2013高考物理 考点预测专练 专题十七 高考物理新题型专题

1 专题十七专题十七 高考物理新题型专题高考物理新题型专题 复习目标 复习目标 1 学会应用所学知识解决新情境下的各种物理问题 2 在较为复杂的场景下会对信息进行正确地筛选和加工 专题训练专题训练 1 如图是一种光电计数装置的原理图 被计数的制品放在传送带上 光源安装在传送 带的一侧 光电计数装置安装在传送带的另 一侧 每当传送带上有一个制品通过时 光 线被挡住 电磁铁放开衔铁 计数齿轮转过 一齿 计数器自动地把制品数目记下来 1 说明这种计数装置的工作原理 2 光电计数装置 实际上是一个用光 控制的继电器 叫做光控继电器 光控继电 器在自动控制中的应用很多 例如可用来控制航标信号灯 使信号灯自动地 夜亮昼熄 请你利用学过的知识 自行设计一个航标信号灯的简单电路 2 弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的 如图甲所示 为了研究同一 根琴弦振动频率与哪些因素有关 可利用图乙所示的实验装置 一块厚木板上有AB两个楔 支撑着琴弦 其中A楔固定 B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度 将琴弦的末端 固定在木板O点 另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力 轻轻拨动琴弦 在AB间产生 振动 1 先保持拉力为 150N 不变 改变AB的距离L 即改变琴弦长度 测出不同长度时 琴弦振动的频率 记录结果如表 1 所示 表 1 长度大小L m 1 000 850 700 550 40 振动频率f Hz 150176214273375 从表 1 数据可判断在拉力不变时 琴弦振动的频率f与弦长L的关系为 2 保持琴弦长度为 0 80m 不变 改变拉力 测出不同拉力时琴弦振动的频率 记录 结果如表 2 所示 表 2 拉力大小F N 360300240180120 振动频率f Hz 290265237205168 从表 2 数据可判断在琴弦长度不变时 琴弦振动的频率f与拉力F的关系为 图甲图乙 2 3 综合上述两项测试可知当这根琴弦的长为 0 75m 拉力为 225N 时 它的频率是 Hz 精确到个位数 4 如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦 除了长度L和拉力F以外 你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率 试列举可能的两个因素 3 我国物理学家葛正权 1934 年测定铋蒸汽分子的速率 其实验装置主要部分如图所 示 Q是蒸汽源 E是可绕中心轴 垂直于图平面 转动的空 心圆筒 S1 S2 S3是靠得很近的平行窄缝 整个装置放在 真空中 若E不转动 分子落在P处 当圆筒以角速度转 动 分子落在处 量得转过的弧长等于s E的直径 P P P 为D 则这部分分子速度v 分子从Q飞行到 所需时间比圆筒转动的周期小 P 4 1611 年 开普勒做比较入射角与折射角的实验 他设计的装置如图所示 日光LMN斜射到器壁DBC上 BC边缘的影子投影到底座 形成阴影边缘HK 另一部分 从DB射进玻璃立方体ADBEF内 阴影的边缘形成于 IG 根据学过的折射定律和几何知识 用图中的字母表 示玻璃的折射率n 5 家庭电路的线路均有一定的电阻 所以当家中大 功率的家电 如空调 电热器等 启动时 其余电灯都会 突然变暗 通过下面的实验可以估测线路的电阻 如图所示 r表示线路上的总电阻 L为一个功率为 P1的普通灯泡 为交流电压表 R是一个功率为P2的大 功率电热器 P2P1 实验时断开K 测得电压为U1 合上K测得电压为 U2 如何估算线路上的电阻 写出估算的计算式 小汽车正前方S处有一辆正在以速度v0行驶的载重卡车 此时小汽车因有急事需追 赶载重卡车 于是立即通知载重卡车司机以加速度a1做匀减速运动 同时小汽车从静止开始 以加速度a2做匀加速运动 试求小汽车需多长时间可追上载重卡车 某同学对此题的解法为 小汽车追上载重卡车时 有 由此 2 1 2 1 2 10 2 2 tatvSta 可求得小汽车追上载重卡车所需的时间t 问 你同意上述解法吗 若同意 求出所需的时间 若不同意 则说明理由并求出你认 为正确的结果 只需列出方程即可 7 如图所示 一根跨越一固定的水平光滑细杆的轻绳 两端各 系一个小球 球a置于地面 球b被拉到与细杆同一水平的位置 在 绳刚拉直时放手 使球b从静止状态向下摆动 设两球质量相等 则 球a刚要离地时 跨越细杆的两段绳之间的夹角为多大 已知图中 Ob段的长度小于Oa段的长度 8 1915 年 爱因斯坦把相对论推广到非惯性系 这就成为通常所说的广义相对论 广 义相对论的一个重要基础就是等效原理 由等效原理可以得出一个结论 光束在引力场中加 速的方式与质量较大的物体在引力场中加速的方式相同 例如 当接近地球表面时 光束会 3 以重力加速度g向地面下降 试从光量子的观点出发 讨论在地面附近的重力场中 由地面 向离地面距离为L处的接收器发射频率为的激光与接收器接收到的频率之间的关系 0 9 试估算全世界每年的降水量 已知地表的太阳能平均吸收常数为K 630J m2 s 1 设水的汽化热为 水在 时的汽化热为 2 441 106J kg 即 1kg 20 的水全 部汽化为水蒸气所需要吸收的热量为 2 441 106J kg 地球半径为R 6400km 结果保留一 位有效数字 10 经过天文望远镜长期观测 人们在宇宙中已经发现了许多双星系统 双星系统有两 个星体构成 其中每个星体的线度都远小于两个星体之间的距离 一般双星系统距离其他星 体很远 可以当作孤立系统处理 现根据对某一双星系统的光度学测量确定 该双星系统中 每个星体的质量都是M 两者相距L 它们正围绕两者连线的中点做圆周运动 1 试计算该双星系统的运动周期 计算 T 2 若实验上观测到的运动周期性为 1 N 1 为了解释 观测 T 观测 T 计算 TN 与的不同 目前有一种流行的理论认为 在宇宙中可能有一种望远镜观测不到的暗 观测 T 计算 T 物质 作为一种简化模型 我们假定在这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物 质 而不考虑其他暗物质的影响 试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质 的密度 11 在纳米技术中需要移动或修补原子 必须使在不停地做热运动 速率约几百米每秒 的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间 为此已发明了 激光致冷 的技术 若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球 则 激光致冷 与下述的力 学模型很类似 一辆质量为m的小车 一侧固定一轻弹簧 如图所示以速度水平向右运动 一个动量 0 v 大小为p 质量可以忽略的小球水平向左射人小车并压缩弹簧至 最短 接着被锁定一段时间 再解除锁定使小球以大小相同T 的动量p水平向右弹出 紧接着不断重复上述过程 最终小车将 停下来 设地面和车厢均为光滑 除锁定时间外 不计小球T 在小车上运动和弹簧压缩 伸长的时间 求 1 小球第一次入射后再弹出时 小车的速度的大小和这一过程中小车动能的减小量 2 从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间 12 示波管 电视机显像管 电子显微镜中常用到 一种叫静电透镜 它可以把电子聚焦在中心轴上的一点 F 静电透镜的名称由此可来 它的结构如图所示 K为 平板电极 G为中央带圆孔的另一平行金属板 现分别将 它们的电势控制在一定数值 图中的数据的单位为 V 其 中K板的电势为 120V G板的电势为 30V 根据由实验 测得的数据 在图中画出了一些等势面 从图中可知G 板圆孔附近的等势面不再是平面 而是向圆孔的右侧凸 出来的曲面 所以圆孔附近右侧的电场不再是匀强电场 问 4 1 你能画出电场线的大致分布吗 2 分析静电透镜为何对白K电极出发的电子束有会聚作用 3 一个电子自K电极以一定的速度出发 运动到F点 电势为 30 1V 的过程中 电子 的加速度如何变化 电场力做了多少功 电势能改变多少 设电子电量C 19 106 1 e 13 如图甲所示是一种测量血压的压力传感器在工作时 的示意图 薄金属片户固定有 4 个电阻Rl R2 R3 R4 如 图乙 左边是它的侧面图 这 4 个电阻连接成电路如图丙 所示 试回答下列问题 1 开始时金属片中央O点未加任何压力 欲使电压 表无示数 则 4 个电阻应满足怎样的关系 2 当 O 点加一个压力F后发生形变 这时 4 个电阻也随 之发生形变 形变后各电阻大小如何变化 3 电阻变化后 电路的A B两点哪点电压高 它为什么能测量血压 14 一个模拟 发电机 电动机组 水平金属导轨和竖直金属导 轨相连接 处在B1 B2 1T 的匀强磁场中 金属 棒ab和cd可以沿导轨无摩擦地滑动 两棒都是长l 0 5m 质量m 10g 电阻R 0 5 导轨电阻不计 为了使cd棒以v2 2m s 的速度匀速竖直上升 ab必须以多大速 度v1滑动 砝码的质量应为多少 g取 10m s2 15 科学家发现太空中射线一般都是从很远的星体放射出来的 当射线爆发时 在数秒钟所产生的能量 相当于太阳在过去一百亿年所发出的能量总和的一千倍左右 大致上等于太阳全部静质量所对应的能量的总和 科学家利用超级计算机对射线爆 发的状态进行了模拟 经过模拟 发现射线爆发是起源于一个垂死的星球的 坍塌 过程 只有星球 坍塌 时 才可以发出这么巨大的能量 已知太阳光照射到地球上 大约需要 8min 时间 由此来估算 宇宙中 一次射线爆发所放出的能量 N m2 kg2 结果保留两位有效数字 11 1067 6 G 16 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相对稳定的系统 已知正 负电子的质量均为me 普朗 克常量为h 静电力常量为k 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r 运动速度v及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论 n 1 2 电子 2 2 h nvrme 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L时系统的 图甲 图乙图丙 5 电势能为 试求n 1 时 电子偶数 的能量 L e kE 2 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 高考新题型专题高考新题型专题 参考答案参考答案 1 略 2 1 频率f与弦长L成反比 2 频率f与拉力F的平方根成正比 3 245Hz 4 在上述相同的环境中 影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关 如弦的半径 即直径 粗细等 或弦的材料 即密度 单位长度的质量等 3 s D 2 2 4 注 EGBH BGEH n DIBG 5 L的电阻很大 电流很小 因此对线路上的影响 可以不计 合上K接入R时 由于R的 电阻很小 电流很大 这时L的电流也可以略去不计 r U1 U2 U2 P2 6 不同意 因为载重汽车有可能在t时刻前就已经停止运动 本题应分三种情况讨论 由于载重卡车经时间停下 在这段时间内小汽车的位移为 1 0 a v 2 1 0 2 2 1 a v a 1 若 则小汽车在载重卡车停下前追上 有 2 1 0 2 2 1 a v a 1 2 0 2a v S 取小于的解 2 1 2 1 2 10 2 2 tatvSta 1 0 a v 2 若 则小汽车在载重卡车停下后追上 有 2 1 0 2 2 1 a v a 1 2 0 2a v S 1 2 02 2 22 1 a v Sta 3 若 则小汽车在载重卡车刚停下时追上 则上述两个方程均可 2 1 0 2 2 1 a v a 1 2 0 2a v S 7 3 1 arccos 6 8 1 1 2 0 2 0 c gL c gL 9 1 1018kg 10 1 2 GM L L 2 3 2 1 3 L MN 11 1 2 2 0 m p vp T p mv 2 0 12 1 电场线的大致分布如图甲所示 2 假设由电极K水平向右发射的电子束穿出圆孔后 运动到电场中的A B两点 A B两点的电场方向放大至如图乙所示 而电子受到的电场力F与电场方向相反 把F分解 成水平方向和竖直方向 则电子的运动情况是水平方向上的减速运动和竖直方向上向着中心 轴的加速运动 由对称性不难分析出电子束有向着中心会聚的特点