2011_高考物理热点问题探究ashx

1、金太阳新课标资源网 高考物理热点问题探究一、关注体育与物理例1举重运动员在比赛前往手上抹的是无水碳酸镁份末，并非镁粉目的是（ ）A使手具有合适的滑涩度，增大摩擦系数 B无水碳酸镁具有吸水性C无水碳酸镁粉末可以分解放出二氧化碳 D无水碳酸镁不溶于水解析：使手具有合适的滑涩度，增大摩擦系数，所以选项A正确例2.,古巴选手罗伯斯勇夺奥运会男子110米栏金牌,成绩是12秒93，实现了古巴田径运动员在短跑比赛项目中多年的梦想。罗伯斯之所以能够取得冠军，取决于他在110米中的( )A.某时刻的瞬时速度大 B.撞线时的瞬时速度大 C.平均速度大 D.起跑时的加速度大解析：根据S一 t可知，S一定，v越大，f

2、 越小，即选项C正确。例3垒球运动的诞生完全是处于一种需要,由于恶劣的天气和拥挤的城市.第29届奥运会垒球项目比赛时间 第29届奥运会垒球比赛于2008年8月12日21日在北京的丰台体育中心垒球场举行在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落 地。若不计空气阻力，则 （ ）A垒球落地时瞬间速度的大小仅由初速度决定 B垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定 C垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定 D垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定解析：垒球的运动是平抛运动，根据平抛运动规律可得，垒球落地速度,其中h为垒球下落的高度，A错；同理，垒球落地时

3、速度的方向与水平方向的夹角,与高度h有关，B错；水平位移,C错；而运动时间,所以选项D正确例4就“抓举”而言，其技术动作可分为预备，提杠铃，发力，下蹲支撑， 起立 ，放下杠铃等六个步骤，如图1所示照片表示了其中几个状态，现测得轮子在照片中的直径为1.0cm，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离为h1 =1.3cm，已知运动员所举杠铃的直径是45cm，质量为150kg，运动员从发力到支撑历时0.8s.g=10m/s2。（从发力到支撑过程：可简化为先匀加速上升达到最大速度，再竖直上抛达到最高点）试估算 (1)从发力到支撑这个过程中杠铃实际上升的高度h=？(2）从发力到支撑这个过程中杠铃向上

4、运动的最大速度？ 图1(3) 若将运动员发力时的作用力简化为恒力，则该恒力有多大？ 解析：题目描述的举重的实际情景，要把它理想化为典型的物理情景。抓举中，举起杠铃是分两个阶段完成的，从发力到支撑是第一阶段，举起一部分高度。该过程中，先对杠铃施加一个力（发力），使杠铃作加速运动，当杠铃有一定速度后，人下蹲、翻腕，实现支撑，在人下蹲、翻腕时，可以认为运动员对杠铃没有提升的作用力，这段时间杠铃是凭借这已经获得的速度 ，在减速上升最好的动作配合是，杠铃减速上升，人下蹲，当杠铃的速度减为零时，人的相关部位恰好到达杠铃的下方完成支撑的动作。因此从发力到支撑的0.8s内，杠铃先作加速运动（当作匀加速），然后

5、作减速运动到速度为零（视为匀减速），这就是杠铃运动的物理模型。根据轮子的实际直径0.45m和它在照片中的直径1.0cm，可以推算出照片缩小的比例，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离h=1.3cm，按此比例可算得实际上升的高度为h=0.59m。设杠铃在该过程中的最大速度为，有，得减速运动的时间应为加速运动的位移：又 解得 根据牛顿第二定律，有 解得 例5自由体操比赛中，运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程，为了是减少地面对人的作用力假设人在空中完成翻转动作所需的时间是，人接触地面时所能承受的最大作用力为，人能下蹲的最大作用人为，人的质量为，重心离脚的高度为，试求：人跳起后，在完成空中

6、动作的同时，又使脚不受伤，那么，人从地面跳起后重心最大高度的范围是多大?(不考虑人在水平方向的运动；空中动作的过程可把人看作质点；地面对人的作用力作用时间很短，可近似看作恒力，因此，人下蹲过程可看作匀变速运动)解析：（1）设人跳起后重心离地高度为，为完成空中动作，必须满足以下条件：，（2）设人跳起后从的高度下落，下蹲过程受力情况如图5所示， 图2人在地面的作用力和重力的作用下作匀变速运动，由第二定律和运动学公式可得以下几式： 解得： 所以H的范围是： 例6国际乒乓球联为了增加乒乓球比赛的观赏性，希望降低球的飞行速度。以前比赛用球的直径是mm。1996年国际乒联接受了一项关于对直径是mm而质量不

7、变的乒乓球进行实验的提案。为了简化讨论，设空气对球的阻力与球的直径的平方成正比，并且球沿水平方向作直线运动。试估算一下若采用mm的乒乓球，球从球台这端飞往另一端所需要的时间能增加百分之多少？（国际乒联协调组提供的资料，扣杀直径mm的乒乓球时，击球球速为m/s，球的平均飞行速度约为m/s。）解析：设乒乓球的直径为，依题意，乒乓球在运动过程中所受的阻力为，式中k为比例系数。设扣杀时球的初速度为，且对不同直径的球都不变，飞到球台的另一端时的末速度为，飞行距离为S。对乒乓球在球台的一端飞到另一端的过程，根据动能定理有：，在上述过程中球的平均速度为，由以上二式得，对直径为38mm和40mm的两种球有设，

8、并注意到m/s，m/s，上式可写成：，解得由运动学公式，有，得球飞行时间的增加量为，飞行时间增加的百分比为：。即乒乓球的飞行时间可增加。相关练习1比利时选手蒂娅·埃勒博赢得北京奥运会女子跳高决赛中以2米05的成绩夺得金牌。若蒂娅·埃勒博身高1.8m，据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为（取g=10m/s2）A.2m/s B.4m/s C.6m/s D.8m/s2.北京奥运会的比赛实况及新闻报道是通过卫星传送到世界各地的电视台，电视台再通过无线传播或有线传播将信号发送出去，而有线传播就是通过光导纤维通信来实现的，它是利用光的全反射将大量信息高速传输，若采用的光导纤维是由内

9、芯和包层介质组成，下列说法正确的是( )A.内芯和包层折射率相同，折射率都大B.内芯和包层折射率相同，折射率都小C.内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D.内芯和包层折射率不同，包层折射率较小3. 在29届北京奥运会中，许多场馆按上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生热效应大大降低。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为 A. B. C. D. 4. 水立方游泳馆拥有长50 m、宽25 m、水深3 m、水温保持2527，共

10、8条泳道的国际标准比赛用游泳池。设水的摩尔质量为M1.8×10-2kgmol，当游泳池注满水时，试估算该游泳池中水分子数大约为 ( )。 A.4.1×1028    B.1.3×1032 C.2.9×1021    D.1.3×1030 5在男子200米蛙泳决赛中，日本名将北岛康介以2分07秒64的成绩轻松夺魁，并且创造了新的奥运会纪录蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力，这就是人体获得的推进力，但是，在自由泳时，下肢是上下打水，为什么却获得向前的推进力呢

11、？6.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。在第29届奥运会蹦床项目上摘取金牌的中国蹦床运动员何雯娜，若何雯娜质量为60kg，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g10m/s2）7男子接力比赛鸟巢上演，37秒10就此诞生，牙买加人又让一个尘封了16年的世界纪录作古在按力跑中两运动员交接棒非常重要，若在训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程；乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的。为了确定乙起跑的

12、时机，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前S0=13.5m处作了标记，并以V=9m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令。乙在接力区的前端听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，完成交接棒。已知接力区的长度为L=20m。求：（1）此次练习中乙在接棒前的加速度a；（2）在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。8排球比赛的预赛在首都体育馆和北京理工大学体育馆举行,决赛在首都体育馆举行，中国女排得北京奥运会女排比赛铜牌 图8为某排球场的俯视图，场地全长为a，宽为b。球网离地面的高度为h。某队员在自己一方边线与3米线（图中虚线）的交点A处跳起来扣球，设他的击球点在A的正上

13、方，击出的球的初速度沿水平方向，球在空中运动时受到的空气阻力可以忽略。计算时取a=18m，b=8m，h=2m。 （1）要使球落在对方的3m线与球网之间的区域，他击球的最低点至少离地面多高？（2）如果他的击球点正是上一问求出的最小高度，他击出的球的初速度在什么范围内，球可能恰好落在对方场地的3米线处？参考答案1解析：此同学身高1.8m，其重心离地面的高度约为0.9m，当他横着越过1.8m高的横杆时，重心升高了0.9m，由得，初速度m/sm/s,其结果与4m/s接近。答案：B2解析：为了使光线不射出来，必须利用全反射，而产生全反射的条件是光从折射率较大的光密介质进入折射率较小的光疏介质。且入射角大

14、于等于临界角，因此，内芯的折射率应大于包层的折射率，故选项D正确。3解析：为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的，所以选项B正确。4解析：设水的密度为，游泳池中水的质量为M ，阿伏加德罗常数为NA ，游泳池注满水时，水的总体积为 V=50×25×3m3=3.75×103 m3。则游泳池中水的物质的量为n=M1 M=VM，于是，所含的水分子数为N1=nNA=VNAM=1.0×103×3.75×103×6.02×102

15、3(1.8×102)个=1.3×1032个，故选项B正确。5解析：图3表示人体作自由泳时，下肢在某一时刻的动作：右脚向下打水，左脚向上打水，由图可见，由于双脚与水的作用面是倾斜的，故双脚所施的作用力P和Q是斜向前的（水所受的作用力是斜向后的）， P的分力为和而Q的分力为和，和都是向前的分力，也就是下肢获得的推进力。 图36解析：此题以蹦床运动为背景，主要考查牛顿第二定律和匀变速运动规律。将运动员看作质量为m的质点，从h1高处下落，刚接触网时速度的大小v1（向下） 弹跳后到达的高度为h2，刚离网时速度的大小v2（向上） 速度的改变量vv1v2（向上） 以a表示加速度，t表示接

16、触时间，则vat 接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg。由牛顿第二定律，Fmgma 由以上五式解得，Fmgm 代入数据得：F1.5×103N 7解析：（1）在甲发出口令后，甲乙达到共同速度所用时间为： 在这段时间内甲、乙的位移分别为S1和S2，则 联立、式解得：，。 8解析：设他的最低击球点离地面的高度是。球的运动可以看作平抛运动，并恰好落在对方3m线处，球在己方一侧和对方一侧的水平位移相等，即在球网两侧运动的时间相等，球在竖直方向的分运动是自由落体运动，在球网两侧下落高度之比应是1：3，即，解（2）若球沿场地边线前进，落到对方3m线处的水平位移为，若球沿两侧3m线对角线

17、方向前进，落到对方3m线处的水平位移，两种情况下球在空中运动的时间都是；两种情况下球的水平初速度分别是，即初速度的范围二、关注生活的变化 例题分析例1家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成。接通电源后，220V交流变压器，一方面在次级产生3.4V交流电对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压电经整流加热到磁控管的阴阳两极之间，使磁控管产生频率为2450MHz的微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用，使食物内分子高频地运动而内外同时受热，并能最大限度地保存食物中的微生素。

18、（1）微波产生的微观机理是 A.振荡电路中自由电子的运动而产生 B.原子外层电子受到激发而产生C.原子内层电子受到激发而产生 D.原子核受到激发而产生（2）试计算微波输出功率为700W的磁控管每秒产生的光子数。（3）试计算微波炉变压器的高压变压比。（4）导体能反射微波，绝缘体可使用权微波透射，而食物通常含有的成份是 ，较易吸收微波能转换成热，故在使用微波炉时应 。A.用金属容器盛放食物后放入炉内加热。B.用陶瓷容器盛放食物后放入炉内加热器加热。C.将微波炉置于磁性材料周围。D.将微波炉远离磁性材料周围。解析：（1）根据电磁波谱内容可知，微波系振荡电路中自由电子的运动而产生的，故本题答案为A。（

19、2）由光量子理论可知，光子的能量与光子的频率成正比，即Enh又EPt 由上两式可得：n将t1s,2.45×109Hz，h6.63×10-34J·s代入上式可得n4.3×1026 (个)（3）由理想变压器的变压比关系可知，（4）因食物通常含有的成份是蛋白质、水、脂肪等，属于绝缘体较易吸收微波能而转化成热，故在作用微波炉时应用陶瓷容器盛放食物后，放入炉内加热器，并将微波炉远离磁性材料周围。故本题答案为：绝缘体，B、D。升高。（3）根据前面的分析可知，本题正确答案为：A、D例4下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在水平平直道路上

20、以额定功率匀速行驶的速度。额定车速整车质量载重电源电源输出电压充电时间额定输出功率电动机额定工作电压和电流18km/h40kg80kg36V/12Ah36V68h180W36V/6A请参考表中数据，完成下列问题（g取10 m/s2）：（1）此车所配电动机正常工作时，内部损耗的功率是多少？（2）在行驶过程中电动车受阻力是车重（包括载重）的K倍，试计算K的大小。（3）若电动车满载时以额定功率行驶，当车速为3m/s时的加速度为多少？解析：（1）从表中可知，输出功率P出= 180W，输入功率P入=UI=36×6W=216W P损=P入-P出 =36W （2）P额=f=K(M+m)g K= (

21、3) P额=F F-K（M+m）g=（M+m）a a=0.2米/秒2 例5电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图2为某种电热式电器的简化电路图，主要远件有电阻丝R1、R2和自动开关S。 （1）当自动开关 S闭合和断开时，用电器 分别处于什么状态？ （2）用电器由照明电路供电(U=220V )，设加热时用电器的电功率为400W，保温时用电器的电动功率为40W，则R1 和R2分虽为多大？ （3）若将图2中的自动开关S换成理想的晶体二极管D， 如图所示，其它条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。 解析: 电热式电器在人们的日常生活中有其重要

22、应用，本题以此为背景，主要考查电路图的识别能力与电路计算能力。（1）S闭合，处于加热状态；S断开，处于保温状态。（2）由电功率公式得 图2 联立解得（3）例6煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的。当泄漏的煤气与厨房的空气混合，使得混合后厨房内气体的压强达到1.05atm(设厨房原来的空气压强为1.00atm)，如果此时遇到火星就会发生爆炸。设某居民家厨房的长高宽为4m×2m×3m,且门窗封闭。煤气管道内的压强为4.00 atm，且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变。(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房，遇到火星就会姓爆炸？(2)设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1.05

23、atm时遇到了火星并发生了爆炸。爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至2000，估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍？(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况。解析：此题以煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的进行设问，巧妙考查热学中理想气体的等温、等容规律，以及改变内能的两种方式。(1)居民厨房的体积为V2=24m3=24000L设有V-1升煤气泄漏出来，将其作为研究对象，它经历等温过程，泄漏前后的气压为P1和P2。由P1V1=P2V2达到发生爆炸的气压条件是：P2=0.05atmV1=P2V2/P1代入数值，得V1=0.05×24000/4.00=300L(2)爆炸瞬间气体来

24、不及外泄，经历的是一个等容过程。爆炸前的温度和压强力：T1=(27+273)K=300K P1=1.05atm爆炸后的温度和压强为：T2=(200+273)K=2273KP2=？由等容过程P1/T1=P2/T2得 P2=(T2/T1)P1代入数值，得P2=(2273/300)×1.05atm=7.96atm8 atm(3)爆炸时，煤气将其化学能转化为气体的内能，爆炸后的气体将其内能通过发光、推动周围的空气膨胀产生声波、作用于墙壁等方式转移。相关练习1有一只电熨斗，内部电路如图3甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”“中”“低”“关”四个挡，每个挡内部接线有如 图3乙中所示的

25、四种方式，下列判断中正确的是 图3A.a方式为“高”挡B.b方式为“低”挡C.c方式为“关”挡D.d方式为“中”挡 额定电压220V频率50Hz加热功率550W保温功率22W3饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图1412所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻下表是从其说明书中摘录下的一些技术数据（不考虑R0、R的阻值受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率）（1）用你学过的物理知识推理、说明开关S闭合时，饮水机是处于加热状态，还是处于保温状态（要写出必要的推导过程才能得分

26、）（2）求R的阻值4.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的圆心为O,半径为r 。当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘的P点，需要加磁场，是电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B为多少？PMO- U +电子束图55右表是LG微波炉的部分技术参数请根据表中信息完成下列问题：(计算结果保留二位小数)冷冻室容积86L冷藏室容积120L额定电压220V额定频率50Hz输入总功率125W耗电量0.55kw·h/24h (1)求该微波炉在使用微波档

27、工作时的额定电流 (2)若使用微波档工作时，做一道菜需用15min，则消耗的电能是多少KW·h? (3)该微波炉在使用烧烤档工作时的效率是 (4)使用微波档和烧烤档都可以用来加热食物，但它们加热的方式是不同的，前者采用微波加热，后者采用热传递的方式(红外线)加热请猜测“振荡频率”是针对微波炉哪种工作状态而言的?图66图6是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103 ）时，会自动断开，S2是一个自动控温开关，当温度低于70 时，会自动闭合；温度高于80 时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1=R2=500 ，加热电阻

28、丝R3=50 ，两灯电阻不计.（1）分析电饭煲的工作原理.（2）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比.参考答案：1解析：在电压一定的情况下，电阻越小，消耗的功率越大.所以选项B正确3解析：（1）根据P = UI= U 2/R可知，在电压U=220V不变时，当温度控制开关S接通时：P = U 2/（R0R）电阻R被短接饮水机的功率：P加 = U 2/R0 所以饮水机处于加热状态当温度控制开关S断开时：P = U 2/（R0R）电阻R、R0串联饮水机的功率：P保 = U 2/（R0R） 所以饮水机处于保温状态（2）根据题目所给表中技术数

29、据：饮水机处于加热状态时： P加 =550W，U = 220V得R0 = U 2/R0 =（220V）2/550W =88 饮水机处于保温状态时： P保 =22WU = 220V得P保 = U 2/（R0R）所以 （R0R）= U 2/ P保 =（220V）2/22W （88R）=（220V）2/22W 解得：R =220088= 21124解析：电子在磁场中沿圆孤ab运动，圆心为c，半径为R，v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，如图5所示。则：eUmv2 Bev tan 解以上各式可得：B · tan5解析：(1)根据P =UI可以求得微波炉在使用微波档工作

30、时的额定电流：I =P/U =1050W/220V =4.8A (2)若使用微波档工作时，消耗的电能是W =UIt = 220V× 4.8A× (15×60)S = 0.2 6 kw·h (3) 微波炉在使用烧烤档工作时的效率是 所以 = W有/ W总 （W = Pt）= 700W/900W = 78(4) 振荡频率：2450MHz是针对微波档工作时而言的6解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103时，开关S1自动断开

31、，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80时，S2又自动断开，再次处于保温状态.(2)如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80.(3)加热时电饭煲消耗的电功率P1=，保温时电饭煲消耗的电功率P2=，两式中R并=。从而有：P1P2=121。三、能源的开发和利用 能源危机是制约现代社会发展的严重问题，开发和利用可再生能源是中国立足自身解决能源困扰的重要举措一切能量来自能源，能量是物理学的一重要概念,机械能、内能、电能、光能、核能形形色色的能可以相互转化,但总能量保持不变,这就是能的转化与守恒定律,这一规律象一根红

32、线一样惯穿整个高中物理.开发新能源和用能量转化的观点分析物体的运动与相互作用规律是近几年高考的热点.例题分析 例1某海湾共占面积,涨潮时水深20,此时若关上水坝闸门,可使水位保持20不变,退潮时坝外水位降至18,假设利用此水坝建水利发电站,已知重力势力转变为电能的效率为10%,每天有2次涨潮,则该电站一天能发出的电能是多少?若输电电压为100,输电线的电阻是10,用户端得到的电功率是多少?解析：水的重力势能应从水的重心算起，一天2次涨潮、落潮，可发电2次，所以一天产生的电能为：发电站的功率 输电电流输电线上损失的功率用户得到的功率例2（2008年北京理综卷考题）风能将成为21世纪大规模开发的一

33、种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图1所示（1）利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率，输电电压，求异线上损失的功率与输送功率的比值;（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。 设空气密度为p，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm;在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。（3）已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机的风速v19m/s时能够输出电功率P1=540kW。我国某地区风速不低于v2=6m/

34、s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。 图1解析：（1）导线上损失的功率为P=I2R=(损失的功率与输送功率的比值（2）(2)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大.单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为pvS,S=r2风能的最大功率可表示为P风=采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。（3）按题意，风力发电机的输出功率为P2=kW=160 kW最小年发电量约为W=P2t=160×5000 kW·h=8×105kW·h例3人造地球卫星常常利用太阳能电池作为电源，太阳能电池由

35、许多片电池板组成。设某太阳能电池板的内电阻为r20，它不接外电路时两极间的电压为8×104V。（1）该太阳能电池板的电动势为多大？（2）该太阳能电池板的短路电流为多大？（3）若在该太阳能电池板的两极间连接一只定值电阻R，R5，则电阻R两端的电压为多大？解析：（1）电池板的电动势E等于不接外电路时两极间的电压U，即EU8×106V （2）由闭合电路欧姆定律I 外电路短路时，R0 I短 代入数值，得I短4×105 （3）设电阻R两端的电压为UR URIR 结合上式有UR 代入数值，得UR1.6×104V 例4据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞

36、机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000 km处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5×103 m/s，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20 km，电阻为800 的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×10-5T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可以产生约3 A的感应电流，试求：（1）金属悬绳中产生的感应电动势；（2）悬绳两端的电压；（3）航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能（已知地球

37、半径为6400 km）.解析：将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型，当它通过电离层放电可看作直流电路模型.如图2所示. （电离层）（1）金属绳产生的电动势：E=Blv=4×10-5×20×103×6.5×103 V=5.2×103 V（2）悬绳两端电压，即路端电压可由闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir=5.2×103-3×800 V=2.8×103 V 图2（3）飞机绕地运行一周所需时间t=s=9.1×103 s则飞机绕地运行一圈输出电能：E=UIt=2800×3

38、5;9.1×103 J=.6×107 J例5 磁流体发电技术是世界上正在研究的新兴技术，它有效率高（可达45-55，火力发电效率为30）、污染少等优点，将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）以声速的0.82.5倍的速度喷射入匀强磁场中，磁场中有两块金属板A，B（相当于电源的两个极，并与外电阻R相连），这时A，B上就积聚电荷产生电压，设粒子所带电量为q，进入磁场的喷射速度是v，磁场的磁感应强度为B，AB间的距离为d（1）说明磁流体发电中能量的转换关系，求出两极间电压的最大值（2）设磁流体发电机内阻为r，当外电阻R是多少时输出功率最大?并求最大输出功率

39、（3）磁悬浮现象是指将某种低温液态物质倒入金属盘后，能使金属盘达到转变温度从而产生超导现象，在金属盘上方释放一永磁体，当它下落到盘上方某一位置时即产生磁悬浮现象，试分析说明产生磁悬浮现象的原因（4）利用磁悬浮现象，人们已经设计制成磁悬浮高速列车，此种列车车厢下部装有电磁铁，运行所需槽形导轨的底部和侧壁装有线圈，其作用是什么?这种列车的运行速度是一般列车的34倍，简述能达到这样高速的原因解析：（1）磁流体发电是由等离子体动能转化成电能；当两极间有最大电压时，进入两极间的等离子体所受的电场力与洛伦兹力相等，根据qvB，得最大电压为Bvd；（2）当外电阻Rr时，此磁流体发电机有最大功率（3）这是由于

40、永磁体被释放下落的过程中穿过金属盘的磁通量增加，盘中将产生感应电流（因是超导材料，无焦耳热产生），其磁场方向与永磁体的磁场方向相反，从而使永磁体受到阻碍其下落的力，使磁体保持悬浮状态；（4）磁悬浮高速列车车厢下部装有电磁铁，运行所需槽形导轨的底部和侧壁装有线圈，其作用是提供磁场，列车能达到这样高速的主要原因是大大减小了运行中的摩擦力。例6在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能（1）核反应方程式U+nBa+Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 为中子，X为待求粒

41、子，a为X的个数，则X为 ，a= 。以mU、m、分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E= 。（2）有一座发电能力为P=1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率=40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E=2.78J，U核的质量。求每年（1年=3.15×107s）消耗的U的质量解析：（1）由核反应过程中电荷守恒和质量守恒得X为n；a=3 由质能方程可知放出的核能为（2）反应堆每年提供的核能 其中T表示1年的时间 以M表示每年消耗的U

42、的质量，得 解得 ， 代入数据得 M例8某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下（1）求驱动电机的输入功率；（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。解析：（1）驱动电机的输入功率 （2

43、）在匀速行驶时 汽车所受阻力与车重之比 。（3）当阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积。若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为，则设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P， 由于，所以电池板的最小面积 例9太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图4所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是（ ）A、光的直线传播 B、光的粒子性 C、光的干涉 D、光的衍射 图4解析：真空玻璃管上采用镀膜技术，利用的是从镀膜前后表面反射回的相互叠加，增

44、加光的强度，该技术对镀膜的厚度有要求，即镀膜厚度应为自然光中主要色光的半波长的整数倍，故该技术运用了光的干涉原理例9. “红外幕墙”，由两根安装了红外装置的立柱组成，立柱之间对接起一道道红外防线，密集的防线组成一道看不见的墙。当一定体积物体阻断相连的红外线后，系统就会报警并显示报警位置，其他如摄像头等设备就马上进行目标跟踪，安保工作人员根据目标情况作出处理.在物理学上,这是利用红外线的( ) A.热作用 B.穿透本领很强 C.红外线成像 D.荧光效应解析 :由红外线的特点,不难得选项C正确.相关练习 1.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图3所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为

45、10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 ，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（ ） 图3A35.8 W B43.2 W C48.2 W D76.8 W 2如图4所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M经P到达N点的过程中A.速率先增大后减小 B.速率先减小后增大C.电势能先减小后增大 D.电势能先增大后减 图43如图5所示，一轻质弹簧一端悬挂在天花板上，另一端吊一条形磁铁，使弹簧发生一形变x，使磁铁上下振动，由于空气阻力，经过t1时间

46、，磁铁停下来。若将磁铁下方放置一电阻恒定的圆形团合线圈，再使弹簧发生一同样的形变x，使磁铁上下振动，经过t2时间，磁铁停下来，则t1和t2的关系是（ ）A. t1= t2 B. t1<t2 C. t1>t2 D.无法确定 图54如图6所示，两根倾斜平行放置的光滑导电轨道，轨道间接有电阻R，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，一根放置在轨道上的导体棒在拉力F作用下，沿轨道匀速上滑，同在上滑的过程中（ ） BFRab图6A、作用在ab杆上所有力做功的代数和为零B、拉力F和安培力做功的代数和等于ab杆机械能的增加量C、拉力F和和重力做功的代数和等于回路内能的增加量D、拉力F所做的功等于ab杆机

47、械能与回路内能增加量之和5风能是可以再生的能源，是可持续利用的“清洁”能源，因此被称为“蓝天白煤”，已知空气密度为，风速为，风力发电机可把垂直通过面积为S的风的动能转化为电能。求该风力发电机的功率。6横截面积为3dm2的圆筒内装有0.6kg的水太阳光垂直照射2min，水温升高了l设大气顶层的太阳能只有45到达地面，试估算太阳的全部辐射功率为多少瓦(保留1位有效数字，设太阳与地球之间距离为1.5×1011m)7推行节水工程的转动喷水“龙头”如图7所示，“龙头”距地面高度为，其喷灌半径可达10，每分钟喷水的质量为，所用的水从地下深的井里抽取，设水以相同的速度喷出，若水泵效率为，则配套电动

48、机的功率P至少为多少？（取）。 8. 一条河流，流量，落差，现利用其发 电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线路总 图7电阻，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的要求，使用户获得220 V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V 100W”的电灯正常发光？ 9如图8(a)所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r=0. 1 m的20匝线圈，线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图8(b)在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0. 2 T。线圈的电阻为2，它的引出线接有8的灯L，外力

49、推动线圈的P端做往复运动，便有电流通过电灯当线圈向右的位移随时间变化的规律如图8(c)所示时(x取向右为正）： (1)试画出感应电流随时间变化的图象在图132(b)中取逆时针电流为正(2)求每一次推动线圈运动过程中的作用力 图8(3)求该发电机的功率（摩擦等损耗不计）10 .如下一系列核反应是在恒星内部发 生的： 其中p为质子，a为a粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为mp1.672648×1027a粒子的质量ma6.644929×1027，正电子的质量为me9.11×1031，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00×108m/s试计算该

50、系列核反应完成后释放的能量参考答案:1.B (提示:假设r为电源内阻，R为车灯电阻，I为没有启动电动机时流过电流 表的电流。在没有启动电动机时，满足闭合电路欧姆定律，r+R=，得。此时车灯功率为：P=。 启动电动机后，流过电流表的电流，此时车灯两端的电压为：，所以此时车灯功率为P=电动机启动后车灯轼率减少了)2.AC 3.C 4.ABCD5.解析：在时间内垂直通过面积S的风向前推进的距离为，则形成一长为、底面积为S的空气柱，柱体质量为对应的动能，风力发电机的作用是把风能转化为电能，故其功率为单位时间内所转化的风的动能，根据，有6.解析：筒中水的温度之所以升高是因为它吸收了太阳辐射的热量这一部分

51、热量从范围来看，仅是太阳整个热辐射球面的一小部分，从热传递的效率来看。它又是这一小部分的45太阳在2分钟内在单位辐射球面积上辐射的热量为Pt（4R2）式中R为太阳到地球的距离，4R2是以太阳为中心，以R为半径的太阳能辐射球的表面积根据Q=Cmt可得：Pt/(4R2)·s·45%=CmtP=（Cmt·4R2）/（t·s·45）=4×1026W7.解析：设水离开龙头时的速度为，因水离开龙头之后做平抛运动，由平抛运动规律得：电动机做功所消耗的电能为将。因消耗这些电能所需时间为，所以配套电动机的功率至少应为8.解析：按题意画出远距离输电的示意

52、图如图9所示，电源端的输出功率 图9 输电线上的功率损失，所以输电线中电流为 则升压器B1的原线圈电压，副线圈送电电压为 所以升压变压器的变压比为 输电线上电压的损耗 则降压器B2的原线圈的电压 据题意知，所以降压变压器的匝数比为 因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为 盏9.解析：(1)从图可以看出，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，速度大小为线圈做切割磁感线运动产生的感应电流的大小每次运动过程中都是恒定不变的由于感应电动势，式中L是线圈每一周的长度，即，所以，感应电流从图中可以看出线圈沿x正方向运动时，产生的感应电流是顺时针的（从右向左看）于是可得到如图10所示的电流随时

53、间变化的图象图10(2)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力必须等于安培力2、 发电机的输出功率即灯的电功率10.解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为 设反应后释放的能量为Q，根据质能关系Emc2和能量守恒得 代入数值可得释放的能量 四、交通问题例题分析 例1铁路列车与其它车辆的运行方式不同，列车自重加载重达千余吨甚至数千吨，列车奔驰在轨道上时的动能很大。当铁路机车司机驾驶机车发现前方有险情或障碍物时，从采取紧急刹车的地点开始至列车停止地点为止，这段距离称之为制动距离。制动距离不仅与列车重量有关，还与列车的行驶速度密切相关。目前，我国一般的普通列车行驶的速度约为v0180km/h，其制动距离为s0800m左右，提速后的“K”字号的快速列车，行驶时的速度均超过100 km/h。今后，随着列车不断地提速，速度v02将达到120140 km/h，其制动距离也将相应加大，这么长的制动距离无疑是对行车安全提出了更高的要求。目前，上海地区的铁路与公路（道路）平交道口就有240余处，行人和车辆在穿越平交道口