2.如图所示是4种亮度可调的台灯电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,且都是“220V,40W”,当灯泡所消耗的功率都调至20W时,则台灯所消耗的电功率最小的是[ ]
1.某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中,用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30V,然后又将同样的10个西红柿电池串联成电池组(n个相同电池串联时,总电动势为nE,内电阻为nr),与一个额定电压为1.5V、额定功率为1W的小灯泡相连接,小灯泡不发光,量得小灯泡两端的电压为0.2V,对此现象,各同学有以下不同的解释:①西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压,小灯泡已烧毁;②西红柿电池组不可能提供电能;③西红柿电池组所提供的电功率太小;④西红柿电池组的内阻远大于小灯泡的电阻。其中正确的是[ ]
A.①③ B.②④
C.②③ D.③④
(二)高考预测
1.随着贴近时代、贴近社会、贴近实际的高考命题原则的确立,理论与实际,以解决现实问题为中心,已成为高考命题的一个指导思想。物理知识在日常生活、生产实际、解释自然现象和现代科技中的应用必定是重要的命题方向。
2.随着新课改在全国的不断推广,未进行新课改的省市在高考命题时可能也有尝试命制一些体现新课改精神的探究型试题,这一般会以一些生活或新科技为背景材料。这值得我们关注。
3.物理学与自然和生活的联系更是丰富多彩,如:天体的运动、天气变化、交通工具、体育运动、家庭电器、医疗设备等等,都离不开物理知识。近几年的高考越来越强调与生产、生活实际相联系,明年高考也一定会有这方面的题目。
8.正常人心脏在一次搏动中泵出血液大约70mL,正常人血压(可看做心脏压送血液的压强)的平均值约为1.6×104Pa,设心脏主动脉的内径约为2.5cm,心跳约每分钟75次,求:
(1)心脏推动血液游动的平均功率是多大?
(2)血液从心脏流出的平均速度是多少?
(3)把一种对人体无害且不能透出血管的试剂共9mg,由静脉一次性注入人体内,在安静的情况下经过一定时间后抽取血样检查,发现该试剂浓度已稳定在2mg·L-1,由此可推算出人体中血液总量为多少?
解析:(1)将心脏输送血液与气筒打气相类比,建立如图3所示恒力做功的物理模型,由恒力做功的公式得,心脏每跳动一次做的功为W1=F·△L=pS·△L=p·△V.
所以心脏推动血液流动的平均功率为
P=
(2)每分钟心脏输出血量为V=nV0=75×70×10-6m3=5.25×10-3m3.
心脏主动脉横截面积p S=πr2=3.14×(1.25×10-2)2m2≈4.9×10-4m2.
则血液从心脏流出的平均速度为m·s-1≈0.18m·s-1.
(3)设循环总血量为V总,由于,=2mg·L-1,则V总=4.5L.
答案:(1)1.4W(2)0.18m·s-1(3)4.5L
点评:本题从生物(医学)材料入手,考查了综合运用物理学科中功、功率、流量等概念.建立简单的物理模型解决生物(医学)实际问题的能力,能有效训练建模化归的思维能力。
7.示波管、电视机显像管、电子显微镜中常用到一种叫静电透镜,它可以把电子聚焦在中心轴上的一点F,静电透镜的名称由此可来。它的结构如图所示,K为平板电极,G为中央带圆孔的另一平行金属板,现分别将它们的电势控制在一定数值(图中的数据的单位为V,其中K板的电势为120V,G板的电势为30V)。根据由实验测得的数据,在图中画出了一些等势面,从图中可知G板圆孔附近的等势面不再是平面,而是向圆孔的右侧凸出来的曲面,所以圆孔附近右侧的电场不再是匀强电场,问:
(1)你能画出电场线的大致分布吗?
(2)分析静电透镜为何对白K电极出发的电子束有会聚作用。
(3)一个电子自K电极以一定的速度出发,运动到F点(电势为30.1V)的过程中,电子的加速度如何变化?电场力做了多少功? 电势能改变多少?(设电子电量C)
解析:(1)电场线的大致分布如图甲所示。
(2)假设由电极K水平向右发射的电子束穿出圆孔后,运动到电场中的A、B两点,A、B两点的电场方向放大至如图乙所示,而电子受到的电场力F与电场方向相反,把F分解成水平方向和竖直方向,则电子的运动情况是水平方向上的减速运动和竖直方向上向着中心轴的加速运动,由对称性不难分析出电子束有向着中心会聚的特点,并可以聚焦在中心轴上的一点F,静电透镜的名称由此而来。
(3)由电场线的疏密程度可知电场逐渐减弱,所以电子的加速度逐渐减小.
ΔEp=-W=e(Uk-UF) =J
答案:见解析
点评:虽然情境比较复杂,感觉有陌生,但所涉及的物理知识一定不会超出我们学习的范围,要从我们熟悉的相关知识和情景来找解题的切入点,要把问题简化处理,此题中实际上就是已知等势面画电场线,和在电场中的加速,只要有了思路解题并不会很难。
6.如图甲所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片户固定有4个电阻Rl、R2、R3、R4(如图乙),左边是它的侧面图,这4个电阻连接成电路如图丙所示,试回答下列问题:
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?
(2)当O点加一个压力F后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻大小如何变化?
(3)电阻变化后,电路的A、B两点哪点电压高?它为什么能测量血压?
解析:(1)
(2)有力F作用时发生形变,会使R2、R3的截面积增大电阻减小,R1、R4的长度增加电阻增大,所以R1、R4增大,R2、R3减小。
(3)A点电压高;电阻增大,电压降增大,电阻减小,电压降减小,所以A点电压将高于B点,血压越高,压力F越大,金属片形变越显著,电阻变化越大,因而电压表示数越大,于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了。
答案:见解析
点评:金属片受力后连同电阻一起都要发生形变,由于排列的方向不同所以变化程度不同。R1、R4是长度变化,R2、R3是宽度变化,只要分析清楚电阻的变化,关于电路的分析问题不大。
5.正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示(俯视图),位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”,经过加速器加速后的正、负电子被分别引入该管道时,具有相等的速率,他们沿着管道向相反的方向运动。在管道控制它们转变的是一系列圆形电磁铁,即图甲中的A1、A2、A3…An共有n个,均匀分布在整个圆环上,每组电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场,并且方向竖直向下,磁场区域的直径为d(如图乙),改变电磁铁内电流的大小,就可改变磁场的磁感应强度从而改变电子偏转的角度。经过精确的调整,首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动,这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端,如图乙所示。这就为进一步实现正、负电子的对撞作好了准备。
(1)试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向旋转的;
(2)已知正、负电子的质量都是,所带电荷都是元电荷,重力可不计,求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B大小。
解析:(1)根据洛仑兹力提供向心力和磁场方向向下,可判断出正电子沿逆时针方向向下,可判断出正电子沿逆时针方向运动,负电子沿顺时针方向运动
(2)电子经过每个电磁铁,偏转的角度是,
电子在电磁铁内做圆周运动的半径为
由几何关系可知,
解得:
答案:
点评:解题时要抓住题目的关键点和隐含条件,正确建立物理模型,此题中电子的轨迹圆的圆心与管道的圆心是重合的,再分析在每个小圆形磁场中的运动,二者结合起来就可以求得结果。
4.(06广东)如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。下列说法正确的是[ ]
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
解析:电冰箱工作是靠压缩机做功才能使热量从冰箱内传到冰箱外的,并不是自发的,必须要消耗电能,故A错B正确;热力学第一定律是普遍适用的规律,所有能正常工作的机械都没有也不可能违反热力学第一定律,所以C对D错。
答案:BC
点评:电冰箱是日常生活中常见的家用电器,在生活中要多关注这类电器的工作原理,再就是生活中机械和电器与我们学习的一般的规律一定是一至的,是物理理论的具体应用。
3.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车,如图所示。当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,抵消离心力的作用。行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样。它的优点是能够在现有线路上运行,勿须对线路等设施进行较大的改造,而是靠摆式车体的先进性,实现高速行车,并能达到既安全又舒适的要求。运行实践表明:摆式列车通过曲线速度可提高20-40%,最高可达50%,摆式列车不愧为“曲线冲刺能手”。假设有一超高速列车在水平面内行驶,以360km/h的速度拐弯,拐弯半径为1km,则质量为50kg的乘客,在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g取10m/s2)[ ]
A.500N B.1000N
C.500 D.0
解析:火车转弯时对人受力分析如右图所示可知,车对人的力与重力的合力充分向心力,有
Fn=
=500
所以答案为C
答案:C
点评:此题以摆式列车转弯为背景,实质上与普通火车转弯的分析方法是一样的,关键是看学生的迁移能力,要注意转弯时的圆弧是在水平面内的。
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