創(chuàng)新設(shè)計(jì)與新情景問題

1、 創(chuàng)新設(shè)計(jì)與新情景問題 靈活運(yùn)用已學(xué)過的物理知識、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理新情景問題、探索物理規(guī)律或設(shè)計(jì)一個(gè)新的物理實(shí)驗(yàn)，這在過去幾年的高考題中是不斷出現(xiàn)，實(shí)際上就是考查學(xué)生知識的遷移和創(chuàng)新能力。一新情景物理問題例1（2004上海高考）下圖為一測量燈泡發(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)記線的光度計(jì)可在底座上移動，通過觀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?，F(xiàn)有一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度I0的燈泡a和一個(gè)待測燈泡b。分別置于底座兩端（如圖）(1) 怎樣測定待測燈泡的發(fā)光強(qiáng)度？_(2) 簡單敘述一個(gè)可以減小

2、實(shí)驗(yàn)誤差的方法。_。解析：移動光度計(jì)可使左右兩光源在光度計(jì)上的照度相同，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。只要測量出兩光源到光度計(jì)的距離，比較可得到待測燈泡的發(fā)光強(qiáng)度（1）接通電源，移動光度計(jì)，使燈泡a和一個(gè)待測燈泡b照度相等，測量出它們與光度計(jì)各自距離r1、r2則有 I/r22=I0/r12, I= I0 r22/r12 (2)減小誤差方法就是多次測量求平均值。例2(2004廣西物理高考)已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為2e/3，下夸克帶電為-e/3，e為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各個(gè)夸克之間的距離

3、都為l,l=1.510-15m,試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力（庫侖力）解析：質(zhì)子帶電e，所以它是由2個(gè)上夸克和1個(gè)下夸克組成的，三個(gè)夸克比位于等邊三角形的三個(gè)定點(diǎn)處，這時(shí)上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為 代入數(shù)值，得 ，為斥力 上夸克與下夸克之間的靜電力為 =23 N 為引力 二創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)例3（2004高考）圖中R為已知電阻，Rx為待測電阻，K1為單刀單擲開關(guān)，K2為單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表（內(nèi)阻極大），E為電源（電阻不可忽略）?，F(xiàn)用圖中電路測量電源電動勢E及電阻Rx（1） 寫出操作步驟：（2） 由R及測得的量，可測俄E_,=_解析：電壓表內(nèi)阻極大，所以可用電壓表直接測量電源電動勢，因

4、為實(shí)驗(yàn)中涉及的未知的物理量有電動勢、內(nèi)阻及電阻Rx，所以至少要測量三組數(shù)據(jù)。（1）K1斷開，K2接到a端，記下電壓表的讀數(shù)U1；K2仍接到a端，閉合K1，記下電壓表的讀數(shù)U2；K1仍閉合，K2接到b端，記下電壓表的讀數(shù)U3. （2）U1 例4（2004高考）圖中給出器材為： 電源E（電動勢為12V，內(nèi)阻不計(jì)），木板N（板上從下往上依次疊放白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙各一張），兩個(gè)金屬條A、B（平行放置在導(dǎo)電紙上，與導(dǎo)電紙接觸良好，用作電極），滑線變阻器R（其總阻值小于兩平行電極間導(dǎo)電紙的電阻），直流電壓表（量程為6V，內(nèi)阻很大，其負(fù)接線柱與B極相連，正接線柱與探針P相連），開關(guān)K?，F(xiàn)要用圖中儀器描繪兩

5、平行金屬條AB間電場中的等勢線。AB間的電壓要求取為6V。（）在圖中連線，畫成實(shí)驗(yàn)電路原理圖。（）下面是主要的實(shí)驗(yàn)操作步驟，將所缺的內(nèi)容填寫在橫線上方。a. 接好實(shí)驗(yàn)電路。b. c. 合上K，并將探針P與A相接觸。d. e. 用探針壓印的方法把A、B的位置標(biāo)記在白紙上。畫一線段連接AB兩極，在連線上選取間距大致相等的5個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，用探針把它們的位置印在白紙上。f. 將探針與某一基準(zhǔn)點(diǎn)相接觸， ，這一點(diǎn)是此基準(zhǔn)的等勢點(diǎn)。用探針把這一點(diǎn)的位置也壓印在白紙上。用相同的方法找出此基準(zhǔn)點(diǎn)的其它等勢點(diǎn)。g. 重復(fù)步驟f，找出其它4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢點(diǎn)。取出白紙畫出各條等勢線。解析：本題是課本實(shí)驗(yàn)描繪電場等

6、勢線的一種簡單變化，利用電流場模擬靜電場，注意由于導(dǎo)電紙的電阻較大，滑線變阻器R只能采用分壓式連接。（I）連接線路如圖（II）b.把變阻器的滑動觸頭移到靠近D端處d.調(diào)節(jié)R，使電壓表讀數(shù)為6Vf.記下電壓表讀數(shù)，在導(dǎo)電紙上移動探針，找出電壓表讀數(shù)與所記下的數(shù)值相同的另一點(diǎn)練習(xí)：1科學(xué)家們使兩個(gè)帶正電的重離子被加速后沿同一條直線相向運(yùn)動而發(fā)生猛烈碰撞，試圖 用此模擬宇宙大爆炸的情境.為了使碰撞前的動能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，關(guān)鍵是設(shè)法使 這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有A相同的速率B相同的質(zhì)量C相同的動能D相同大小的動量2把一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個(gè)玻璃平面上，讓單色光從上方射入如

7、圖，這時(shí)可以看到亮暗相間的同心圓，這個(gè)同心圓叫做牛頓環(huán)，如圖。則A牛頓環(huán)是由透鏡的上、下表面的反射光發(fā)生干涉而形成的B牛頓環(huán)是由透鏡下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光發(fā)生干涉而形成的C透鏡表面彎曲越厲害，牛頓環(huán)的直徑就越大D透鏡表面彎曲越厲害，牛頓環(huán)的直徑就越小。 3在“長度的測量”實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整卡尺兩測腳間距離，主尺和游標(biāo)的位置如圖所示.此時(shí)卡尺兩測腳間狹縫寬度為_ mm；若要狹縫寬度調(diào)到0.20 mm，應(yīng)使游標(biāo)上第_條刻度線與主尺上表示_ mm的刻度線重合.4在光滑水平面上的O點(diǎn)系一長為I的絕緣細(xì)線，線的另一端系一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球.當(dāng)沿細(xì)線方向加上場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場后，小球處于

8、平衡狀態(tài).現(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線的初速度v0，使小球在水平面上開始運(yùn)動.若v0很小，則小球第一次回到平衡位置所需時(shí)間為 .5給你一個(gè)長木板、一個(gè)木塊和一只彈簧秤，設(shè)計(jì)一個(gè)測定木塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)驗(yàn)方法合理，最大限度減小誤差。（1）畫出實(shí)驗(yàn)簡圖（2）實(shí)驗(yàn)要測量的物理量為 、 。動摩擦因數(shù)表達(dá)式為 。6兩個(gè)額定電壓為220V的白熾燈L1和L2的UI特性曲線如圖所示.L2的額定功率約為 W；現(xiàn)將L1和L2串聯(lián)后接在220V的電源上，電源內(nèi)阻忽略不計(jì).此時(shí)L217654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001

9、0100001000001000的實(shí)際功率約為 W.7利用如圖所示的一只電壓表、一個(gè)電阻箱和一個(gè)電鍵，測量一個(gè)電池組的電動勢和內(nèi)電阻。畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫線作導(dǎo)線將所給器材連接成實(shí)驗(yàn)電路。用記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出電動勢和內(nèi)電阻的表達(dá)式。AR RX圖68用圖示的電路測定未知電阻RX的值。圖中電源電動勢未知，電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻均可忽略不計(jì)，R為電阻箱。 若要測得RX的值，R至少需要取_ 個(gè)不同的數(shù)值。 若電流表每個(gè)分度表示的電流值未知，但指針偏轉(zhuǎn)角度與通過的電流成正比，則在用此電路測RX時(shí)，R至少需取_個(gè)不同的數(shù)值。 若電源內(nèi)阻不可忽略，能否應(yīng)用此電路測量RX？答：_。9如圖所示的電路，Rx為

10、電阻500的負(fù)載， R1、R2為兩個(gè)用于調(diào)節(jié)負(fù)載電壓的滑線變阻器，已知AB間電壓為12V，Rx的工作電壓為8V，兩個(gè)滑線變阻器的最大阻值分別為20和200，則： 的作用是粗調(diào)，選擇 的滑線變阻器， 的作用是微調(diào)，選擇 的滑線變阻器10圖示的電路中，mA是毫安表，其內(nèi)阻并不是很小，V1、V2是電壓表，其內(nèi)阻亦不是很大，R是一個(gè)定值電阻，阻值未知，3個(gè)電鍵K1、K2、K3都處于斷開狀態(tài)，要用圖示的電路測出毫安表mA、電壓表V1、V2的內(nèi)電阻和定值電阻R的阻值。(1)寫出實(shí)驗(yàn)的步驟，用適當(dāng)?shù)姆柋硎驹摬襟E中應(yīng)測得的物理量(2)用所測得的物理量表示毫安表、電壓表的內(nèi)阻和定值電阻的阻值112002年諾貝

11、爾物理學(xué)獎中的一項(xiàng)，是獎勵戴維斯和小柴昌俊在“探測宇宙中的中微子”方面取得的成就.中微子是超新星爆發(fā)等巨型天體在引力坍縮過程中，由質(zhì)子和電子合并成中子的過程中產(chǎn)生出來的.1987年在大麥哲倫星云中的一顆編號為SN1987A的超新星發(fā)生爆發(fā)時(shí)，位于日本神岡町地下1km深處一個(gè)直徑10m的巨大水池（其中盛有5萬噸水，放置了1.3萬個(gè)光電倍增管探測器）共捕獲了24個(gè)來自超新星的中微子.已知編號為SN1987A超新星和地球之間的距離為17萬光年（取1光年=9.461015m）.設(shè)中子的質(zhì)量為mn，電子的質(zhì)量為mp，中微子的質(zhì)量可忽略.（1）寫出12個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子合并成中子的核反應(yīng)方程；（2）設(shè)1個(gè)質(zhì)

12、子和1個(gè)電子合并成1個(gè)中子過程中所吸收（或釋放）的核能為E，寫出計(jì)算E大小的表達(dá)式；（3）假設(shè)編號為SN1987A的超新星發(fā)生爆發(fā)時(shí)向周圍空間均習(xí)地發(fā)射中微子，且其中到達(dá)日本神岡町地下巨大水池的中微子中有50%被捕獲，試估算編號為SN1987A的超新星爆發(fā)時(shí)所釋放出的中微子的總數(shù)量.（保留1位有效數(shù)字）12如圖甲所示，為一液體槽，、面為銅板，、面及底面為絕緣板，槽中盛滿導(dǎo)電液體(設(shè)該液體導(dǎo)電時(shí)不發(fā)生電解)現(xiàn)用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)銅絲在下端固定一鐵球構(gòu)成一單擺，銅絲的上端固定在點(diǎn)，下端穿出鐵球使得單擺擺動時(shí)細(xì)銅絲始終與導(dǎo)電液體接觸，過點(diǎn)的豎直線剛好在邊的垂直平分面上在銅板、面上接上圖示電源，電源內(nèi)阻可忽

13、略，電動勢，將電源負(fù)極和細(xì)銅絲的上端點(diǎn)分別連接到記憶示波器的地和輸入端（記憶示波器的輸入電阻可視為無窮大）現(xiàn)將擺球拉離平衡位置使其在垂直于、面上振動，閉合開關(guān)，就可通過記憶示波器觀察擺球的振動情況圖乙為某段時(shí)間內(nèi)記憶示波器顯示的擺球與板之間的電壓波形，根據(jù)這一波形（）求單擺的擺長（取約2等于10,取=10m/s2）；（）設(shè)邊長為4cm，則擺球擺動過程中偏離板的最大距離為多大?地記憶示波器圖甲V6.04.02.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0s圖乙答案：1D 2B D 30.65 4 4 4 5(1)如圖(2)彈簧秤稱木塊重F1，拉木板時(shí)彈簧秤讀數(shù)F2 = F2/ F1699，17.5 7176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000V用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測，由電壓、電阻就可以算出電流。電路圖如右。實(shí)驗(yàn)方法有兩種：改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應(yīng)的路端電