匯編演繹式探究歷匯總題

--#-/1214-12．物理探究實驗：如圖所示，把一塊鋅板連接在靈敏驗電器上，用弧光燈照射鋅板，結(jié)果驗電器的箔片張開了一個角度，進一步檢驗知道鋅板帶的是正電。這說明在光的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面逸出而使鋅板帶正電，這種現(xiàn)象叫光電效應。小資料：在空間傳播的光可以看成是由光源發(fā)出的一顆顆不連續(xù)的粒子流，這種粒子稱為光子，每個光子的能量E與它的頻率“成正比，即：E=hu。h是一個恒量，稱為普朗克常數(shù)。當一種光照射到某金屬表面時，光子的能量被金屬中某個電子整個吸收后，電子動能增加，1部分克服原子核對它的束縛做功W，另一部分變?yōu)橐莩鲭娮拥膭幽?mU2，根據(jù)能量守恒定律可得該光的頻率U=。14-13．（自編） 【參考資料： 《熱學》李椿、章立源、錢尚武 編，高等教育出版社。 314—318頁：第八章液體§3.液體的表面性質(zhì)?！繒喳惏l(fā)現(xiàn)一鋼針輕輕放在水面上不會下沉，僅僅將水面壓下，略見彎型，由此想到液體的表面可能像一張被張緊的橡皮膜，由于被張緊而存在一種相互收縮的力。查資料得知，液體表面上存在的這種力叫表面張力，其大小可以用液體的表面張力系數(shù)a表示，它表示某一液體表面單位長度直線上所受到的拉力大小。（1）液面因存在表面張力而有收縮的趨勢，要加大液體表面，TOC\o"1-5"\h\z就得作功。曉麗由此想研究增加液體表面積所做的功與那些因素1t—_有關(guān)。設想一沾有液膜的鐵絲框ABCD（如圖），其中長為L的BC邊 "/.一是可以滑動的（BC邊與鐵絲框的摩擦不計）。 律" F①由于液膜有上下兩個表面 ，所以，要使BC邊保持不動，必 I— —|—須加一個力F= 。②現(xiàn)拉動BC以速度u向右做勻速直線運動，經(jīng)△看時間后液膜始終完好。則這一過程中所作的功W=。③這一過程中增加的液體表面積AS=。④克服表面張力所做的功W與液體表面積增量AS的關(guān)系為W=。（2）在水中懸浮著一滴半徑為R的圓球狀橄欖油，要使油滴在水中散布成半徑全部為廠的小4圓球狀油滴，需要做多少功？（設：油的表面張力系數(shù)為a，球體積：V二不兀r3，求面積:球3S球=4兀r2，油的總體積不變）⑤小油滴的個數(shù)N=。⑥橄欖油增加的表面積⑦需要做得功W=。答案：①F=21a（注：長方框有兩個液面）②W=Fs=21auAt③AS=2MAt（注：前后兩個表面積都增加）④W=aAS⑤n=4兀r3；4兀,3=R3 ;3 r3

R3 ,n 4兀R2(R—r) 巾 4兀R2(R—r)aTOC\o"1-5"\h\z⑥AS=4兀r2N-4兀R2=4兀r2一一4兀R2= ⑦W= —r3 r r14-14.(自編)【參考資料：《物理學難題集萃》 (增訂本)舒幼生，胡望雨，陳秉乾，高等教育出版社。第三部分電磁學，第二章 磁場，磁介質(zhì)，題 3：由球積分變圓環(huán)積分。 】現(xiàn)在，葉子和小雨要研究有關(guān)通電導體周圍磁場的磁感應強度問題：(1)電流微元產(chǎn)生的磁感應強度：我們知道，通電導體周圍存在磁場，我們用磁感應強度B表示通電導體周圍磁場的強弱，通電導體周圍各點B大小一般不同，B越大，表示該點的磁感應強度越強。不同點B的方向一般不同。面向里(與導體Al和距離r均垂直)(2)環(huán)形電流的磁感應強度：如圖，如圖所示，若一段長為Al通過它的電流為I的導體，則在與其垂直距離為r的A點處的磁感應強度大小為AB=k1Al(k為常數(shù))。距離導線越遠，磁感應強度越面向里(與導體Al和距離r均垂直)(2)環(huán)形電流的磁感應強度：如圖，帶電圓環(huán)半徑為R，電荷均勻分布在圓環(huán)上，圓環(huán)繞軸OP以速度“高速旋轉(zhuǎn)，從而形成環(huán)形電流。在軸OP上距圓心0為%的P點的磁感應強度Bp的表達式是怎樣的呢？查資料得知：直線上單位長度的電荷叫線電荷密度；導體中的電流即為單位時間內(nèi)通過某一截面的電荷。若圓環(huán)的線電荷密度為。，則圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周通過某一截面的電荷Q=，圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周所用的時間t=，圓環(huán)中的電流I= 。將圓環(huán)均勻分割為許多等份，每一等份的長度為△/，則每一等份在P點的磁感應強度B1= ，B1沿著OP方向的分量B=BSin/PBB= 。B的大小等于圓環(huán)上所有等份的B,大小之1% 1 11% P 1X和，即B=。P2 2兀R kouAl kouAIR 2兀R2kou答案：弱2兀Ro ——ou U R2+%2 (R2+%2)32 (R2+%2)3214-15．測量洪水的流量大小時，常用體積流量來表示。體積流量的定義為液體每秒流過某一TOC\o"1-5"\h\z橫截面的體積，若用Qv表示體積流量，體積流量的公式為Q=-，其單位為加氐在測量液V Vt體流量時，我們也常用質(zhì)量流量(Q)來表示，質(zhì)量流量的公式為Q=m。m mt(1)請你仿照QV的定義方式給Qm下定義，并寫出Qm的國際單位。①Q(mào)m的定義： : : 。②Qm的國際單位：， _。(2)已知含有泥沙的河水密度為p，河水流速為“，河水橫截面積為S，則河水的質(zhì)量流量

14-16．日本大地震引起的海嘯的破壞力讓我們體驗到大自然能量的巨大。地震產(chǎn)生的能量是以波動的形式通過各種物體從震源向遠處傳播的，能量是怎樣通過不同的物體傳播的呢？小明知道給串聯(lián)的不同導體通電，通過的電流相同，這是由通過單位截面積的電流即電流密度決定的。那么，相同截面積中流過的能量由誰決定呢？帶著這個問題，她查閱了資料，知道：與電流定義類似，單位時間內(nèi)通過介質(zhì)橫截面的能量叫做能流，用P表示；通過單位截面積的能流稱為能流密度，用/表示.那么能流密度的大小與什么因素有關(guān)呢？(1)小明探究這個問題，首先對該問題進行了如下簡化：①能量沿著截面積為S的圓柱形介質(zhì)傳播；②傳播能量的波的波速為U(2)已知單位體積介質(zhì)中的波動傳播的能量為e它是一個與波源的振幅和振動頻率有關(guān)的已知量．小明推出了能流密度的數(shù)學表達式。他的推導過程如下：(請你將推導過程填寫完整)①在At時間內(nèi)，通過圓柱體介質(zhì)某一截面的能量AE=；②在^時間內(nèi)通過圓柱體介質(zhì)的能流為P=；③能流密度I=.能流密度又叫波的強度，聲波的能流密度稱為聲強，它表示聲音的強弱；光波的能流密度稱為光強，它表示光的強弱．答案： ①mSv力t②mSv③?v114-17口物體動能E卜的計算公式是E=-mu2。讓質(zhì)量為m的物塊以初速度叫在不光滑的水平k k2 0面上運動，已知物體受到的滑動摩擦力的大小為A經(jīng)過多次實驗并對數(shù)據(jù)進行分析后得出如下結(jié)論：物塊克服摩擦力做功的最大值等于物塊初動能。請你根據(jù)這個結(jié)論解答下面兩個問題：⑴當物塊的初速度為1m/s時，滑行的最大距離為lm；當物塊的初速度為2m/s時，滑行的最大距離是m。(2)已知在水平面上運動的物塊受到的摩擦力大小與物塊的質(zhì)量成正比，即戶左m,k為常數(shù)，則當物塊初速度相同時，增加物塊的質(zhì)量，物塊滑行的最大距離(填“增大”、“減小”或“不變”)。114-18.物體動能E的計算公式是E=-mu2。m表示物體的質(zhì)量，u表示物體的速度。某合k k2作學習小組的同學們開展研究性學習。讓質(zhì)量為m的物塊從靜止自由下落(忽略空氣阻力)。經(jīng)過多次試驗，測出物體下落一定距離時達到的速度u，對多組數(shù)據(jù)進行分析后，同學們得出結(jié)論：重力做功等于物體動能的變化量。如果這個結(jié)論成立，請你根據(jù)這個結(jié)論解答下面兩個問題：(1)當物體自由下落的初速度為u0時，經(jīng)過一段時間后物體的速度達到u,則物體下落的距離h= 。(2)當物體從靜止開始自由下落時，下落的距離為m,物體的速度可到達10m/s.(3)水利工程學中常使用“流量”這個物理量表示水流的大小，“流量”的表示符號為“Q”,它的定義是：每秒鐘通過液體某一橫截面積的水的質(zhì)量。請你寫出流量的定義式。已知河水的密度為"，河水的流動速度為“，河水的橫截面積為S，則河水的流量Q= .。14-19口(1)曉麗在研究重力勢能Ep與m、g、h關(guān)系時，設計了一個用一大塊橡皮泥和幾個不同的小球及刻度尺進行探究，實驗時用小球自由落下撞擊橡皮泥，并通過來反映重力勢能的大小，這種方法叫做法?！?她查閱資料得知：E與m、g、h的關(guān)系是E=mgh。動能E=-mv2。曉麗回憶起來，p P k2要探究“質(zhì)量和速度哪個因素對動能大小的影響更大時”。保持速度一樣，讓質(zhì)量變?yōu)?倍，看木塊移動的距離差別。再保持質(zhì)量一樣，怎樣才能是速度增大到 ； 、 也一…二2倍呢？(2)請你根據(jù)這個資料的提示，計算出在光滑的斜面上，第一次放在斜面高為h的位置，為了是速度增大到2倍，需要把小球放在高為h的位置。14-20.葉子和小雨要研究有關(guān)自由落體的問題.1他們查閱資料可知：物體動能的計算公式是E=rvv2，m表示物體的質(zhì)量，v表示物體k2的速度。物體只受重力作用從靜止開始下落的物體的運動叫自由落體運動．他們開始進行實驗：讓質(zhì)量為m的物體從靜止開始自由下落(忽略空氣阻力).經(jīng)過多次實驗，測出物體下落一定距離時達到的速度為v，并對多組記錄的數(shù)據(jù)進行分析后，得出結(jié)論：重力做功等于物體動能的變化量.請你根據(jù)這個結(jié)論解答下列問題：①當物體自由下落的初速度為v,，經(jīng)過一段時間后物體的速度匕TOC\o"1-5"\h\z達到v，則物體下落的距離h=. I ，②當物體從靜止開始做自由下落時，下落的距離為20m時，物， ,,：體的速度可達到m/s.③物體做自由落體運動時，下落的高度h與速度v的關(guān)系可用 .■圖像中的圖線來表示.14-21.在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，這個結(jié)論叫做機械能守恒定律。(1)小球甲在真空中自由下落，另一個完全相同的小球乙在阻力很大的液體中勻速下落，他們都由高度為h1的地方下落到高度為h2的地方，在這兩種情況下，重力所做的功(填“相等”或“不相等”)。小球的機械能守恒。1(2)通過查閱資料可知:動能大小與物體質(zhì)量和速度這三者之間的具體關(guān)系是E=-mv2，k2重力勢能的大小與物體質(zhì)量和高度的關(guān)系為E=mgh，則一個物體從高為h 二廣TOC\o"1-5"\h\zp /X的光滑斜面頂端由靜止開始滑下，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端的速度v /1=;把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為L，最大 1偏角為仇小球運動到最低位置時的速度為v=。 。14-22口設雨點下落過程受到的空氣阻力f與雨點的橫截面積S成正比，與雨點下落的速度v的平方成正比，即f=(其中k為比例系數(shù))。雨點接近地面時近似看做勻速直線運

動，若把雨點看著球形，其半徑為廠，球的體積為4兀r3，設雨點的密度為一，求：(1)每個雨點最終的運動速度匕=。(2)牛頓第二定律告訴我們：物體所受的合力等于物體的質(zhì)量與物體加速度的乘積。那么1當雨點的速度達到-V時，雨點的加速度a= 。2m14-23．學了流體壓強與流速的關(guān)系以后，小華想流體壓強應該如何計算呢?經(jīng)過查閱資料，他明確了流體壓強的計算適用于伯努利方程，其表達式為：0.5pu2+pgh+p=C。式中p、p、“分別為流體的壓強、密度和速度；h為豎直高度；g為重力常數(shù)：C為常數(shù)。(1)由上述公式可以看出，在水平流管中，流體中壓強公式可以簡化。由此可以看出：流體中流速越大的位置壓強越 。(2)如圖所示，大桶側(cè)壁有一小孔，桶內(nèi)盛滿了水，小華想求水從小孔流出的速度。他采用了如下方法：取一根從水面到小孔的流管，在水面那一端速度幾乎是0(因桶的橫截面積比小孔大得多)，水面到小孔的高度差為h，此流管兩端的壓強皆為p0(大氣壓)，故由伯努利方程式有p0+ =p0+。由此得大桶側(cè)壁小孔流速為“=。14-24.材料一；自由電子在導體中定向移動形成電流。物理學上把單位時間通過導體橫截面積的電荷叫電流，用Q表示電荷量，t表示時間，則電流的定義式為。材料二：磁場對電流有力的作用，這個力被稱作安培力。當導線垂直于磁場方向放入磁場中時，/安二BIL(B為磁感應強度，表示磁場強弱)。而電流是由電荷的定向移動形成的。由此，他想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，安培力就是這個力的宏觀表現(xiàn)。為了檢驗這個設想，他在老師的幫助下做了如圖實驗，把射線管放在蹄形磁體的兩極間，從陰極K發(fā)射電子束，熒光屏上顯示的電子束運動徑跡發(fā)生了彎曲(如圖)這表明運動電荷確實受到磁場的作用力，安培力就是這些電荷所受力的合力。有一段長L為的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個電荷的電荷量為q，定向移動的平均速率為v。(1)則導線中的電流為；(2)把這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的磁場中，所受安培力為；每個電荷上所受力為。14-25口理論和實驗表明：質(zhì)量為ml、m2，間距為r的兩個物體之間之間的萬有引力大小滿足下面的公式：F=Gmtm2/r2(其中G為一個常數(shù)，大小為G=6.67x10—11Nm2/kg2).甲 乙 丙⑴甲圖中兩個小球的質(zhì)量均為lkg，相距l(xiāng)m，則這兩個球間的萬有引力大小為N.⑵乙圖中A、B、C三個小球分別位于等腰三角形的三個頂點上，質(zhì)量均為1kg，則A和

B對C產(chǎn)生的引力大小為N.(3)丙圖中的細圓環(huán)的質(zhì)量為ml，半徑為R,在圓環(huán)的軸線上有一個質(zhì)量為m2的小球，小球與圓心O的距離為L，則整個圓環(huán)對小球的吸引力大小為。(用字母表示)14-26口(1)安培力和洛倫茲力：電流是帶電粒子定向運動形成的，電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，定義式為：/= 。通電導體在磁場中受到的力叫安培力(用方安表示)。運動電荷在磁場中受到的力叫洛倫茲力(用々各表示)。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。通電導體在磁場中受到安培力的作用，揭示了帶電粒子在磁場中運動時要受到磁場力作用的本質(zhì)。已知長為L的通電導體，垂直放在磁感應強度為B的磁場中，所受到安培力大小的表達式為F^BIL，I為導體中電流大小。安培力和洛倫茲力的大小關(guān)系為：F安=N。各，其中N是導體中的定向移動的總電荷數(shù)。(2)由安培力大小的表達式推導出洛倫茲力大小的表達式：如圖所示，長為L，橫截面積為S的通電導體垂直放在磁感應強度為B的磁場中。設導體內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，電荷定向移動的速度為v。請你將下列推導過程填寫完整。①時間t內(nèi)通過導體橫截面的電荷量為：Q=;②通電導體中電流的大小為：1=。③通電導體在磁場中所受的安培力為：F安=BIL=。④導體中定向移動的總電荷數(shù)為：N=_ 。⑤運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力為：%= 。洛14-27．小雨要研究通電導體在磁場中受力的問題。(1)磁體周圍存在磁場，磁場的強弱叫磁感應強度，用B表示。通電導體在磁場中要受到力的作用。將一段長為L，電流為I的通電直導線垂直放人磁感應強度為B的磁場中時，受力F=BIL。這說明導體中的電流越，導體在磁場中受力越大。(2)有一段通電直導線，橫截面積為S，單位體積含有n個自由電荷，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速度為v，則t時間內(nèi)通過導體橫截面A的總電荷數(shù)N=。導體內(nèi)電流的大小稱為電流強度，是指：單位時間內(nèi)通過導體某一橫截面的電荷量，即：I=Q/t，則通過上述導體的電流為I=QIt=。受到的則該導若這段通電導線長為L，將其垂直放人磁感應強度為B的磁場中,力F=.受到的則該導從微觀來看，上述力F相當于每個運動自由電荷受力的共同結(jié)果,體內(nèi)平均每個自由電荷受力大小為F= 單14-28．（07中考）車間停電后，各種轉(zhuǎn)輪過了一段時間才能陸續(xù)停止轉(zhuǎn)動，可見轉(zhuǎn)動物體有轉(zhuǎn)動慣性。轉(zhuǎn)動慣性的大小在物理學中用轉(zhuǎn)動慣量I來表示。物體可看作由n個微小部分組成，它們的質(zhì)量分別為m1、m2、…mn，到某轉(zhuǎn)動軸的距離分別為r、丫2、…r力」則該物體對該轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量為I=m1r產(chǎn)m2r22+…+mmnrn20ABCABC（1）圖A是一個質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕質(zhì)硬桿（不計質(zhì)量、不形變）連接到轉(zhuǎn)軸。。上，則它對這個軸的轉(zhuǎn)動慣量是o（2）圖B是用鐵絲制成的質(zhì)量為M、半徑為R的細圓環(huán)。我們將該圓環(huán)均勻分割為100等份，每一等份可以看作是一個小球（圖中。）。則該圓環(huán)繞著中心轉(zhuǎn)軸0。轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動慣量為o將它用輕質(zhì)硬桿與轉(zhuǎn)軸相固定，就制成一個玩具陀螺甲，若用同樣型號的鐵絲制成半徑為2R的陀螺乙，則要使甲乙轉(zhuǎn)動起來，更容易些的是 o（3）圖C中的薄圓筒半徑為0.1m、質(zhì)量為0.2kg,則薄圓筒對中心轉(zhuǎn)軸0。的轉(zhuǎn)動慣量是o（帶上單位）答案：（1）ml2（2）MR2 甲（3）2x10-314-29.（06中考） （1）探究一：曉麗在研究動能E與m、U關(guān)系的實驗中，是用小球去撞擊k木塊，并通過木塊來反映動能的大小，這種方法叫做法。若沒有木塊，還可以用 一代替，這種方法叫做換元法，具體做法是通過1來反映動能的大小。她查閱資料得知：E與m、u的關(guān)系是E=-m^2k k2流體風水流小車被推動的距離/cm0.379的風和水流分別通過這兩個管道2s（2）探究二：如圖所示,將兩個相同的小車分別放在兩個相同的管道中,然后讓速度相等，小車分別被推動一段距離，實驗記錄如下：風f々F水流—的風和水流分別通過這兩個管道2s①在相同的時間內(nèi)，相同的面積上，小車從兩種不同的能源上獲得的能量多少o在單位時間內(nèi)、單位面積上從某種能源中所能得到的能量叫做能流密度