南師大附中三輪絕對突破-13.新科技問題doc

1、新科技問題一、特別提示物理學(xué)中幾乎每一重要的知識塊，都與現(xiàn)代科技緊密相關(guān)，例如：圓周運(yùn)動與 GPS 全球定位系統(tǒng)；萬有引力與宇宙探測； 光的反射、折射與激光光纖通信； 電場與靜電的防止和應(yīng)用；電磁感應(yīng)與磁懸浮列車；原子核與核技術(shù)的應(yīng)用；激光全息技術(shù)等。物理學(xué)與自然和生活的聯(lián)系更是豐富多彩，如：天氣變化、交通工具、體育運(yùn)動、家庭電器、 醫(yī)療設(shè)備等等，都離不開物理知識。近幾年的高考越來越強(qiáng)調(diào)與生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系，這就要求我們要多關(guān)注與生活實(shí)際、現(xiàn)代科技的聯(lián)系。二、典型例題例1兩個人要將質(zhì)量m100 kg的貨物裝進(jìn)離地面離h1m 的卡車車廂內(nèi)，他們找到一個長為 L=5m 的斜面， 但是沒有其他更多

2、可借助的工具。受的摩擦阻力恒為貨物的重力的 0.12 倍，兩人的最大推力各為假設(shè)貨物在接觸面上滑動時所800N，他們能否將貨物直接推進(jìn)車廂？你能否幫他們將此方案加以改進(jìn)，設(shè)計一個可行的方案？(g取10 m /s2)評析這是一道開放性題目，并具有濃厚的生活氣息。況，又考查所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力。試題既考查對力學(xué)知識的掌握情解兩個人的最大推力為Fm2F1600 N貨物所受摩擦力始終為F f0.12G1200 N又重力沿斜面向下的分力為Fxmg sinmgh / L2000 N由于FmF fFx ，故兩從不可能直接將貨物推上斜面。注意到FmF f，我們可以讓貨物先在水平面上作勻加速運(yùn)動，使

3、貨物在滑上斜面之前已經(jīng)獲得速度，然后勻減速滑動斜面頂端。設(shè)貨物在水平面上作勻加速直線運(yùn)動的距離為s，在此運(yùn)動過程中，由牛頓第二定律得Fmfma1 ，則貨物在水平面上作加速運(yùn)動所獲得的速度為v2a1 s 。貨 物 滑上 斜 面 后 作 勻 減 速 運(yùn) 動 ， 設(shè)其 加 速 度 大 小 為 a2 ，則 由 牛 頓 第 二定 律 得FmfFmma2 ，其中Fx 為貨物重力的下滑分力，f xG sinGh / L要使貨物恰好能滑到頂端，則有v2a2 L。所以，貨物在水平面上加速的距離應(yīng)為s(a2/ a1 ) L(FxfFm ) L /( Fmf )，代入數(shù)據(jù)即可求得s20m 。故可設(shè)計方案為：兩人用最

4、大推力使貨物在水平面上至少滑行20m后再推物體滑上斜面。應(yīng)該指出，可行的方案有很多種。例如兩人可用F=1600N 的推力在水平面上加速滑行更大的一段距離以后再用較小的推力將貨物推上斜面，也可以用1200N<F<1600 的恒定推力在水平面上加速滑行更大的一段距離以后再將貨物推上斜面，還可以用變力推物體。關(guān)鍵在于使物體在滑上斜面之前應(yīng)具有一定的動能。例 2 正負(fù)電子對撞機(jī)的最后部分的簡化示意圖如圖所示 11-1（俯視圖） ，位于水平面內(nèi)的粗實(shí)線所示的圓環(huán)形真空管道是正、負(fù)電子做圓運(yùn)動的“容器”，經(jīng)過加速器加速后的正、 負(fù)電子被分別引入該管道時，具有相等的速率，他們沿著管道向相反的方向

5、運(yùn)動。在管道控制它們轉(zhuǎn)變的是一系列圓形電磁鐵，即圖甲中的A1、 A 2、 A 3 An 共有 n 個，均勻分布在整個圓環(huán)上，每組電磁鐵內(nèi)的磁場都是磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場，并且方向豎直向下，磁場區(qū)域的直徑為d（如圖乙），改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。 經(jīng)過精確的調(diào)整，首先實(shí)現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖甲中虛線所示的軌跡運(yùn)動，這時電子經(jīng)過每個電磁場區(qū)域時射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都是電磁場區(qū)域的同一直徑的兩端，如圖乙所示。這就為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對撞作好了準(zhǔn)備。（ 1）試確定正、負(fù)電子在管道內(nèi)各是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的；（ 2）已知正、負(fù)電子的質(zhì)量都是 m ，所帶電荷都是元

6、電荷，重力可不計，求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 大小。解 （ 1）根據(jù)洛侖茲力提供向心力和磁場方向向下，可判斷出正電子沿逆時針方向向下，可判斷出正電子沿逆時針方向運(yùn)動，負(fù)電子沿順時針方向運(yùn)動（ 2）電子經(jīng)過每個電磁鐵，偏轉(zhuǎn)的角度是2，電子在電磁鐵內(nèi)做圓周運(yùn)動的半mvn徑為 RBed / 2由幾何關(guān)系可知，sin2R2mvsin解得： Bnde例 3 若近似地認(rèn)為月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道在同一平面內(nèi)，且均為正圓，又知這兩種轉(zhuǎn)動同向，月相變化的周期為29.5 天。求：月球繞地球轉(zhuǎn)一周所用的時間。解 該題涉及太陽、地球和月球在空間中的運(yùn)動及位置的相對關(guān)系，需要較強(qiáng)的空間想象能力。 畫出示意圖能把各天體的相對關(guān)系表達(dá)得比較清楚，便于思考。我們抓住月相變化的周期為29.5 天這一條件，畫相鄰的兩個相同月相（而且都是滿月）時，三天體的位置情況。如圖11-2 所示，圖中設(shè)地球和月球的公轉(zhuǎn)都是逆時針方向的。圖中角是地球在29.