高考物理專(zhuān)題講座：新型題解法二.ppt

新型題解法二,二、閱讀材料題,1.新概念：要理解。,2.新規(guī)律：不用理解，只要知道每個(gè)量表示什么。,3.等量關(guān)系：列方程用的。,4.理想化條件。,例1：磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B2/2，式中B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)，為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離l，并測(cè)出拉力F，如圖所示，因?yàn)镕所作的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B。,B2/2，,解：,F所作的功：,間隙中磁場(chǎng)的能量：,Al,Fl,例2：劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩片玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜，當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等，（2）任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定，現(xiàn)若將圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣膜后，從上往下觀(guān)察到的干涉條紋,例3設(shè)想宇航員完成了對(duì)火星表面的科學(xué)考察任務(wù)，乘坐返回艙返回圍繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道艙，如圖所示。為了安全，返回艙與軌道艙對(duì)接時(shí)，必須具有相同的速度。已知返回艙返回過(guò)程中需克服火星的引力做功WmgR（1R/r），返回艙與人的總質(zhì)量為m，火星表面的重力加速度為g ，火星的半徑為R，軌道艙到火星中心的距離為r，不計(jì)火星表面大氣對(duì)返回艙的阻力和火星自轉(zhuǎn)的影響，則該宇航員乘坐的返回艙至少需要獲得多少動(dòng)能才能返回軌道艙？,軌道艙GMm0/r2m0v2/r,v2GM/r,對(duì)返回艙Wmv2/2Ek0,Ek0mv2/2W,mGM/2rmgR(1R/r),mR2g/2rmgR(1R/r),mgR(1R/2r),例4：下圖為一測(cè)量燈泡發(fā)光強(qiáng)度的裝置，AB是一個(gè)有刻度的底座兩端可裝兩個(gè)燈泡，中間帶一標(biāo)記的光度計(jì)可在底座上移動(dòng)，通過(guò)觀(guān)察可以確定兩邊燈泡在光度計(jì)上的照度是否相同。已知照度與燈泡的發(fā)光強(qiáng)度成正比、與光度計(jì)到燈泡的距離的平方成反比。現(xiàn)有一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度為I0的燈泡a和一個(gè)待測(cè)燈泡b。分別置于底座兩端（如圖）。 （1）怎樣測(cè)定待測(cè)燈泡的發(fā)光強(qiáng)度Ix？ （2）簡(jiǎn)單敘述一個(gè)可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。,照度kI/r2,偶然誤差：被測(cè)物、測(cè)量者,多次測(cè)量求平均值。,系統(tǒng)誤差：原理、儀器,得出kI0/r12kIx/r22。,練習(xí)1：電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對(duì)正負(fù)點(diǎn)電荷組成的電結(jié)構(gòu)，O是中點(diǎn)，電偶極子的方向?yàn)閺呢?fù)電荷指向正電荷，用圖（a）所示的矢量表示，科學(xué)家在描述某類(lèi)物質(zhì)的電性質(zhì)時(shí)，認(rèn)為物質(zhì)是由大量的電偶極子組成的，平時(shí)由于電偶極子的排列方向雜亂無(wú)章，因而該物質(zhì)不顯電性，當(dāng)加上外電場(chǎng)后，電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)，最后都趨向于沿外電場(chǎng)方向排列，從而使物體中的合電場(chǎng)發(fā)生變化。 （1）如圖（b）所示，有一電偶極子放在場(chǎng)強(qiáng)為E0的勻強(qiáng)外電場(chǎng)中，若電偶極子的方向與外電場(chǎng)方向的夾角為，求作用在電偶極子上的電場(chǎng)力繞O點(diǎn)的力矩；,M2Fl sin /2,qE0l sin ,力偶矩,練習(xí)1：電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對(duì)正負(fù)點(diǎn)電荷組成的電結(jié)構(gòu)，O是中點(diǎn)，電偶極子的方向?yàn)閺呢?fù)電荷指向正電荷，用圖（a）所示的矢量表示，科學(xué)家在描述某類(lèi)物質(zhì)的電性質(zhì)時(shí)，認(rèn)為物質(zhì)是由大量的電偶極子組成的，平時(shí)由于電偶極子的排列方向雜亂無(wú)章，因而該物質(zhì)不顯電性，當(dāng)加上外電場(chǎng)后，電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)，最后都趨向于沿外電場(chǎng)方向排列，從而使物體中的合電場(chǎng)發(fā)生變化。 （2）求圖（b）中電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到外電場(chǎng)方向的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功；,W2Fl(1cos )/2,qE0l(1cos ),（3）求電偶極子在外電場(chǎng)中處于力矩平衡時(shí)，其方向與外電場(chǎng)方向夾角的可能值與相應(yīng)的電勢(shì)能；,MqE0l sin ,0,10,2,W1q1q2,q(12),W2q1q2,qE0l,qE0l,q(12),W00,10,2,W1W,qE0l,W2 (qE0l/2qE0l/2),qE0l,(qE0l/2qE0l/2),（3）求電偶極子在外電場(chǎng)中處于力矩平衡時(shí)，其方向與外電場(chǎng)方向夾角的可能值與相應(yīng)的電勢(shì)能；,（4）現(xiàn)考察物質(zhì)中的三個(gè)電偶極子，其中心在一條直線(xiàn)上，初始時(shí)刻如圖（c）排列，它們相互間隔距離恰等于l，加上外電場(chǎng)E0后，三個(gè)電偶極子轉(zhuǎn)到外電場(chǎng)方向，若在圖中A點(diǎn)引入一電量為q0的點(diǎn)電荷（q0很小，不影響周?chē)妶?chǎng)的分布），求該點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的大小。,Fq2kqq0/(3l/2)2,8kqq0/9l2,F0q0E0,Fq0E08kqq0/9l2,練習(xí)2：如圖為某電子秤原理示意圖，AB為一均勻的滑線(xiàn)電阻，阻值為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩邊分別有P1、P2 兩個(gè)滑動(dòng)頭，P1 可在豎直絕緣光滑固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng)。彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，P1 剛好指著A端。P1與托盤(pán)固定相連。若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧勁度系數(shù)為k，托盤(pán)自身質(zhì)量為m0，電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求： （1）托盤(pán)上未放物體時(shí)，在托盤(pán)重力的作用下，P1離A的距離x1,m0gkx1,x1m0g/k,力學(xué)量,電壓 傳感器,（m0m）gkx2,x2（m0m）g/k,練習(xí)2：如圖為某電子秤原理示意圖，AB為一均勻的滑線(xiàn)電阻，阻值為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩邊分別有P1、P2 兩個(gè)滑動(dòng)頭，P1 可在豎直絕緣光滑固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng)。彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，P1 剛好指著A端。P1與托盤(pán)固定相連。若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧勁度系數(shù)為k，托盤(pán)自身質(zhì)量為m0，電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求： （2）托盤(pán)上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)， P1離A的距離x2,（3）在托盤(pán)上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，方法是：調(diào)節(jié)P2 ，使P2 離A的距離也為x1，從而使P1、P2 間電壓為零。校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤(pán)上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓的函數(shù)關(guān)系式。,xx2x1,UIRx,Rx/R,mg/k,x/L,mg/Lk,mULk/g,例1：利用掃描隧道顯微鏡（STM）可以得到物質(zhì)表面原子排列的圖象，從而可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律. 下面的照片是一些晶體材料表面的STM圖象，通過(guò)觀(guān)察、比較，可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)特征. 則構(gòu)成這些材料的原子在物質(zhì)表面排列的共同特點(diǎn)是 （1）_； （2）_；,排列是有規(guī)律的,各個(gè)方向排列的規(guī)律是不同的,三提問(wèn)題：,例2：有一組同學(xué)對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行專(zhuān)題研究，他們通過(guò)查閱資料得知十七世紀(jì)時(shí)伽利略曾設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)為：一麥桿粗細(xì)的玻璃管，一端與一雞蛋大小的玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱，根據(jù)管中水柱高度的變化可測(cè)出相應(yīng)的溫度。為了研究“伽利略溫度計(jì)”，同學(xué)們按照資料中的描述自制了如圖所示的測(cè)溫裝置，圖中A為一小塑料瓶，B為一吸管，通過(guò)軟木塞與A連通，管的下端豎直插在大水槽中，使管內(nèi)外水面有一高度差h，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究： （1）在不同溫度下分別測(cè)出對(duì)應(yīng)的水柱高h(yuǎn)，記錄數(shù)據(jù)如下表，根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算相鄰兩次測(cè)量水柱的高度差，并填入表內(nèi)的空格，由此可得結(jié)論： I當(dāng)溫度升高時(shí)，管內(nèi)水柱高度h將； II水柱高度h隨溫度的變化而變化；試從理論上分析 并證明結(jié)論II的正確性（提示：管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)大 氣壓）：。,減小,5.2,5.1,5.2,5.2,均勻,所以hV/Sk t/S，,VkTk t，,V/TV/T,V/Tk，,解：等壓過(guò)程,（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計(jì)”來(lái)測(cè)溫度，還存在一些不足之處，其中主要的不足之處有：I ；II 。,零點(diǎn)位置：,測(cè)量范圍：,系統(tǒng)誤差（原理）：,沒(méi)問(wèn)題,玻璃管很細(xì)，變化范圍小。,要等壓。,例3：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0，而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線(xiàn)若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 （1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖。,輸入部分,輸出部分,例3：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0，而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線(xiàn)若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 （1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖。,分壓器接法,先放m0，測(cè)出U0，則kU0/m0，（定標(biāo)） 再放m，測(cè)出U，則Ukm， mUm0/U0，,例3：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0，而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線(xiàn)若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 （2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m。,測(cè)量范圍：,系統(tǒng)誤差：,零點(diǎn)位置：,若m過(guò)大，U超出電壓表量程。,電池用舊了可能會(huì)影響讀數(shù)。,調(diào)節(jié)輸入端電壓時(shí)，輸出端電壓表 示數(shù)調(diào)不到零。,例3：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0，而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線(xiàn)若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 （3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。,例1：來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速為零），經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線(xiàn)加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷e1.61019 C，這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_(kāi)，假設(shè)分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段很短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2_。,四、建模題,vt,Inevt/tnev， 可見(jiàn)n與v成反比， 而eELmv2/2。 則n1/n22:1。,NI/e 103/1.61019 6.251016 建模：電流、單位長(zhǎng)度內(nèi)質(zhì)子數(shù)與速度的關(guān)系：,設(shè)單位長(zhǎng)度內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為n，,解：每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為,例2：如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h，管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離為s，若液體的密度為，不計(jì)所有阻力，求：（1）活塞移動(dòng)的速度，,取時(shí)間t內(nèi)噴出的液體得： vtL2v0tA ，可解出：,hgt2/2，sv0t,解：（1）由平拋運(yùn)動(dòng)得：,取時(shí)間t內(nèi)噴出的液體 Ptmv02/2mv2/2 ，mAv0t， PAv0 (v02 v2) /2 Av03(1A2/L4)/2 ，,例2：（2）該裝置的功率，,由安培力做功得： BILvP，可解出： BP/ILv Av03(1A2/L4)/2ILv A(L4A2) s2/4IhL3，,例2：（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，,由原理出發(fā)提問(wèn)：UBLv， 可能B變小或I變小引起 v變小，,例2:（4）若在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)變小，試分析其可能的原因。,例3:（1）外力緩慢推動(dòng)活塞將空氣壓縮為原來(lái)的十分之一，若活塞氣缸間的摩擦不計(jì)，圖（b）是壓縮空氣的等溫圖像，從圖像估算出外界對(duì)空氣所做的功W的大小.,WpSL,pV,即p-V圖線(xiàn)下的“面積”,W123pV,231.0 10534106J,78 J,開(kāi)閥前:,（2）打開(kāi)閥門(mén)，在壓縮空氣推動(dòng)下，子彈射出槍膛，若子彈與槍管間的摩擦不計(jì)，在取兩位有效數(shù)字的條件下，子彈出槍口的速度v的大小.,槍管體積：Vl1S203.140.22 cm32.5 cm3,開(kāi)閥后看作等壓過(guò)程,p2p1V1/V2,1.0106Pa,W2（p2p0）Sl1,（p2p0）V,（1.01061.0105） 2.5106 J2.25 J，,W2mv2/2,7.5m/s,（3）每射出一發(fā)子彈，系統(tǒng)做功的效率是多少？,W2100%/W1,2.25100%/78,2.9%,例4：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱(chēng)為熱輻射，熱輻射具有如下特點(diǎn)：（1）輻射的能量中包含各種波長(zhǎng)的電磁波，