2011年高考物理专题讲座：新型题解法二

新型题解法二二、阅读材料题1.新概念：要理解。2.新规律：不用理解，只要知道每个量表示什么。3.等量关系：列方程用的。4.理想化条件。例1：磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感应强度，是磁导率，在空气中为一已知常数，为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出拉力F，如图所示，因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B＝＿＿＿＿＿。PNFlPNFl＝B2/2，解：B＝2F/A，F所作的功：间隙中磁场的能量：AlFl例2：劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，现若将图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气膜后，从上往下观察到的干涉条纹甲两张纸片乙例3．设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务，乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱，如图所示。为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度。已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功W＝mgR（1－R/r），返回舱与人的总质量为m，火星表面的重力加速度为g，火星的半径为R，轨道舱到火星中心的距离为r，不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响，则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少动能才能返回轨道舱？轨道舱GMm0/r2＝m0v2/rv2＝GM/r对返回舱－W＝mv2/2－Ek0Ek0＝mv2/2＋W＝mGM/2r＋mgR(1－R/r)＝mR2g/2r＋mgR(1－R/r)＝mgR(1－R/2r)例4：下图为一测量灯泡发光强度的装置，AB是一个有刻度的底座两端可装两个灯泡，中间带一标记的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同。已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。现有一个发光强度为I0的灯泡a和一个待测灯泡b。分别置于底座两端（如图）。（1）怎样测定待测灯泡的发光强度Ix？（2）简单叙述一个可以减小实验误差的方法。abABr1r2照度＝kI/r2abABr1r2偶然误差：被测物、测量者多次测量求平均值。系统误差：原理、仪器得出kI0/r12＝kIx/r22。练习1：电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构，O是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显电性，当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物体中的合电场发生变化。（1）如图（b）所示，有一电偶极子放在场强为E0的匀强外电场中，若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为，求作用在电偶极子上的电场力绕O点的力矩；E0E0－ql＋q＋q＋q－q＋qlOOA－q－q＋q－q图（a）图（b）图（c）FFM＝2Flsin/2＝qE0lsin力偶矩练习1：电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构，O是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显电性，当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物体中的合电场发生变化。（2）求图（b）中电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中，电场力所做的功；E0E0－ql＋q＋q＋q－q＋qlOOA－q－q＋q－q图（a）图（b）图（c）FFW＝2Fl(1－cos)/2＝qE0l(1－cos)＋－（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值与相应的电势能；E0E0－ql＋q＋q＋q－q＋qlOOA－q－q＋q－q图（a）图（b）图（c）M＝qE0lsin＝01＝02＝W1＝－q1＋q2＝－q(1－2)W2＝q1－q2＝qE0l＋－12＝－qE0l＝q(1－2)E0E0－ql＋q＋q＋q－q＋qlOOA－q－q＋q－q图（a）图（b）图（c）W0＝01＝02＝W1＝－W＝－qE0lW2＝－(－qE0l/2－qE0l/2)＝qE0l＋－＝－(qE0l/2＋qE0l/2)＋－（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值与相应的电势能；（4）现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条直线上，初始时刻如图（c）排列，它们相互间隔距离恰等于l，加上外电场E0后，三个电偶极子转到外电场方向，若在图中A点引入一电量为＋q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。E0E0－ql＋q＋q＋q－q＋qlOOA－q－q＋q－q图（a）图（b）图（c）＋q0＋q－qFq＝2kqq0/(3l/2)2＝8kqq0/9l2F0＝q0E0F＝q0E0－8kqq0/9l2练习2：如图为某电子秤原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时，P1刚好指着A端。P1与托盘固定相连。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：（1）托盘上未放物体时，在托盘重力的作用下，P1离A的距离x1m0g＝kx1x1＝m0g/k力学量长度电学量电压传感器（m0＋m）g＝kx2x2＝（m0＋m）g/k练习2：如图为某电子秤原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时，P1刚好指着A端。P1与托盘固定相连。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：（2）托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2（3）在托盘上未放物体时通常先校准零点，方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间电压为零。校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压的函数关系式。x＝x2－x1U＝IRx＝Rx/R＝mg/k＝x/L＝mg/Lkm＝ULk/g例1：利用扫描隧道显微镜（STM）可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律.下面的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征.则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是（1）______________________________________________；（2）______________________________________________；排列是有规律的各个方向排列的规律是不同的三．提问题：例2：有一组同学对温度计进行专题研究，他们通过查阅资料得知十七世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：一麦杆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱，根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置，图中A为一小塑料瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h，然后进行实验研究：（1）在不同温度下分别测出对应的水柱高h，记录数据如下表，根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格，由此可得结论：I．当温度升高时，管内水柱高度h将＿＿＿＿＿＿＿＿；II．水柱高度h随温度的变化而＿＿＿＿＿＿变化；试从理论上分析并证明结论II的正确性（提示：管内水柱产生的压强远远小于一个大气压）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。温度171921232527h30.024.919.714.69.44.2h5.1ABh水减小5.25.15.25.2均匀ABh水所以h＝V/S＝kt/S，V＝kT＝kt，V/T＝V’/T’＝V/T＝k，解：等压过程（2）通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有：I＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；II＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。温度171921232527h30.024.919.714.69.44.2h5.1ABh水零点位置：测量范围：系统误差（原理）：没问题玻璃管很细，变化范围小。要等压。例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。输入受压面输出＋＋力电转换器－－输入部分输出部分受压面例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。输入受压面输出＋＋力电转换器－－分压器接法V先放m0，测出U0，则k＝U0/m0，（定标）再放m，测出U，则U＝km，m＝Um0/U0，例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。测量范围：系统误差：零点位置：若m过大，U超出电压表量程。电池用旧了可能会影响读数。调节输入端电压时，输出端电压表示数调不到零。例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。例1：来自质子源的质子（初速