高考总复习 物理 综合题例

综合题例 1 综合题例综合题例 一 开发新能源一 开发新能源 1 前不久 奋进号 航天飞机进行了一次太空飞行 主要任务是给国际空间站运送物资 和给国际空间站安装新的太阳能电池板 该太阳能电池板长 L 73m 宽 d 12m 将太阳 能转化为电能的转化率为 11 已知太阳的辐射总功率为 P0 3 83 1026W 地日距离 为 R0 1 5 1011m 国际空间站离地球表面 h 370km 它绕地球做匀速圆周运动大约有一 半时间在地球的阴影内 所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内 由以上数据 估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少 2 目前人类用最好的硅电池把太阳能转化为电能的效率才达到 10 左右 而经测试 在 某种绿色植物的光合作用中 每放出 1 个氧气分子只需要吸收 8 个波长为 690nm 的光 子 每放出 1mol 氧气的同时 植物体将能储存 469kJ 的能量 已知普朗克常量 h 6 63 10 34Js 求绿色植物将太阳能转化为生物能的转化效率 3 燃料电池是把化学能直接转化为电能的装置 它的原料是氢气和氧气 生成物是水 所 以它的优点很多 原料来源丰富 价格低廉 不污染环境 生成物可利用 尤其在宇宙 航行中 目前唯一的缺点是催化剂太昂贵 如果解决了这个问题 燃料电池将是很有前 途的一种发动机 燃料电池的工作原理是 用多孔的 Ni 电极浸泡在 KOH 电解液中 氢 气和氧气连续通入电极 两极所进行的化学反应 其总效果是 H2 气 O2 气 H2O 2 1 若燃料电池工作于温度为 298K 的定压条件下 反应前后每消耗 1mol 氢气产生的能为 Hm 285 8KJ mol 极间电压为 U 1 229V 试求该燃料电池的效率 综合题例 2 4 太阳能汽车是利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能 再利用电动机驱动汽车的一 种新型汽车 目前正处在实验阶段 实验车的形状都比较怪 有一个几乎布满全部车身 的太阳能电池板 还有流线型的外形 仅有的一位乘员 驾驶员 拥有的空间也极为有 限 今后随着太阳能电池板效率的提高和轻型高强度的车体材料的出现 实用型的太阳 能汽车必将会出现在我们的生活中 某辆实验车 太阳能电池板的总面积为 S 8m2 电 池组提供的电压为 U 120V 提供给电动机的工作电流为 I 10A 电动机内阻为 R 2 太阳光照射到电池板上单位面积上的辐射功率为 P0 1KW m2 已知电动机的效率为 90 在水平路面行驶时车受的阻力为 f 150N 那么这辆实验车在该路面上行驶的最 大速度是多大 它所用的太阳能电池板的效率 是多少 5 风能是一种环保型能源 目前我国风力发电总装机容量以达 2640MW 据勘测我国的 风力资源至少有 2 53 105MW 所以风力发电是很有前途的一种能源 风力发电是将 风的动能转化为电能 设空气的密度为 水平风速为 v 风力发电机每个叶片长为 L 设通过叶片旋转所围成的圆面内的所有风能转化为电能的效率为 那么该风力发电机 发出的电功率 P 是多大 某地平均风速为 v 9m s 所用风力发电机的叶片长 L 3m 空 气密度 1 3kg m3 效率为 25 每天平均发电 20 小时 每户居民平均每天用电 1 5 度 那么这台风力发电机能供多少户居民日常用电 6 潮汐发电就是利用潮水涨落产生的水位差来发电 由于太阳和月球对海水的作用力 引潮力 与它们的质量成正比 与它们到地球的距离的三次方成反比 已知太阳的质 量 M1 2 00 1030kg 月球的质量 M2 7 36 1022kg 地日距离 R1 1 50 1011m 地月距 离 R2 3 84 108m 则太阳与月球对海水的引潮力大小之比为 F1 F2 建于浙江 江厦的双向潮汐电站是我国第一座潮汐电站 它利用海水每天涨落两次 共能进行四次 发电 已知其年发电量为 1 07 107kwh 总功率为 3 20 103kw 则该电站每天平均满负荷 发电的时间为 h 已知该发电站水库面积为 S 2 50 106m2 电站的总效率为 10 则每次涨 落潮的平均潮差是 m 综合题例 3 7 为了解决日益紧迫的能源问题 有些科学家 正在研究太空电站的问题 所谓太空电站 就 是地球同步轨道上的太阳能电站 其示意图如 右 在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池 把 光能转化为电能 再经过微波转换器把直流电 转换为微波 并通过天线将电能以微波形式向 地面固定接收站发送 地面的接收站再把微波 转换成电能 已知太阳能硅电池每片面积 S0 4cm2 可提供电功率 P0 50mW 巨大的太 阳能收集板电池阵列面积为 S 5 109m2 其总功率为多少 利用微波传输 实现了 无缆输电 输电效率可达 80 微波输电采用的频率为 2450MHZ 求其波长和到 达地面时接收站接收到的功率 若已知地球本影长为地球半径的 216 倍 同步轨道电 站离地面的高度是地球半径的 5 6 倍 试估计太阳能电站一天内处于地球阴影内而不能发 电的时间有多长 8 利用风力发电是一种经济而又清洁的能源利用方式 我国甘肃省某地 四季的平均风 速为 10m s 已知空气的密度为 1 3kg m3 该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度 均为 12m 的叶片 转动时可形成半径为 12m 的一个圆面 若这个风车能将通过此圆面 内的 10 的气流的动能转化为电能 那么该风车带动的发电机的功率为多大 为了减 少风车转动轴的磨损 根据最新设计 在转动轴与轴承的接触部分镀了一层纳米陶瓷 一般陶瓷每立方厘米含有 1010个晶粒 而这种纳米陶瓷每立方厘米含有 1019个晶粒 若 把每个晶粒看成球形 并设这些晶粒是一个挨一个紧密排列的 那么每个晶粒的直径大 约是多少纳米 第 问答案保留 2 位有效数字 第 问答案保留 1 位有效数字 9 风力发电作为一种无污染 低成本的电力产业 发展前景广阔 我国风力资源丰富 到 2000 年底 我国风力发电机的总装机容量以达 264 万千瓦 风力发电的原理是利用风 推动叶轮转动 将风的动能转化为叶轮的动能 在将叶轮的动能转化为电能 设空气 的密度为 每个叶轮的长度为 L 正对叶轮的水平风速为 v 整个发电机的效率为 那么每台发电机发出的电功率 P 为多大 我国研制 wd 646 型风力发电机 每个叶 轮 L 22m 当风速达到 15m s 时 其输出电功率可达 600KW 求该风力发电机将风的动能 综合题例 4 转化为电能的总效率 空气的密度为 1 29kg m3 二 航天与卫星二 航天与卫星 10 美国航天飞机上曾做过 卫星悬绳发电 实验 航天飞机在赤道上空以 7 5km s 从西 向东做匀速圆周运动 所在处地磁场的磁感应强度 B 5 0 10 5T 从航天飞机上向下释 放出一颗卫星 带着一根长 L 20km 的电缆绳 其电阻为 r 800 电缆绳的方向始终指 向地心 电缆线随航天飞机运动 从而切割磁感线产生感应电动势 通过稀薄气体中的 离子形成回路 给航天飞机里的电器供电 实验中得到的电流为 I 3 0A 电缆线中产生 的感应电动势 E V 航天飞机中获得的电功率为 P w 11 我国自行研制发射的 风云一号 风云二号 气象卫星的飞行轨道是不同的 风 云一号 是极地圆形轨道卫星 其轨道平面与赤道平面垂直 周期为 T1 12h 风云二 号 是同步轨道卫星 其轨道平面就是赤道平面 周期为 T2 24h 两颗卫星相比 离地面较高 观察范围较大 运行速度大 若某天上午 8 点 风云一号 正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空 那么 风云一号 下一次通 过该小岛上空将是 12 我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经 700到东经 1350之间 所以我国发射 的同步通信卫星一般定点在赤道上空 3 6 万公里 东经 1000附近 假设某颗通信卫星计 划定点在赤道上空东经 1040的位置 经测量刚进入轨道时位于赤道上空 3 6 万公里 东 经 1030处 为了把它调整到 1040处 可以短时间启动星上的小型喷气发动机调整卫星的 高度 改变其周期 使其 漂移 到预定经度后 再短时间启动发动机调整卫星的高度 实现定点 两次调整高度的方向依次是 A 向下 向上 B 向上 向下 C 向上 向上 D 向下 向下 13 离子发动机 是一种新型的宇宙飞船用的发动机 其原理是将气体离子由静止经电 场加速后高速向后喷出 利用反冲使飞船加速 由于单位时间内喷出的气体离子质量很 小 飞船得到的加速度将非常小 但经过足够长时间的加速 同样可以得到很大的速度 已知飞船的质量为 M 所用气体离子的荷质比 电荷量与质量之比 为 K 气体离子高速 喷出形成的等效电流为 I 气体离子喷出时的速度为 V 1 求飞船的加速度 a 的表 达式 2 若 M 3 0 102kg K 7 2 105c kg I 0 65A V 3 0 104m s 那么 a 等 于多大 14 根据量子理论 光子不但有动能 还有动量 其计算式为 p h 其中 h 是普朗克常 量 是光子的波长 既然光子有动量 那么光照到物体表面 光子被物体吸收或反射 时 光都会对物体产生压强 这就是 光压 一台二氧化碳气体激光器发出的激光功 综合题例 5 率为 P0 1000W 射出的光束的横截面积为 S 1 00mm2 当它垂直照射到某一物体表面时 对该物体产生的光压最大将是多大 既然光照射物体会对物体产生光压 有人设想在 遥远的宇宙探测中用光压为动力推动航天器加速 给探测器安上面积极大 反射率极高 的薄膜 并让它正对太阳 已知在地球绕日轨道上 每平方米面积上得到的太阳光能为 1 35KW 探测器质量为 M 50kg 薄膜面积为 4 104m2 那么探测器得到的加速度为多大 15 有一种航天器利用电场加速带电粒子向外发射粒子流 利用反冲使航天器得到加速 设该航天器的质量为 M 发射二价氧离子 每个氧离子的质量为 m 基本电荷为 e 电场 发射离子的电功率为 P 加速电压为 U 不考虑发射粒子后航天器质量的变化 求 氧 离子射出时的速度 v 每秒钟射出的氧离子数 n 航天器得到的加速度 a 16 神州二号 发射升空后 先进入一个近地点为 200 公里 远地点为 340 公里的椭圆轨道 然后根据 计划要将它调整到距地面 340 公里高的圆轨道上 方 法是由地面发出指令 使飞船在到达远地点时 飞船 上的发动机自动点火 提高飞船的速度 设飞船在 近地点 P 时的速率为 V1 在远地点 Q 时的速率为 V2 点火后做圆周运动时的速率为 V3 试比较 V1 V2 V3的大小并用小于号将它们排列起来 飞船上的发动机用偏二甲肼 C2H8N2 做燃料 用 四氧化二氮 N2O4 做氧化剂 它们接触后既发生反 应 产生二氧化碳 氮气和水 此反应的化学方程式为 17 风云一号 气象卫星是极地轨道卫星 又叫太阳同步卫星 它的周期为 12 小时 轨道平面通过地轴 已知某天早上 6 点 该卫星正好通过赤道上东经 1000的甲地的正上 方 那么在当天中午 12 点 它将出现在赤道上 经 的乙地的正上方 它再次通过 Q P V1 V2 V3 综合题例 6 甲地正上方将是在 三 宇宙学研究三 宇宙学研究 18 关于中子星问题 中子星是恒星演变到最后的一种存在形式 有一密度均匀的星 球 以角速度 绕自身的几何对称轴旋转 若维持其表面物质不因快速旋转而被甩掉的 力只有万有引力 那么该星球的密度至少要多大 蟹状星云中有一颗中子星 它每秒 转 30 周 以此数据估算这颗中子星的最小密度 若此中子星的质量约为太阳的质量 2 1030kg 试问它的最大可能半径是多大 19 利用万有引力定律 小孔成像原理和生活常识 就可以估算出太阳的平均密度 用 长 L 80cm 的不透光圆筒 在其一端封上厚纸 纸的中间用针扎一个直径 0 5mm 的小孔 筒的另一端封上一张白纸 把有小孔的一端对准太阳 在另一端可看到太阳的像 若测 得太阳像的直径为 d 7 4mm 试估算太阳的平均密度 20 据观测 某行星外围有一模糊不清的环 为了判断该环是连续物还是卫星群 又测 出了环中各层的线速度 V 的大小与该层至行星中心的距离 R 以下判断中正确的是 若 V 与 R 成正比 则环是连续物 若 V 与 R 成反比 则环是连续物 若 V2与 R 成反 比 则环是卫星群 若 V2与 R 成正比 则环是卫星群 A B C D 21 已知物体从地球上挣脱地球引力所须的速度 第二宇宙速度 为第一宇宙速度的 倍 即 其中 G M R 分别表示万有引力恒量 地球质量和地球半径 2 R GM v 2 对任何一个天体 物体从该天体上挣脱天体引力所必须的速度叫逃逸速度 其计算公式 跟地球第二宇宙速度的计算公式一样 当逃逸速度大于真空中的光速 c 时 就意味着连 光子也无法挣脱该天体的引力而射出 那么外界就无法直接接收到该天体的任何信息 综合题例 7 这样的天体称为 黑洞 已知太阳的质量为 2 1030kg 一颗质量为太阳 100 倍的星球 当它坍塌到半径为多大时就会演化为一个黑洞 22 太阳内部的核聚变可以释放出大量的能 这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射 出去 其总功率达 P0 3 8 1026W 估算一下太阳每秒钟损失多少吨质量 设太阳上 的核反应都是 这种形式的反应 是中微子 其质MeVeHeH28224 4 2 1 1 量远小于电子质量 是穿透能力极强的中性粒子 地日距离 L 1 5 1011m 试估算每秒钟 太阳垂直照射的地球表面上每平方米有多少中微子到达 假设原始太阳全部由质子和 电子组成 并且只有 10 的质子可供 燃烧 试估算太阳的寿命 23 已知质量为 m 的物体在地球上的万有引力势能 Ep 以无穷远处势能为零 r GMm M 为地球质量 G 为引力常量 r 表示物体到地心的距离 只要物体在地球表面具有足 够大的速度 就可以脱离地球的引力而飞离地球 即到达势能为零的地方 这个速度叫 第二宇宙速度 取地球半径为 R 6400km 地球表面重力加速度 g 10m s2 试依据能量 守恒定律计算第二宇宙速度的大小 和地球一样 任何星球都有这样一个 第二宇宙 速度 一旦这个 第二宇宙速度 的大小超过了光速 则任何物体 包括光子 都无法 摆脱该星球的引力 于是其内部与外界断绝了一切物质和信息的交流 从宇宙的其他部 分看来 它就像是消失了一样 这就是 黑洞 试分析一颗质量为 M 2 0 1031kg 的恒 星 当它的半径坍塌为多大时就成为一个 黑洞 取 G 7 10 11Nm2 kg2 答案保留 一位有效数字 24 九大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆 它们的质量和轨道半径如表所示 行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星冥王星 质量 1024kg 0 3304 875 980 624190056887 0103 0 073 6 星球半径 106m 2 446 056 373 3969 858 223 722 42 50 轨道半径0 5791 081 502 287 7814 328 745 059 0 综合题例 8 1014m 冥王星的公转周期约为 A 4 年 B 40 年 C 140 年 D 240 年 木星的密度大约是地球密度的 A 300 倍 B 30 倍 C 3 倍 D 0 3 倍 火星表面的重力加速度大约是地球表面的重力加速度的 A 0 1 倍 B 0 2 被 C 0 4 倍 D 0 8 倍 25 在关于宇宙发展和演变的各种理论中 有一种学说叫 宇宙膨胀说 这种学说认为 万有引力常数 G 在非常缓慢地减小 根据这个学说 在很久很久以前 太阳系中地球绕 太阳公转的情况与现在相比 A 公转半径比现在较大 B 公转周期比现在较小 C 公转速率比现在较大 D 公转角速度比现在较小 四 量子理论四 量子理论 26 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场加速电子的 在圆形磁 铁的两极之间有一环形真空室 用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生 交变磁场 从而在环形室内产生很强的电场 使电子加速 被加速的电 子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动 在 10 1ms 内电子已经能 获得很高的能量了 最后把电子引入靶室 进行实验工作 北京正负电 子对撞机的环形室周长为 L 240m 加速后电子在环中做匀速圆周运动 的速率接近光速 其等效电流大小 I 8mA 则环中约有 个电子在运行 27 频率为 0的光子由地球表面竖直向上运动 当它上升 H 22 5m 的高度时 由于地 球的引力作用 它的波长会变长一些 我们称这种现象为引力红移 试分析下列问题 光子能量的表达式是什么 爱因斯坦的质能联系方程是什么 由以上两式 试写 出光子质量 m 的表达式 用能量守恒的观点求光子上升 H 22 5m 时 该光子频率的 红移量 跟原有频率 0的比值 28 1994 年 11 月 9 日欧洲的一个科学小组在德国达姆塔特由 62Ni 和208Pb 经核聚合 并 紧接着射出一个中子而产生了第 110 号元素的一种同位素 元素符号暂用 X 该过程的 核反应方程式是 29 科学家们使两个带正电的重离子被加速后沿同一条直线相向 运动而发生猛烈碰撞 试图用此模拟宇宙大爆炸初的情境 为了 综合题例 9 使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能 关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具 有 A 相同的速率 B 相同大小的动量 C 相同的动能 D 相同的质量 30 化学变化过程中伴随着电势能的变化 下面是有关这个问题的几个说法 中性钠原 子失去电子的过程中系统的电势能增大 中性氯原子得到电子过程中系统的电势能减 小 钠离子和氯离子结合成氯化钠分子的过程中系统的电势能增大 氯化钠分子电 离为钠离子和氯离子的过程中系统的电势能减小 上述说法中正确的有 A B C D 31 1999 年 4 月 在美国劳仑斯 柏克莱国家实验室 研究人员通过 88 英寸回旋加速器用 高能氪 86 原子轰击铅 208 靶 氪核与铅核融合 放出一个中子 生成了一种新元素 记 作 a 120 微秒后 该核分裂出一个 粒子 衰变为另一个新核 记作 b 该新核在 600 微秒后又放出一个 粒子 衰变为 114 号元素的同位素 记作 c 衰变链至少延续 到不久前被 IUPAC 命名的 106 号元素 在 11 天的实验时间内共观察到 3 个这样的衰变 事件 试回答下列问题 写出新核 a 的原子符号 如 208Pb 并指出该元素在周期表中的位置 周期 族 元素的类型 写出新核 b 衰变为 114 号元素 c 的核反应方程式 你认为该实验室在 11 天的这项实验中共合成了新核 a b 原子各 个 32 右图是一种获得高能粒子的装置 环形区域内存在垂直于纸面 向外 大小可以调节的匀强磁场 质量为 m 电荷为 q 的粒子在 环中做半径为 R 的圆周运动 图中 A B 为两块中心开有小孔的 极板 极板间距离远小于 R 原来电势都为零 每当粒子飞经 A 板时 A 板的电势升高为 U B 板的电势仍为零 粒子在两板间 的电场中得到加速 每当粒子离开 B 板时 A 板的电势又降为零 粒子在电场一次次的加速下动能不断增大 而绕行半径不变 设 t 0 时粒子由静止在 A 板小孔处开始在电场作用下加速并开始绕 行 求 粒子绕行 n 圈回到 A 板时的动能 En 为使粒子始 终保持在半径为 R 的圆轨道上运动 磁场必须周期性递增 求 粒子绕行第 n 圈时所加磁场的磁感应强度 Bn 求粒子绕行前 n 圈所需的总时间 tn 在右图中画出 A 板的电势 u 与时间 t 的关系图象 从 t 0 起到粒子第四次离开 B 板为止 t1是粒子第一次回到 A 板的时刻 要求定性画出即可 R A B U 0 u U O t1 t 综合题例 10 五 生活与物理五 生活与物理 33 汽车在两个南极科学考察站之间行驶 汽车后轮轮轴左右两端的电势高低情况是 A 左端电势较高 B 右端电势较高 C 左右两端电势相同 D 不知汽车行驶方向 无法判定 34 经测定 在夏季雷雨天的一次闪电中 云层与地面间的电势差约为 1010V 通过的电荷 量为 30C 试问 在这次闪电中释放出的电能是多少 如果能把这些能量都利用起 来 给拥有 600 户人家的小区供电 平均每户每天用电 1 5 度 那么这些能量够该小区用 多少天 35 电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温 又不会把饭烧 焦的家用电器 它的电路由控制部分 AB 和工作部分 BC 组 成 K1是限温开关 手动闭合 当温度达到 1030C 时自动断 开 不能自动闭合 K2是自动开关 当温度超过 800C 时自 动断开 温度低于 700C 时自动闭合 R2是限流电阻 阻值 2140 R1是工作电阻 阻值 60 锅中放好适量的米和水 插上电源 220V 50HZ 手动闭合 K1后 电饭锅就能自动煮好米饭并保温 简述手 动闭合 K1后 电饭锅加热 保温过程的工作原理 加热过程电饭锅消耗的电功率 P1是 多大 K1 K2都断开时电饭锅消耗的电功率 P2是多大 若插上电源后没有手动闭合 K1 能煮熟饭吗 为什么 36 微波炉是一种新型家用电器 用它加热含水分较多的食品效果很好 它的加热原理是 利用磁控管发出频率为 2450MHZ的微波 微波经炉顶的波导传输到加热室 水分子是极 综合题例 11 性分子 它的正负电荷的中心是不重合的 因此当有微波通过时 水分子将随着微波引 起的振荡电场的变化而快速振动起来 又因为该微波的频率和水分子振动的固有频率相 同 因此能使水分子发生共振 分子动能迅速增大 使食物的内能增大 温度升高 如 果水以冰的形式存在 由于固体分子间的结合得较紧密 吸收微波的能力就很低 加热 时会很不均匀 根据以上说明 微波炉能加热含水分较多的食品的原因是由于它们具有 以下特点 可以推出水分子振动的固有频率为 HZ 37 电视机显象管里 电子以 E 1 8 104ev 的动能打在电视屏上 求 电子打在屏上 时的速度大小 v 已知电子连续不断地打到电视屏上的等效电流的大小为 I 20mA 并设 电子全部被屏吸收 那么电子流对电视屏的平均冲击力 F 为多大 基本电荷 e 1 6 10 19C 电子质量为 m 9 10 31kg 38 右图是显象管工作原理的示意图 阴极 k 发射 出的电子束 初速度可视为零 经高压加速电压 U 加速后正对圆心进入磁感应强度为 B 半径为 r 的圆 形匀强磁场区 偏转后打在荧光屏 P 上 在图中 画出电子运动的轨迹 若电子的荷质比为 K 那 么电子通过圆形磁场区过程的偏转角 是多大 若阴极的质量不好 含有 SO4 2离子 那么 SO4 2离 子也将被加速电压加速而打在荧光屏上 并使荧光 屏上形成暗斑 直接影响显象管的质量 试分析暗斑在荧光屏上的分布情况 39 如果家用热水瓶中的热水没有灌满而被盖紧瓶塞 而且瓶塞的密封程度又很好的话 经过一段时间后再打开瓶塞时可能会比较困难 设灌开水时水温为 970C 再次想打开瓶 塞时水温为 570C 瓶口的横截面积为 S 10cm2 大气压为标准值 取 P0 105Pa 手指与 瓶塞间的摩擦因数为 0 5 试估算再次用两只手指打开瓶塞时每只手指至少要用多大 的压力捏住瓶塞 40 高压锅的锅盖密封良好 盖上有一个排气孔 上面倒扣一个限 压阀 利用其重力将排气孔压住 加热后 当锅内气压达到一定 程度时 气体就会把限压阀顶起来 使高压气排出 这样就使锅 内能保持一个较高的稳定的压强 设限压阀的质量为 m 0 1kg 横 k U B P 限压阀 锅内高压气 综合题例 12 A R1 乙 50km 甲 G B E D xkm R R2 C 截面直径为 D 2cm 排气孔直径为 d 0 3cm 大气压为标准值 取 P0 105Pa 则锅内气 压最大可达多少 Pa 若压强每增加 3 6kPa 水的沸点相应升高 10C 那么高压锅内的水 温最高能达到多高 41 甲乙两地相距 50km 其间有两条相同的电话线 有一条因绝缘皮被老鼠咬破触地而 发生故障 为了确定触地点到甲地的距离 甲地的 检修人员先让乙地的工作人员把两条电话线短接 然后调节电阻箱的阻值 R 使通过电流表 G 的电流 为零 R1 R2两只定值电阻的阻值相同 这时电阻 箱的阻值为 360 已知每 1km 电话线的阻值为 6 则触地点到甲地的距离为 km 注意 图中 D E 两点都接地 相当于在 B D 间接了一个电源 42 设节日礼花炮的爆炸高度为 80m 从炮筒中射出后到爆炸前一直做竖直上抛运动 且 在最高点爆炸 则 花炮从炮筒中射出的初速度为 m s 已知花炮在炮筒中经 历的时间为 t 0 02s 则火药对花炮的平均推力大小 F N 发射花炮的炮筒长至 少为 L m 假设花炮在最高点爆炸后向各个方向飞去的每个碎片的初速度大小 都相同 那么每个碎片在空中运动的轨迹是 在同一时刻这些碎片处于空中同 一个 面上 43 底面半径为 r 高为 h 的圆锥形陀螺在光滑水平桌面上快 速绕轴旋转 同时以速度 v0向右运动 若陀螺的转动轴在全部 时间内都保持竖直 则 v0至少等于多少 才能使陀螺从桌面滑 出后不会与桌边发生碰撞 44 激光液面控制仪的原理如图所示 一束方向固定的激光 束 AO 以入射角 i 照射到水面 反射光线 OB 射到一个水平的 v i A O B B 综合题例 13 接电流放大器 零线 火线 220V 电源 A B 接受屏上的 B 点 接受屏通过光电管将接受到的激光信号变为电信号 输入测量和控制 系统 经过一段时间后 如果发现反射光线射到接受屏上的光点由 B 移到了 B 移动 距离为 d 该圆柱形水箱的横截面积为 S 则这段时间内容器中的水量减少了多少 该控制仪所用的激光器输出的激光功率为 P 0 50W 发出的红色激光的频率为 4 0 1014HZ 那么该激光器每秒发出的激光光子数是多少 45 把一个筛子用四根弹簧支起来 筛子上装一个电动偏心轮 它每转一周 给筛子一个 驱动力 这就做成了一个共振筛 这个筛子做自由振动时 完成 20 次全振动用 15s 在 某电压下 电动偏心轮的转速是 88r min 已知增大电动偏心轮的电压可以是其转速提高 而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期 为使共振筛的振幅增大 以下那些做法 是正确的 A 降低输入电压 B 提高输入电压 C 增加筛子质量 D 减小筛子质量 46 家用电热驱蚊器中电热部分的主要元件是 PTC 它是由钛酸钡等 半导体材料制成的电阻器 其电阻率 与温度 t 的个关系图象如右 电热驱蚊器的原理是 通电后电阻器开始发热 温度上升 使药片 散发出驱蚊药 当电热器产生的热与向外散发的热平衡时 温度达 到一个稳定值 由图象可以判定 通电后 PTC 电阻器的功率变化 情况是 稳定时的温度应取 区间的某一值 47 右图是一种触电保安器 变压 器的 A 部分用火线和零线双股平行 绕制而成 其左右分别和 220V 交 流电源和用电器相连 B 部分有一 个单股线圈 接到电流放大器上 一旦 B 线圈中有电流 经放大后能 带动继电器切断电源 试回答 多开灯或启动其他用电器会不会使保安器切断电源 如图该人出现 手地触电 保安器会不会切断电源 如果该人是双手分别接触零线 和火线而触电 保安器会不会切断电源 t 0c 0 t1 t2 综合题例 14 六 交通运输六 交通运输 48 新型轿车前排都安有安全气囊 气囊内储有某种物质 一受到冲击就 立即分解成大量气体 使气囊迅速膨胀 填补在乘员与挡风玻璃 方向盘 之间 防止乘员受伤 某次实验中汽车速度为 144km h 驾驶员冲向气囊 后经 0 2s 停止运动 人冲向气囊部分的质量为 40kg 头部和胸部作用在 气囊上的面积为 700cm2 在这种情况下 人的头部和胸部受到的平均压强 是多大 49 铁道部第三次进行铁路大提速后 石家庄到太原 石太线 依然 未能实现提速 原因主要是石太线上弯道太多 改造工程太大 设某 段铁路转弯半径为 r 火车行驶速度为 v 那么该弯道上铁道内外轨 所在平面与水平面的夹角 应该等于 如果不改变 而强行提 速 车轮将对铁道的 轨产生侧向挤压而造成事故 50 航空母舰上的飞机跑道长度有限 飞机回舰时 机尾有一个钩爪 能钩住舰上的一根 弹性钢索 利用弹性钢索的弹力使飞机很快减速 若飞机的质量为 M 4 0 103kg 回舰 时的速度为 v 160m s 在 t 2 0s 内速度减为零 弹性钢索对飞机的平均拉力 F N 飞机与甲板间的摩擦忽略不计 51 大型火车站有列车编组用的 驼峰 将需要编组的车厢用火车 头推到驼峰顶上 让它以极小的 初速度 可以视为零 开始沿斜 坡下滑 到坡底时利用道岔组把 它引导到规定的轨道上和其它车 厢撞接 实现编组 图中两节车厢的质量均为 m 车轮与铁轨的动摩擦因数均为 斜坡 高为 h 从驼峰顶到斜坡底的水平距离为 s1 A 车厢从坡顶由静止下滑 B 车厢原来静止 在坡底处 两车撞接后不再分开 两车厢的长度都忽略不计 求 1 A 车厢到达坡底 时的动能 EK 2 两车撞接瞬间的动能损失 EK 3 两车撞接后共同滑行的最大距 离 s2 h S1 A A B 综合题例 15 52 为了安全 在高速公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 已知某高速公路的最高 限速为 v 120km h 假设前方车辆突然停止运动 后面汽车的司机从眼睛发现这一情况 经过大脑反应 指挥手 脚操纵汽车刹车 到汽车真正开始减速 所经历的时间需要 0 50s 即反应时间 刹车时汽车所受阻力是车重的 0 40 倍 为了避免发生追尾事故 在该高速公路上行驶的汽车之间至少应保留多大的距离 53 铁路上列车的运行速度很大 车轮与铁轨间的动摩擦因数又不大 所以飞驰的列车 在发生险情紧急刹车到完全停下的制动距离是很大的 据实际测定 车速为 80km h 时 这个制动距离为 800m 我国铁路经过三次提速 在一些路段 一些车次上 行车速度已 达到 140km h 求 紧急刹车时列车的加速度大小是多大 当车速提到 140km h 时 制动距离变为多少 54 如图是一种悬球式加速度仪 用它可以测定沿水平轨道 做匀加速直线运动的列车的加速度 m 是金属球 系在细金 属丝下端 金属丝上端固定在 O 点 AB 是长为 L 的均匀电 阻丝 阻值为 R 金属丝和电阻丝接触良好 摩擦不计 AB 的中点 C 焊接一根导线 从 O 点也引出一根导线 这两 根导线之间接一个零刻度在中间的伏特表 V 金属丝和连 接用导线的电阻不计 图中虚线 OC 与 AB 垂直 OC h 电阻丝 AB 两端接在电压为 U 的稳压电源上 整个装置固定在列车中 且 A B 为列车 的前进方向 那么 从电压表的读数 就可以测出列车加速度的大小 当列车沿水平 轨道向右做匀加速直线运动时 写出加速度大小 a 和金属丝偏转角 间的关系式 写 出加速度 a 和电压表读数 U 的关系式 该装置能测定的最大加速度是多大 综合题例 16 55 右图为一种加速度仪的示意图 质量为 m 的振子两端连有劲 度均为 K 的轻弹簧 电源的电动势为 E 不计内阻 滑动变阻器 的总阻值为 R 有效长度为 L 系统静止时滑动触头位于滑动变 阻器正中 这时电压表指针恰好在刻度盘正中 求 系统的加 速度 a 以向右为正 和电压表读数 U 的函数关系式 将电压 表刻度改为加速度刻度后 其刻度是均匀的还是不均匀的 为什 么 若电压表指针指在满刻度的 3 4 位置 此时系统的加速度 大小和方向如何 56 一台四缸四冲程的内燃机 每个气缸中活塞的横截面积为 300 cm2 每个冲程的行程 为 30cm 在做功冲程中 活塞所受的平均压强为 4 5 106Pa 飞轮的转速为 300r min 求 这台内燃机的功率是多大 七 生命科学七 生命科学 57 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 E 10 16J 普朗克常量为 h 6 63 10 34Js 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 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 58 葡萄糖在人体内经氧化生成 CO2和 H2O 同时放出能量 实验测得 1mol 葡萄糖可产 生 2 80 103kL 能量 当质量为 m 60kg 的运动员起跑时在最初 0 4s 内冲出 1m 视为匀 加速运动 写出葡萄糖被氧化而放能的化学方程式 每个葡萄糖分子被氧化过程放 K K V R E m 综合题例 17 能多少 该运动员在起跑后的这最初 0 4s 内消耗了多少克体内储存的葡萄糖 59 糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因 利用高度聚焦的激光束进 行治疗 90 的患者都可以避免失明的严重后果 一台功率为 10W 的氩激光器 能发出 波长 500nm 的激光 每次 点焊 视网膜需要 2 10 3J 的光能 所以每次 点焊 的 时间只需 s 在这段时间内发出的激光光子数是 个 60 鸵鸟是当今世界上最大的鸟 有人说 如果鸵鸟能长出一副与身体大小成比例的翅膀 就能飞起来 是不是这样呢 生物学统计的结论得出 飞翔的必要条件是空气的上举力 F 至少与体重 G mg 平衡 鸟煽动翅膀 获得上举力的大小可以表示为 F cSv2 式中 S 为翅膀展开后的面积 v 为鸟的飞行速度 而 c 是一个比例常数 我们作一个简单的几何 相似形假设 设鸟的几何线度为 L 那么其质量 m L3 而翅膀面积 S L2 已知小燕子 的最小飞行速度是 5 5m s 鸵鸟的最大奔跑速度为 11 5m s 又测得鸵鸟的体长是小燕子 的 25 倍 那么鸵鸟真的长出一副与身体大小成比例的翅膀后能飞起来吗 61 心电图的出纸速度 指带移动的速度 是 2 5cm s 记录下的某人的心电图如下 图 纸上每小格边长为 1mm 则 此人的心率为多少次 分 保留两位有效数字 若某 人的心率为 75 次 分 每跳一次输送 80mL 血液 他的血压 可看作心脏压送血液的平均 综合题例 18 压强 为 1 5 104Pa 据此估算此人心脏跳动做功的平均功率 P 按第二问的答案估算 一下 人的心脏工作一天所做的功相当于把 1 吨重的物体举起多高 62 有一项血液检查叫 血沉 设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液 将它放进竖直放 置的血沉管内 红血球就会在血浆中匀速下沉 其下沉的速率就叫血沉 某人的血沉值 为 v 10mm h 把红血球看作是半径为 R 的小球 它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为 f 6 Rv 其中 1 8 10 3PaS 血浆的密度为 1 1 0 103kg m3 红血球的密度为 2 1 3 103kg m3 试估算红血球半径的大小 63 利用放射性同位素可以做医学检测 比如将 1mL 含有放射性同位素钠 24 的溶液注射 入人体内 注射前测得该溶液每秒放出 2000 个射线粒子 经 7 5 个小时后 抽取该人体 内 1mL 血液 测得这 1mL 血液每秒放出 0 24 个射线粒子 已知钠 24 的半衰期是 15 小 时 求该人体内的血液总量 64 神经系统中 把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类 现代生物学认为 髓鞘是由多 层 几层到几百层不等 类脂物质 髓质积累而成的 具有很大的电阻 已知蛙的 有髓鞘神经 髓鞘的厚度只有 2 m 而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达 1 6 105 若不计髓质片层间的接触电阻 计算髓质的电阻率 某生物体可看作高 20cm 半径为 4cm 的圆柱体 视作由髓质组成 在其两端加上电压 当电压增加到 100V 时 该有机体发生蠕动 问 引起神经纤维产生感觉的最小电流 I 是多少 综合题例 19 65 海豚和蝙蝠等生物具有完善的发射和接收超声波的器官 在一些重要的性能上 如确 定目标方位的灵敏度上远远优于现代的无线电定位系统 它们发出的超声波和无线电 波中的微波相比速度 频率 已知蝙蝠每次发出 100 个波 频率为 105HZ 每秒发射 50 次 它在 1 秒钟内用来发射超声波的实际时间为 s 66 在许多碳水化合物中键能最低的是 C C 键 葡萄糖中的 C C 键能为 83 1kcal mol 这折合多少 eV 的能量 由此可见 太阳光中的光子的波长应有一个下限 0 波长更短的光子将能把一个 C C 键打断 求 0 0对应的是哪种电磁波 燃烧时每从空气中消耗一个氧原子 释放的能量为 50kcal mol 试计算单位质量的葡萄 糖的含热量 这相当于每个葡萄糖分子氧化后放出多少 eV 的能量 折合每个碳原子放出 多少 eV 的能量 该能量相当于波长多大的一个光子的能量 含热量 分子量 每个氧原子释放的能量氧原子个数反应中从空气中吸取的 八 其它方面八 其它方面 67 蹦床运动是一种新兴的体育运动项目 运动员在一张水平放置的弹性 网上上下蹦跳 同时做出各种优美的姿势 将运动员视为质量为 50kg 的质点 在竖直方向上蹦跳的周期为 3s 离弹簧网的最大高度为 5m 则运动员与弹簧网接触期间弹簧网对运动员的平均弹力大小为 N 取 g 10m s2 68 右图是利用放射线自动控制铝板厚度的装 置示意图 假如放射源能放射出 三种射线 而生产线压制的是 2mm 厚的铝板 那么三种射线中是那一种射线对控制厚度起主 要作用 为什么 简述该装置自动控制厚度 的基本原理 5m 放射源 探测接收器 综合题例 20 69 经过多年的研究 我国超高速电磁炮的研制已经 到了最后阶段 不久将问世 电磁炮的原理是利用 电磁力推动弹头达到每秒几十公里的超高速状态 常规武器望尘莫及 右图是电磁炮的示意图 竖直 向上的匀强磁场的磁感应强度 B 50T 炮弹和金属支架放在宽为 L 0 40m 的铜导轨上 炮弹和金属支架的总质量为 0 20kg 铜导轨的长度为 S 10m 为使炮弹的射出速度达到 V 20Km s 通过炮弹和金属支架的电流 I 应为多大 不计一切摩擦阻力 70 右图为氦氖激光器充气过程示意图 激光管体 积为 V1 储气室体积为 2V1 全部充气过程在温度 不变的条件下进行 充氦气 接通激光管与储气 室 抽成真空后 关闭 A 开通 C 充氦至压强为 P1 充氖气 关闭 B C 开通 A 将储气室抽成 真空后 关闭 A 开通 D 充氖至压强为 P2 混 合 关闭 D 开通 B 使储气室与激光管中氦 氖 气体压强比为 8 1 而总压强为 P0 计算 P1 P2 各为多大 71 臭氧在大气中含量甚微 其浓度分布因海拔高度而异 浓度的峰值在离地面 24km 左 右的高空 在从地面到高空的竖直气柱中 臭氧的总含量相当于压强为 1atm 温度为 00C 时厚 0 30cm 的一个气体薄层 已知从地面每上升 1km 大气压大约减小 4kPa 设臭 氧都集中在离地面 24km 的高空 且该高度处温度为 500C 试估计臭氧层的厚度 综合题例 21 72 干电池是一种常用的化学电源 其中含有 MnO2 NH4Cl ZnCl2等的糊状物 以石墨为正极材 料 右图电路中 一节干电池 内阻不计 反应速度恒 定 那么通过 R1的电流 I 多大 为使电阻 R1上产 生 36J 的电热 须通电多长时间 在上述过程中 干电池消耗的 Zn 是多少摩 73 工业上用氢和氮在催化剂作用下直接合成氨 当氢气和氮气按体积 3 比 1 混合 在一 定温度和压强下生成的氨在混合气中所占的体积百分比如表所示 P atm 氨含量 t 0C 1002003006001000 20081 586 489 995 498 8 30052 064 271 084 292 6 40025 138 247 165 279 8 50010 619 126 442 257 5 设右图气缸内活塞可以无摩擦地左右移动 在 4000C 300atm 的条件下 内部充进 300L 氢气和 100L 氮气 发生化学反应后仍保持混合气体的温度为 4000C 压强为 300atm 那么混合气体的总体积为多少升 74 氧气分子在 1000C 时按速率大小 单位 m s 区间划分 不同速率区间的分子占总分 综合题例 22 子数的百分率 如下表所示 100 以下 100 200 200 300 300 400 400 500 500 600 600 700 700 800 800 900 900 以上 0 75 411 917 418 616 712 97 94 63 9 在下面的坐标系中画出不同速率 区间分子占总分子数的百分率 随分子速率 v 而变的图象 每个 区间可以中间值作为速率的平均值 取点 如 100 200m s 区间内 分 子速率可取 150m s 作图 计算 00C 时氧气分子的平均速率 答案保留 2 位有效数字 分析 只要按表描点作图即可 计 算按各段平均速率乘百分率相加后 即可 九 设计实验九 设计实验 75 在室温下把一个 20L 的容器用真空泵抽气 使容器内气压降到 P 1 33 10 4Pa 然后 把剩下在容器内的气体凝结在一个用液氦冷却的金属板上 这些气体在该金属板上形成 密集的单分子层 覆盖着 S 0 1cm2的面积 试由此估算空气分子的直径 76 右图是电流表内部构造图 其转动部分 由圆柱形铁心 铝框 线圈 轴和螺旋弹簧 组成 试说明铁心 铝框和螺旋弹簧的作用 各是什么 77 有一种测定电压表内阻的方法如下 将两节 1 5V 的干电池 内阻很小 可忽略不计 电阻箱 电键 被测电压表连成如图电路 用 U 表示电压表示数 RV表示其内阻 R 表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10V 100ms 1 20 10 18 16 14 12 8 6 4 2 综合题例 23 示电阻箱阻值 E 表示电源电动势 试证明 改变 R 测 U 记录 E R ERU V 111 测试数据如下表所示 请在方格纸上作出的关系图线 R U 1 实验次数 物理量 123456 R 200 0400 0600 0800 01000 01060 0 U V 2 532 171 901 701 531 47 1 U V 1 0 3960 4610 5250 5890 6550 680 从右图中求出 RV 78 一种测量子弹速度的装置叫 冲击摆 用 4 根长度均为 L 的细线悬挂一 个质量为 M 高度为 d 的木块 将该装置如图悬挂在天花板上静止 图中只画 出了前面的两根细线 被测试的子弹质量为 m 正对着木块的左侧中心点垂 直于左侧面水平射入 并留在木块中和木块一起上摆 测得上摆的最大摆角 为 求 木块摆回最低点时的速度大小 v1 子弹射入木块前的速度 v0 79 右图是用高电阻放电法测电容的实验电路图 其原理是 测出电容器在充电电压为 U 时所带的电荷量 Q 从而求出其 电容 C 该实验的操作步骤如下 按电路图接好实验电路 接通电键 S 调节电阻箱 R 的阻值 使微安表的指针接近 满刻度 记下这时的电压表读数 U0 6 2V 和微安表读数 I0 490 A 断开电键 S 并同时开始计时 每隔 5 秒钟或 10 秒钟读一次微安表的读数 i 将读数记录在预先设计的表格中 根据表格中的 12 组数据 以