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物理阅读材料1、气体分子的速率和统计规律一定气体某一温度时，其任何速率的分子都有，只不过，不同温度时，不同速率分子占总数的比例是不一样的。高温时，较大速率的分子所占的比例大，而较低温度时，较小速率分子所占的比例大。且同一种类的大量分子，一定温度时，处于一定速率范围内的分子所占百分比是确定的，这种规律叫统计规律2、库仑扭称实验(卡文迪许扭称与此类似)CBA细金属丝下面悬挂一根玻璃棒，棒的一端有一个 金属小球A另一端有一个平衡小球B，在离A球某一距离的地方放一个同样的金属球C，且AC带有同种电荷，它们之间斥力将使玻璃棒转过角度且AB杆处于静止状态，此时金属丝弹力矩与静电斥力力矩平衡，即Fl=k(k为常数与金属丝材料有关)由此可得F，并有量出AC间距离：得3、尖端放电和避雷针导体表面突出的地方，电荷分布比较密集，附近的电场比较强；导体表面比较平坦的地方，电荷分布比较稀疏，电场比较弱。故导体尖端附近电场特别强，会发生尖端放电。因残留在空气中的离子在尖端附近强电场作用下发生剧烈运动，与空气中的气体分子碰撞，使空气中气体分子产生大量新的离子。与尖端带同种电荷离子受到排斥，远离尖端；与尖端带异种电荷离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上电荷中和，这样相当于导体从尖端上失去电荷，所以叫尖端放电。避雷针就是按照这个原理制成的。带电的云层接近地面时，由于静电感应，地面上的物体会出现异种电荷，并且密集在突出的物体上。当电荷积累到一定程度时，带电云层和这些突出的物体之间会发生强烈的放电，这就是雷击。避雷针是一个金属的尖端导体，安在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地有良好的接触，通过避雷针可以不断的放电，避免电荷的大量积累，从而达到避雷的目的。可动电极固定电极待测压力F4、电容式传感器电容器的电容决定于极板的正对面积S，极板间距离d，以及极板间的电介质这几个因数。如果某一物理量（如角度，位移S，深度h）的变化引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，则通过测定电容器的电容，就可以确定上述物理量的变化，这种电容称之为电容式传感器。容器导电液体绝缘管芯柱如：测定压力F的电容式传感器，待测定压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化。知道C的变化，就可以知道F的变化情况。如：如图所示是一种通过测量电容器电容的变化，来检验液面高低的仪器原理图（这种仪器的优点是将非电荷量的变化转换为电信号，使测量自动化），容器中装有导电液体，是电容器的一个电极；中间的芯柱是电容器的另一个电极，芯柱外面套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器显示的是电容的大小，从电容的大小就可以知道容器中液面位置的高低，如图指示器显示出电容增大了，则可判断液面_升高_（填“升高”或“降低”）5、自由电子定向移动的速率常温下金属中自由电子热运动的平均速率均为105m/s,而形成电流时，定向移动的速率为10-5m/s，可见相比较定向移动的速率比分子热运动的速率小多了。但为什么合上开关，电流会立即传到用电器，使它开始工作呢？这是因为“形成电流的速率”不是自由电子定向移动速率，而是电场的传播速率。电场的传播速率是很大的，它等于光速，金属导线中各处都有自由电子，电路一旦接通，导线中便以光速的速率在各处迅速地建立起电场，在这个电场的作用下，导线各处的自由电子几乎同时开始做定向移动，整个电路中几乎同时形成电流。6、安培分子电流假说 磁性材料分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。安培假说能够解释一些磁现象。一根铁棒，在未被磁化的时候，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，他们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极，磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱了。顺磁性物质抗磁性物质铁磁性物质被磁化后磁性的强弱很弱很弱很强被磁化后的磁场方向使外磁场稍有增强使外磁场捎有减弱使外磁场大大增强外磁场撤去以后磁性几乎完全消失磁性几乎完全消失剩余一部分磁性典型代表物质锰、铬、铝等铋、铜、银、惰性气体金属磁性材料，包括铁、钴、镍及其合金等；铁氧体磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。7、流体的阻力气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大。流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。流体的阻力还跟物体的形状有关。8、物理学史汤姆生发现电子，说明原子有结构卢瑟福利用粒子散射实验说明了原子具有核式结构模型；卢瑟福还发现了质子丹麦物理学家玻尔提出了玻尔模型并成功的解释了氢原子辐射电磁波的问题贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有结构；居里夫人发现了发射性元素钋和镭，从而打开了人类进入原子核的大门。托马斯杨利用杨氏双缝干涉实验证明了光也是一种波爱因斯坦用光子说解释光电效应，从而说明了光具有粒子性德国物理学家伦琴发现了X射线麦克斯韦提出了麦克斯韦理论，并从理论上预见了电磁波在真空中传播的速度等于光的速度德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并求出了电磁波的波速等于光的速度。奥斯特利用奥斯特实验发现了电也可产生磁9、失重人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。航天器进入轨道后可以近似认为是绕地球做圆周运动，具有加速度，它的大小等于卫星所在高度的重力加速度的大小。这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似，航天器中的人和物都处于失重状态。10、黑洞理论计算表明，人造卫星脱离地球的速度等于其第一宇宙速度的倍，即。由此可知，天体的质量越大，半径越小，其表面的物体就越不容易脱离它的束缚。设想，如果某天体的质量非常大，半径非常小，则其脱离速度有可能超过光速，即。爱因斯坦相对论指出，任何物体的速度都不可能超过光速，由此可推 断，对这种天体来说，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出，这种天体就是我们常听到的黑洞。11、用动力学方法测质量1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船m1，去接触正在轨道上运行的火箭组m2，接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F等于895N，推进器开动7s，测出飞船和火箭组的速度改变是0.91m/s，已知双子星号宇宙飞船的质量m1=3400kg,求火箭组的质量m2是多大？推进器的推力使宇宙飞船和火箭组产生的加速度根据牛顿第二定律F=ma=( m1 +m2)a得12、超导技术及其应用用液氦冷却水银，当温度下降到.K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可获得稳态强磁场。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。磁流体发电机磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电机发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场而发电。用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。超导输电线路超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。广阔的超导应用高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。超导磁悬浮列车利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。磁悬浮列车动力来自轨道超导计算机高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。核聚变反应堆“磁封闭体”核聚变反应时，内部温度高达1亿2亿，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。例、利用超导磁体和路基导体中的感应电流之间的磁力把列车悬浮起来运行，在车辆底部安装超导磁体，在轨道两旁埋设一系列闭合的铝环，当列车运行时，超导磁体产生的磁场相对于铝环运动，列车凌空浮起，使车与轨道间的摩擦减少到零。分析使列车浮起的原因答案：（1）当列车运行时，车上超导磁体相对于铝环运动，铝环中磁通量变化而产生感应电流，感应电流的磁场对列车有排斥力，可将列车托起例、右图是世界上第一条投入商业运行的上海磁浮列车，运行路程31.5km，最高速度可达430km./h（即119.4m/s），走完全程只需8min，它是靠磁体间相互作用浮离轨道约15cm，被誉为“飞”起来的交通工具，根据车厢内显示屏上显示的时刻和速度值，整理后如下表所示（从起动至中途）假设列车的总质量为3104kg，列车以较高速度运行时仅受空气阻力作用，且空气阻力与速度的平方成正比，即（1）使列车浮起要做多少功？（2）画出列车在0240s内的v-t图像。（3）估算列车在最大速度运行时的牵引力。甲列车线圈1线圈2接测量仪器接测量仪器（4）估算100s 这一时刻，列车牵引力的瞬时功率。乙s/mI/A1303000.12-0.120.15-0.15例：如图甲所示，是测定机车速度和加速度大小的装置，它由一块安装在机车车头底部的强磁铁和埋设在轨道地面上的一组线圈及电流表（图中未标出）组成，当机车经过线圈上方时，线圈中产生的电流就被记录下来，因此可以求出机车在该位置时的速度，假设磁体外侧为一个匀强磁场，磁感应强度为B=0.004T，磁体宽度与线圈宽度相同，且都比较小，线圈匝数为n=5，长度L=0.2m，电阻R=0.4，测量记录如图乙所示，则距离原点O为30m处时机车的速度为_12_m/s，距离原点O为130m处时机车的速度为_15_m/s，如果机车的行驶是匀变速的，则机车行驶的加速度大小为_0.405_m/s2R1R2BOA例、据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内，现按下面的简化条件来讨论这个问题：如图是一个截面为内径R1=0.6m、外径R2=1.2m的环状区域，区域内有垂直于截面向里的匀强磁场，已知氦核的荷质比，磁场的磁感应强度B=0.4T，不计带电粒子重力。（1） 实践证明，氦核在磁场区域内沿垂直于磁场方向运动速度v的大小与它在磁场中运动的轨道半径r有关，试导出v与r的关系式（2） 若氦核沿磁场区域的半径方向平行于截面从A点射入磁场，画出氦核在磁场中运动而不穿出外边界的最大圆轨道示意图（3） 若氦核在平行于截面从A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界，求氦核的最大速度。甲BOA乙BOA答案：（1）设氦核质量为m电量为q，以速度v在磁感应强度为B的饿匀强磁场中做半径为r的匀速圆周运动，由洛伦兹力计算公式和牛顿定律得，故（2）所求轨迹示意图如图甲所示（要与外圆相切）（3）当氦核以vm的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时，则以vm速度沿各方向射入磁场区的氦核都不能穿出磁场边界，如图乙所示，由图中知，由得，在速度为时不穿出磁场外边界应满足的条件是，故13、显微镜的分辨本领最好的光学显微镜能够分辨200nm大小的物体，可以看到最小的细菌。日常生活中物体比可见光的波长大得多，光的衍射现象不明显，所以我们才说光沿直线传播，但是，显微镜的精度很高，物镜的直径又不大，所以衍射现象不能忽略，由于衍射，被观察物体上的一个光点经过透镜以后，不再会聚成一个光点，而形成一个光斑，这样物体的像就模糊了，影响了显微镜的分辨本领。电子束也是一种波，如果把电子加速，使它的动量很大，它的德布罗意波长很短，衍射现象的影响就小多了，这样就有可能大大提高分辨能力，这种使用电子束工作的显微镜叫做电子显微镜。现代电子显微镜的分辨本领可以达到0.2nm例、如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中S为发光点，T是望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统八面镜距反射系统的距离为ABL（L可长达几十千米），且远大于OB以及S和T到八面镜的距离现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当转动频率达到并可认为是匀速转动时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S，由此迈克尔逊测出光速c根据题中所测量的物理量得到光速c的表达式正确的是（C）A、 B、 C、 D、14、立体电影和偏振立体电影是用两个如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片，放映时，通过两台放映机，把上述两组胶片同步放映，使这略有差别的两副图象重叠在银幕上，并在电影机前装一块偏振片，两台放映机前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上在反射到观众处，偏振方向不改变，用偏振眼睛观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看左机的画面，右眼看右机的画面。这就产生了立体的感觉。15、康普顿效应康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长大。光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒。按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差，结果跟实验数据完全相符。康普顿效应进一步证实了光的粒子性。 16、蒙气差光由真空进入空气中时，传播方向只有微小的变化，虽然如此，有时仍然不能不考虑空气的照射折射效应。如来自一个遥远天体的光穿过地球大气层时被折射的情景，覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率越大，我们可以把地球表面上的大气看做是由折射率不同的许多水平气层组成，星光从一个气层进入下一个气层，要折向法线方向，结果我们看到的这颗星星的位置，比它的实际位置要高一些，这种效应越是接近地平线就越明显17、海市蜃楼海市蜃楼是光在密度分布不均匀的的空气中传播时发生全反射产生的。夏天，海