高三物理复习(05年4月)讲座.ppt

高三物理复习 05年4月 讲座 应用物理情景所提供的信息 方法 解决问题的探究 金坛市第一中学储仲明 如何从问题的情景中选取有效信息 方法来解决问题呢 分析这类问题 一般有下列一些特点 1 有背景资料 联系实际 文字表述长 干扰因素多 2 要从给出的图象中获取信息 方法 3 题目中给出解决问题的公式或解决问题的方法 解决这类问题的一般方法可用方框图表示 文字 图表 表述的具体问题 提取有效信息 建立模型 分析 解决问题 物理问题 阅读理解 转化 和原有知识对比 用科学方法 对结果评价 1 有背景资料 联系实际 文字表述长 干扰因素多的问题 这类题具有情景新 内容一般课本上没有 题干较长 表述抽象 干扰因素多等特点 要心理有准备 要求自己耐心阅读题 不能有厌烦情绪 读两三遍 读的过程中注重提取有用信息 或者找到方法 再把问题转化为物理的模型 转换成熟悉的物理模型的方法 形成解题思路 这样的问题往往不是很难 1 在彩色电视机的显象管中 从电子枪发射出的电子在2 104v的高压下被加速 并形成1mA的平均电流 电子束的强弱受图象信号的控制 并按一定的规律在荧光屏上扫描 形成电视画面 电视机以每秒显示25张画的速度进行扫描 由于画面更换迅速和视觉暂留 我们看到了活动的景象 1 电子以多大的动能轰击荧光屏 电子的速度多大 2 平均出现一幅画面有多少电子打在荧光屏上 3 如果轰击屏的能量全部被屏吸收并转化为光能 平均每幅画面射出多少个光子 光平均波长取6 10 7m 解 1 电子在电场中加速是电势能转变为动能Ek eUEk 2 104ev 3 2 10 15j v 2 每秒出现25幅画面 所以每幅画面出现时间为t 平均电流强度为1mA 电量Q It电子个数N 2 5 1014 3 电子轰击荧光屏的能量被屏吸收转化为光能 平均每幅画面射出多少个光子 光子平均波长取6 10 7m 电子轰击荧光屏的动能转化为光能 电流在一幅画面时间内的功W Iut 10 3 2 104 25 0 8j每个光子能量E1 3 315 10 19j发出光子数N 2 42 1018 2 横截面积为3dm2的圆筒内装有0 6kg的水 太阳光垂直照射了2min 水温升高了1 设大气顶层的太阳光只有45 到达地面 试估算太阳的全部辐射功率 太阳到地球的距离R 1 5 1011m 水的比热C 4 18 103j kg K 结果保留两位有效数字 球的表面积S 取地球半径为R 6 4 106m 估算 地球接收到太阳的平均辐射功率 分析 设横截面积为s内的水的质最为m 比热为c 经过t秒 温度上升了 t 接收到阳光的功率为p1 地球到太阳的距离为R 太光辐射的总功率p0 阳光到地球的效率 则 P0 4 4 1023kw地球总只有一面朝太阳 地球获得阳光的总功率p2 地球半径为r 3 我们知道 反粒子与正粒子有相同的质量 却带有等量的异号电荷 物理学家推测 既然有反粒子存在 就可能有由反粒子组成的反物质存在 1998年6月 我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由 发现号 航天飞机搭载升空 寻找宇宙中反物质存在的证据 磁谱仪的核心部分如图所示 PQ MN是两个平行板 它们之间存在匀强磁场区 磁场方向与两板平行 宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区 在磁场中发生偏转 并打在附有感光底片的板MN上 留下痕迹 假设宇宙射线中存在氢核 反氢核 氦核 反氦核四种粒子 它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区 并打在感光底片上的a b c d四点 已知氢核质量为m 电荷量为e PQ与MN间的距离为L 磁场的磁感应强度为B 1 指出a b c d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹 不要求写出判断过程 2 求出氢核在磁场中运动的轨道半径 3 反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少 3 解 1 a b c d四点分别是反氢核 反氦核 氦核和氢核留下的痕迹 4分 2 对氢核 在磁场中做匀速圆周运动 由牛顿第二定律得 3 由图中几何关系知 所以反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离 2 辅助以图象提供信息 方法的问题 这样的问题要从图象中找到物理量之间的关系 要注意从坐标轴代表的意义 图线与坐标轴的交点的意义 斜率 截距 图线与坐标轴围成的面积等多角度寻找条件 再构建物理模型 找到解决问题的方法 1 查看坐标轴的物理意义2 分析一些重要的点的意义 斜率 和坐标轴交点的意义3 从图象中读出物理量 物理量变化规律4 利用图象物理量的关系得到的一些推论5 根据物理量之间的关系作出图象 4 如图 甲为在10 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图 箱内的电阻R1 2k R2 1 5k R3 4k Rt为热敏电阻 它的电阻随温度变化的图线如图乙所示 当a b端电压Uab0时 电压鉴别器使S断开 停止加热 则恒温箱内的温度大约恒定在 5 红宝石激光发射的激光是一道道不连续的闪光 称为光脉冲 其发射能量E与时间t的关系如图8所示 设激光器的平均发射功率激光波长l 6 93 m 普朗克常量h 6 693 J s 则一个光脉冲中含有的光子数约为 A 1 0 个B 1 0 个C 3 4 个D 3 4 个 6 将一个动力传感器连接到计算机上 我们就可以测量快速变化的力 如图所示是用这种方法测得的某小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时 对碗的压力随时间变化的曲线 由此曲线提供的信息做出下列几种判断 其中正确的是A 滑块在碗中滑动的周期是0 6sB 在t 0 8s时刻 滑块的速度为零C从t 0 5s到t 0 8s的过程中 滑块的重力势能减小D 滑块滑动过程中机械能守恒 7 如图7所示 一对平行光滑轨道放置在水平面上 两轨道间距L 0 20m 电阻R 1 0 有一导体杆静止地放在轨道上 与两轨道垂直 杆及轨道的电阻皆可忽略不计 整个装置处于磁感应强度B 0 5T的匀强磁场中 磁场方向垂直轨道面向下 现在一外力F沿轨道方向拉杆 使之做匀加速运动 测得力F与时间t的关系如图8所示 求杆的质量m和加速度a 解 导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动 用V表示瞬时速度 t表示时间 则杆切割磁感线产生的感应电动势E BLV BLat 闭合电路中的感应电流 由安培力公式和牛顿第二定律得 F ILB ma 将 代入 得 分析图8可知 纵截距值表示ma的值图线的钭率值表示的值 代入数据 解得杆的加速度a 10m s2 杆的质量m 0 1kg 3 问题的情景中给出了一些新的名词 一些公式 方法的问题 这样的问题 要把给出问题转化为物理模型 利用类比 迁移等方法 把自己原来学会知识和给出的方法进行整合 应用到问题的情景中去 8 将氢原子中电子的运动看作是绕氢核做匀速圆周运动 这时在研究电子运动的磁效应时 可将电子的运动等效为一个环形电流 环的半径等于电子的轨道半径 现对一氢原子加上一外磁场 磁场的磁感应强度大小为 方向垂直电子的轨道平面 这时电子运动的等效电流用 来表示 将外磁场反向 但磁场的磁感应强度大小不变 仍为 这时电子运动的等效电流用 来表示 假设在加上外磁场及外磁场反向时 氢核的位置 电子运动的轨道平面以及轨道半径都不变 求外磁场反向前后电子运动的等效电流的差 即 等于多少 用 和 表示电子的质量和电量 8 解 用 表示电子的轨道半径 表示电子的速度 则等效电流为 当加上一垂直于轨道平面的外磁场后 设顺着外磁场方向看 电子做逆时针转动 如图 此时电子受到氢核对它的库仑力指向圆心 而受到的洛伦兹力背向圆心 根据题中的说明 轨道半径仍为 设此时电子运动的速度为 则由牛顿定律可得 当外磁场反向后 轨道半径 不变 设此时电子运动速度变为 此时电子受到的库仑力不变 而洛伦兹力大小变为 方向变为指向圆心 根据牛顿定律可得 由以上两式即 由可得到外磁场反向前后 电子运动的等效电流的差为 9 将导体放在沿x方向的匀强磁场中 并通有沿y方向的电流时 在导体的上下两侧间会出现电势差 这个现象称为霍尔效应 利用霍尔效应的原理可以制造磁强计 测量磁场的磁感应强度 磁强计的原理如图所示 电路中有一段金属导体 它的横截面为边长等于a的正方形 放在沿x正方向的匀强磁场中 导体中通有沿y方向 电流强度为I的电流 已知金属导体单位体积中的自由电子数为n 电子电量为e 金属导体导电过程中 自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动测出导体上下两侧面间的电势差为U 求 1 导体上 下侧面哪个电势较高 2 磁场的磁感应强度是多少 9 解析 1 上侧电势高 2 由于匀速运动 所以 有 且I nesv 解出 10 开普勒从1609年 1619年发表了著名的开普勒行星运动三定律 第一定律 所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动 太阳在这个椭圆的一个焦点上 第二定律 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等 第三定律 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值相等 实践证明 开普勒三定律也适用于人造地球卫星的运动 如果人造地球卫星沿半径r的圆轨道绕地球运动 当开动制动机后 卫星速度降低并转移到与地球相切的椭圆形轨道上运动 如图1所示 问在这种情况下 卫星需经多长时间着陆 空气阻力不计 地球半径为R 地球表面重力加速度为g 解 卫星在半径为r圆轨道上运行时 周期为T设在椭圆轨道上周期为T1根据开普勒第三定律而人造卫星开始从制动到与地球相切的时间 11 2003年10月15日我国成功地发射了 神舟 五号载人飞船 9时9分50秒准确进入预定轨道 此前飞船已与火箭分离 飞船质量为7760千克 轨道倾角为42 4 近地点高度200千米 远地点高度350千米 15时57分飞船变轨成功 变轨后进入343千米的圆轨道 运行14圈 又于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆 实际着陆点与理论着陆点只相差4 8千米 返回舱完好无损 宇航员杨利伟自主出舱 1 飞船返回时 在接近大气层的过程中 返回舱与飞船最终分离 返回舱质量为3吨 返回舱着陆 是由三把伞 接力 完成的 先由返回舱放出一个引导伞 引导伞工作16秒后 返回舱的下降速度由180米 秒减至80米 秒 假设这段运动是垂直地面下降的 且已接近地面 试求这段运动的加速度和引导伞对返回舱的拉力大小 2 已知万有引力做功与路径无关 所以可以引进引力势能 若取无穷远为引力势能零点 则引力势能的计算公式为EP 式中G为万有引力恒量 M为地球质量 m为物体的质量 r为物体与地心的距离 又已知飞船在沿椭圆轨道运行的过程中经过近地点时速度大小为7 835 103米 秒 试求飞船经过近地点时的机械能以及经过远地点时的速度大小 已知G 6 67 10 11牛米2 千克2 M 6 1024千克 地球半径R 6 4 106米 1 由vt v0 at得a 6 25m s2 3分 由mg F ma得F mg ma 3000 10 6 25 N 4 875 104N 3分 2 E1 Ek1 EP1 2 32 1011J 3分 由机械能守恒Ek1 EP1 Ek2 EP2得 2 27 1011J 2分 v2 7 66 103m s 1分 12 1951年 物理学家发现了 电子偶数 所谓 电子偶数 就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统 已知正 负电子的质量均为 普朗克常数为 静电力常量为 1 若正 负电子是由一个光子和核场相互作用产生的 且相互作用过程中核场不提供能量 则此光子的频率必须大于某个临界值 此临界值为多大 2 假设 电子偶数 中 正 负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径 运动速度 及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论 1 2 电子偶数 的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和 已知两正负电子相距为 时系统的电势能为 试求 1时 电子偶数 的能量 3 电子偶数 由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大 12 解 1 设光子频率的临界值为则 2 由于正 负电子质量相等 故两电子的轨道半径相等 设为 则正负电子间距为2 速度均为 则 电子偶数能量得电子偶数基态能量为 3 电子偶数处于第一激发态时能量 设电子偶数从第一激发态跃迁到基态时发出光子的波长为 则 13 根据量子理论 光子的能量E和动量p之间的关系式为E pC 其中C表示光速 由于光子有动量 照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强 这就是 光压 用I表示 1 一台二氧化碳气体激光器发出的激光 功率为 射出的光束的横截面积为S 当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时 激光对物体表面的压力F 2p N 其中p表示光子的动量 N表示单位时间内激光器射出的光子数 试用和S表示该束激光对物体产生的光压I 2 有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速 探测器上安装有面积极大 反射率极高的薄膜 并让它正对太阳 已知太阳光照射薄膜对每平方米面积上的辐射功率为1 35kW 探测器和薄膜的总质量为m 100kg 薄膜面积为求此时探测器的加速度大小 不考虑万有引力等其它的力 13 1 激光器的功率为 NE已知激光对物体表面的压力为F 2N p由光压的定义联立以上各式得 2 太阳光对薄膜产生的光压探测器受到的总光压力F I S以探测器为研究对象 根据牛顿第二定律F m a 14 光具有波粒二象性 光子的能量 其中频率表征波的特性 在爱因斯坦提出光子说之后 法国物理学家德布罗意提出了光子动量 与光波波长 的关系 若某激光管以 60 的功率发射波长 6 63 10 7 的光束 试根据上述理论 试计算 1 该管在1 内发射出多少个光子 2 若光束全部被某黑体表面吸收 那么该黑体表面所受到光束对它的作用力 为多大 解 设在时间 内发射出的光子数为 光子频率为 每一个光子的能量 又 则将 1 代入上式 得 在时间 内激光管发射出光子全部被黑体表面吸收 光子的未动量变为零 据题中信息可知 个光子的总动量为 据动量定理可知 总 黑体对光子束的作用力为 又据牛顿第三定律 光子束对黑体表面的作用力为 2 0 10 7 3 三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程 建成后将是中国规模最大的水利工程 枢纽控制流域面积1 0 106km2 占长江流域面积的56 坝址处年平均流量为Q 4 51 1011m3 水利枢纽的主要任务包括防洪 发电 航运三方面 在发电方面 三峡电站安装水轮发电机组26台 总装机容量 指26台发电机组同时工作时的总发电功率 为P 1 82 107kW 年平均发电量约为W 8 40 l010kWh 该工程将于2009年全部竣工 电站主要向华中 华东电网供电 以缓解这两个地区的供电紧张局面 阅读上述资料 解答下列问题 水的密度 1 0 103kg m3 g取10m s2 1 若三峡电站上 下游水位差按H 100m计算 试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率 的公式 并计算出效率 的数值 2 若26台发电机组全部建