高三物理信息材料题的分析.ppt

吕叔湘中学庞留根,信息材料题的分析,信息材料题的分析99年保送生综合测试、2001年高考1、哈勃常数、例1、2000年南京二综、00年上海24、双星系统、99年高考14、99年上海4、例2、例3、跳绳、心电图、电缆故障、例4、03年江苏高考15、例5、例6、油膜法、激光器、角速度计、例7、1999年上海、中子的发现霍尔效应（00年高考）、电子对撞机,1999年保送生综合测试,建在雅龚江上的二滩水电站于1991年9月动工，1997年11月10日下闸蓄水，1998年开始向西南电网送电，设计装机容量为330104kW，2000年峻工之后，年发电量将达到170亿度，大坝为混凝土双曲拱坝，坝高240m，是20世纪亚洲装机容量、库容量最大的水利枢纽工程，设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上电能损失来看，在50104V超高压和11104V高压输电方案中应选用输电方案，因为该方案的输电线损失为另一种的%。,50104V超高压,4.84,返回,D,2001年高考1,返回,1/H,11010,解：T=1/H=1秒3108米/秒1年(310-2米)=1010年,哈勃常数,返回,例1北约对南联盟进行轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，比重为钢的2.5倍，杀伤力极大，残留物可长期对环境起污染作用，其原因是（A）爆炸的弹片存在放射性；（B）未炸的哑弹存在放射性；（C）铀238的半衰期很短；（D）铀238的半衰期很长；,D,返回,0.02,136,2000年南京二综,返回,2000年上海24、,解:(1)频率范围为,上页,（3）解：,太阳单位时间单位面积发射的功率为P0,火星单位时间单位面积接收的功率为P1,火星单位时间接收的总功率为P2,火星单位时间单位面积发射的功率为P3,题目,上页,返回,经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中发现了许多双星系统。所谓双星系统是由两个星体构成的天体系统，其中每个星体的线度都远远小于两个星体之间的距离，根据对双星系统的光度学测量确定，这两个星体中的每一个星体都在绕两者连线中的某一点作圆周运动，星体到该点的距离与星体的质量成反比，一般双星系统与其它星体距离都很远，除去双星系统中两个星体之间相互作用的万有引力外，双星系统所受其它天体的作用都可以忽略不计（这样的系统称为孤立系统）。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，两者的距离是L。,双星系统,下页,上页,下页,解：,设暗物质的质量为M，重心在O点,题目,上页,返回,一跳水运动员从离水面10米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。跃起后中心升高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一个质点，g取为10m/s2，结果保留二位数字。）,解：起跳速度,落水速度,运动时间,1.7s,1999年高考14、,返回,1999年上海4、,某同学身高1.8米，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过1.8米高度的横杆。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为（g=10米/秒2）A2米/秒B4米/秒C5米/秒D8米/秒,解：起跳后重心大约升高0.9m,B,返回,例2计算电功率的公式P=U2/R中，U表示加在用电器两端的电压值，R是用电器的电阻值，则此式可用于A计算电冰箱的功率B计算电风扇的功率C计算电烙铁的功率D计算一切用电器的功率,C,返回,A,解：车、人总质量大约为100kg，100m比赛的速度大约为8m/s,骑车速度大约为5m/s，,P=kmgv=0.02100105=100W,返回,是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg，他1min跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率为W。（g取10m/s2）,解：,每秒跳3次，每次用时间1/3秒，,每次在空中用时间1/33/5=1/5秒，,每次上跳用时间1/10秒，,每次上跳的高度h=1/2gt2=0.05m,每秒运动员做功W=3mgh=350100.05=75J,做功的平均功率P=W/t=75W,75,跳绳,返回,心电图,已知某心电图记录仪的出纸速度（纸带移动的速度）是2.5cm/s。下图是用此仪器记录下的某人的心电图，图中每个大格的边长是0.5cm。（1）由图可知此人的心率是次/分，他的心脏每跳动一次所需要的时间为s。,（2）如果某人心率是75次/分，他的心脏每跳一次大约输送8105m3的血液，他的血压（可看作他的心脏跳动时压送血液的压强）的平均值约为1.5104Pa。据此估测此人心脏工作的平均功率约为W。,解：（1）心脏每跳动一次在心电图上约为4格,T=40.5/0.25=0.8s,f=1/T=1.25次/秒=75次/分,7275,0.8,(2)每次做功W1=FL=PSL=PV=1.5104810-5=1.2J,P=nW1/t=751.2/60=1.5w,1.5,返回,AB两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆。在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保持层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两线之间接了一个电阻。检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置；（1）令B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻RA；（2）令A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻RB；（3）在A端双线间加一已知电压UA，在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压UB。试由以上测量结果确定损坏处的位置距A端多远?,电缆故障,解:设单位长度的电阻为r，漏电处C距A端为x,漏电处的接触电阻为R0，画出等效电路如图示，,RA=2xr+R0,RB=2(L-x)r+R0,UB=UAR0/(2xr+R0),返回,例4可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道（）A与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的,CD,返回,（12分）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv,k是比例系数.对于常温下的空气，比例系数k=3.410-4Ns/m2.已知水的密度=1.0103kg/m3，取重力加速度g=10m/s2，试求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度vT（结果取两位数字）,03年江苏高考15,解：,雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上，,当雨滴达到终极速度vT后，加速度为零，二力平衡，用m表示雨滴质量，有,mg-krvT=0(1),m=4/3r3(2),由得终极速度,代入数值得vT=1.2m/s.,返回,例5一导弹离地面高度为h水平飞行。某一时刻，导弹的速度为v，突然爆炸成质量相同的A、B两块，A、B同时落到地面，两落地点相距,两落地点与爆炸前导弹速度在同一竖直平面内。不计空气阻力。已知爆炸后瞬间，A的动能EKA大于B的动能EKB，则EKA：EKB=。,解：由平抛运动规律h=1/2gt2,S1-S2=v1t-v2tv1-v2=4v（1）,由动量守恒定律2mv=mv1+mv2,v1+v2=2v（2）,解（1）（2）两式得v1=3vv2=-v,EKA：EKB=9：1,91,返回,解：每放出一个氧分子要储能E0=451.51000/N,每放出一个氧分子要吸收能量E=E0/0.5,一个光子的能量为E1=hc/=310-19J,n=E/E1=4.515105/(3.01102310-19)=5个,5,返回,5将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上。随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出薄层的面积为0.2cm2，由此可估测出油酸分子的直径为m。,解：每一滴溶液中所含油酸的体积V0，而V0=Sd，所以油酸分子的直径为：,油膜法,返回,6激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光。红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。现在一红宝石激光器，发射功率为1.01010W，所发射的每个光脉冲持续的时间t为，波长为693.4nm，问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？,激光器,返回,角速度计,可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度转动时，试写出输出电压U与的函数式。,解：设弹簧伸长x,则,kx=m2(l+x),x=m2l(k-m2),设滑动变阻器单位长度的电阻为r1,U=IRx=Exr1/lr1=Ex/l,U=Em2(k-m2),返回,例7静止在太空中的飞行器上有一种装置，它是利用电场加速带电粒子形成向外发射的高速离子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器质量为M，发射的是二价氧离子，发射的功率为P，加速电压为U，每个氧离子的质量为m，单位电荷电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：（1）氧离子的射出时的速度。（2）每秒射出的氧离子数。（3）发射氧离子时飞行器运动的加速度。,解:（1）,由动能定理2eU=1/2mv2,（2）P1=n2eU,（3）由动量定理,对氧离子,F11=nmv,由牛顿第三定律F=F1对飞行器,返回,如图所示，古希腊某地理学家通过长期观察，发现6月21日上午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5角斜下射，而在A城正南方，与A城地面距离为l的B城，阳光恰好恰铅直方向下射，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出地球的半径，试写出估算地球半径的表达式R=。,分析与解答：画出示意图如图示，,设地球是圆球形，光线在B城沿铅直向下（恰过圆心），在A城光线与铅直方向成7.5角，可得AB两城距离l所对应的圆心角,1999年上海,返回,1930年发现，在真空条件下用射线轰击铍9时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子，经过研究发现，这种不知名射线具有如下特点：在任意方向的磁场中均不发生偏转；这种射线的速度不到光速的十分之一，用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来，用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来。并且被打出的氢核和氮核的最大速度之比vH:vN近似等于15：2,若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止，碰撞过程没有机械能损失，已知氢核和氮核的质量之比等于1：14，写出射线轰击铍核的反应方程。试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是射线，而是由中子组成。,中子的发现,解:核反应方程为,在任意方向的磁场中均不发生偏转,则它不带电;射线是电磁波,速度为光速c,这种射线的速度不到光速的1/10,所以它不是射线.,对打出氢核的实验,由弹性碰撞关系(mHvH是氢核的质量和速度),由动量守恒定律mv=mv1+mHvH,由动能守恒1/2mv2=1/2mv12+1/2mHvH2,对于打出氮核的实验，同理,(mNvN是氮核的质量和速度),m=mHm为中子,题目,返回,如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系式为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：,霍尔效应00年高考,（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势下侧面A的电势（填高于、低于或者等于）。（2）电子所受洛仑兹力的大小为。（3）当导体板上、下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为。（4）由静电力和洛仑兹力平衡条件，证明霍尔系数为，其中n代表导体单位体积中电子的个数。,上页,下页,解答：,（1）低于,（2）evB,（4）电子受到横向静电力与洛仑兹力的作用，两力平衡，有：,得U=hvB,通过导体的电流I=envdh，,由U=KIB/d有：,hvB=KnevBdh/d，,所以可得：K=1/ne,上页,下页,题目,返回,11正负电子对撞机的最后部分的简化示意如图a所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子作圆运动的“容器”，经过加速器加速后的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图中的A1、A2、A3An，共n个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线画了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直向下，磁场区域都是直径为d的圆形。改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度。经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨道运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端，如图b所示。这就为进一步实现正、负电子的对撞作好了准备。,电子对撞机,（1）试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向