盖板，则该系统将产生制动作用，安全制动系统有两个作用：其一是将脱水电动机的电源自动切断；其二是制动器自动刹紧，使脱水桶迅速停止转动，设有衣服的脱水桶的总质量为m=3kg，脱水桶的半径为R1=9cm，刹车盘的半径为R2=6cm，打开脱水桶盖板到脱水桶停止转动共用时间t=5s，试估算在这段时间内脱水桶转过的圈数以及刹车带上的摩擦力f的大小。例12 如图所示是磁悬浮列车的原理图，水平面上有两根很长的平行导轨，导轨间有竖直方向等间距的匀强磁场B1和B2，B1=B2=1T，导轨上金属框abcd，电阻R=2，宽度与磁场间隔L=0.4m相同，当匀强磁场以速度v0=5.0m/s向左运动时，线框将向哪个方向运动?如果无任何阻力，线框的最大速度将达到多少?如果阻力f=1N，线框的最大速度是多少?此时为了维持该速度，磁场必须提供的功率为多少?三、用物理知识处理信息题所谓“信息给予题”，指在试题叙述部分，给出一些新信息学生未学过的知识、方法，或者不熟悉的新情景(图片、照片等)，让学生利用已有知识和所给的新知识、新方法、新情景等信息得出正确的结论，以考查学生的自学能力和分析解决实际问题的能力。此类题的解决需要先认真阅读，理解知识(新信息)；然后审清题意，弄清题目在已学过的物理模型下如何延伸或适当地构建物理模型；再寻找待求量和新、旧知识间的相互联系；最后综合运用新、旧知识分析解决问题。例13 风沙带来的灾难与风速有很大的关系，防风林对风沙有很好的减速作用，具有防风、固沙、防止水土流失和保持生态平衡等作用。当风垂直穿过林带时，已知林带前后的风速差的平方与林带宽度的2/3次方成正比(即v2l2/3)，比例倍数k=25。若某地风速为v1=30m/s，要求建造一条防风林带，使穿出林带的风速减弱到v2=5m/s，则防风林的宽度至少为_m，经过林带后单位时间内吹到某建筑物上风的动能是原来的_倍。(设空气密度不变)例14 世界上第一颗原子弹爆炸时，距爆炸中心14km外的掩体内，费米和他的助手们正在观察试验情况。费米一看到爆炸发生，就迅速走出掩体，几十秒后当爆炸形成的强大热气流传过来时，费米把事先准备好的碎纸片从头顶上方撒下，碎纸片落到他身后约2m处。由此，费米推算出那枚原子弹的威力相当于1万吨TNT炸药。若假设纸片是从1.8m高处撒下，可估算出当时的风速约为_m/s；假设爆炸形成的气流向各个方向传播的速度大致相同，则离爆炸中心14km处仅单位时间内得到的风能总量就大约为_J。(已知空气密度为r=1.3kg/m3，球的表面积公式S=4pR2)例15 天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大。也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比。即v=Hr。式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T=_。据近期观测，哈勃常数310-2m/s光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为_例16 浅水处水波的速度跟水的深度有关，其关系式为v2=gh，式中h为水的深度，g为重力加速度，如图甲所示是一个池塘的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，看到从P处向外传播的水波波形(弧形实线代表波峰)。若已知A处水深为20cm，则B处的水波波长是A处水波波长的_倍，B处的水深为_cm。例17 喷泉是自然界中的一种现象。在实验室利用气体和溶剂(如HCI)的某种性质，在图装置中，也能模拟自然界现象，形成美丽的喷泉。(1)说明上述装置能形成喷泉的原因。(2)设图中烧瓶已充满标准状态下某种气体1L，烧杯中盛满水，直导管总长60cm，插入烧杯深12cm处。该状态气体的溶解度为1：40。现用胶头滴管向烧瓶中注入1mL的水，试通过计算确定能否看到喷泉现象?例18 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，因而该物质不显示带电的特性。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，从而使物质中的合电场发生变化。(1)如图(b)所示，有一电偶极子放置在电场强度为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；(2)求图(b)中的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；(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及相应的电势能；四、用物理知识进行估算估算题一般都取材新颖；贴近生活，取系实际，不拘泥于一般课堂教学的解题模式。估算对结果不求十分精确，但对物理现象的分析要求正确，求解方法构思巧妙，逻辑推理过程严谨，答案合乎情理。估算题提供数据较少，甚至未直接给出数据，条件极为隐蔽，要求在审题中寻求解题的钥匙。解题时要充分运用物理知识，把握问题的本质，抓住主要数量关系，忽略次要因素进行数量级计算。例19 某白炽灯灯泡的容积为150cm3，在0时内部残留气体的压强为1.010-3Pa，该灯泡内气体总分子数约为_个(结果保留两位有效数字)。例20 一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面。此时其重心位于从手到脚全长的中点。跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水。(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是_s。(计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，g取为10m/s2，结果保留二位有效数字)例21 已知平地上的气压为1atm，温度为27，某高山上气压为0.5atm，气温为零下23，通常人在平地上每分钟呼吸次数为18次，则在此高山上人每分钟呼吸次数为_次。(假设人每分钟呼吸空气质量一定，每次呼吸的体积一定)例22 如图为盒式录音磁带盘中的一个卷带盘，其内部是塑料带轴，半径r=11mm；当带轴外部绕满磁带时，最外层半径R=21mm。若在听磁带录放机时进行观察，发现带轴上磁带的厚度减少一半所需时间为12min，则带轴上剩余磁带的厚度再减少一半所需要的时间约为_min，将整盘磁带完整地放一遍所需要的时间约为_min。例23 地球是人类生活的共同家园，认识地球，保护地球是人类的共同责任。已知地