物理竞赛辅导

物理竞赛辅导（一）测量问题测量问题一1．一个同学正确测得铅笔的长度是16．34厘米。从这个数据看，他所用刻度尺的最小刻度()A．分米。B．厘米。C．毫米D．微米。思路点拨用刻度尺测量长度时，正确的读法是读数的末位数字是估读的(注意：估读数字只能有一位)，例如，如图,以最小刻度为1cm的米尺量一个长约为12cm的物体的长度时，若该物体的一端与刻度尺的零刻度线对齐，而另一端超过12cm刻度线，其超过部分用目测若约为一个最小刻度长的南，则该长度应读为12．4cm，其中0．4cm的4这一位就是估读的，它不一定很准，也可能超过0．4cm，也可能少于0．4cm．对于这一数值，若只读为12cm或者读为12．43cm，则都是不对的．前者没有进行估读，会使人误以为12cm的2这一位是估读的；后者则由于4这一位就是估读的，若再在其更下一位估读一个数字，显然是没有意义的．由上可见，本题读得的长度是16．34cm，其中最末位的0．04cm即0．4mm是估读的，可见该刻度尺的最小刻度为毫米．答案：C2．为了比较准确地测出一堆相同规格的小橡胶垫圈的数量（估计为1000个），最好采用下列哪种方法？[]A．将这些垫圈叠在一起，用刻度尺量出总厚度L，再量出一个垫圈B．将这些垫圈叠在一起，用刻度尺量出总厚度L，再量出10个垫C．用天平测出这些垫圈的总质量M，再测出一个垫圈的质量M1，D．用天平测出这些垫圈的总质量M，再测出10个垫圈的质量M10。思路点拨要将近千个小橡胶垫圈一个接一个地叠起来，实际上很难做到的，更不要说叠起来还要测量其总厚度了．因此，选项A和B所用的方法实际上是不可能的．用天平测出这些垫圈的总质量M是简易可行的．理论上说，只要再测出一个垫圈的质量M1，则M/M1等就是这些垫圈的总数了．但实际上测一个垫圈的质量却有两个问题：一是这些垫圈可能不很均匀，只取一个垫圈，则其质量可能偏大或偏小，这会使最后得出总数误差较大；二是一个垫圈质量很小，用天平测它的质量时相对误差会较大，也会导致最后结果误差较大．而如果是取10个垫圈测出其质量M10，再以M10/10为一个垫圈的质量，这样显然可以使上述的误差减小，并且也是可行的，故本题的最好办法是选项D提供的办法．答案：D测量问题二1．下图是根据广西北海市一家宾馆中所挂钟表的照片绘制的示意图，图中秒针、分针和标有24个数字的转盘都沿顺时针方向转动。根据钟表的示数，这张照片是在北京时间（按24小时制计时）______时______分______秒拍摄的。思路点拨图中数字圈0～23表示小时数，图中每个城市所在位置对应的数字就是此刻该城市时间的小时数；而内圈数字5～60则是表示时间的分数或者秒数，按照习惯，图中的短针为“分针”，所指示的数值为时间的分数；图中的长针为“秒针”，所指示的数值为时间的秒数．例如，北京所在位置此时所对小时数为20，而钟面上的分数为24min，秒数为57s．故此时刻的北京时间为20h24min57s．此钟表的功能是显示同一时刻世界上一些主要城市的时间，由表可见．当北京时间为20h24min57s时，莫斯科时间则为15h24rnin57s，而纽约时间才是7h24min57s．答案:20，24，572．量筒做得细而高（图所示），不做成粗而矮的形状，这主要是因为[]A．实验中，细高的量筒便于操作。B．细高的量筒可以做出相对较大的底座，增加稳度。C．细高的量筒与粗矮的相比，相应的刻度间隔较大，便于准确地读数。D．粗矮量筒中的液体较多，筒壁所受压强较大，需用较厚的玻璃，因而不便读数。思路点拨以S表示量简的截面积，则体积为V的水，在量筒中形成的水柱的高度h为在V一定时，S越小则h越大．因此，如以同样一个体积单位(如1cm3)在量筒上刻度，则量筒截面积S越小，其相邻刻度线间距离就越大，测量读数时就能越准确．可见量筒做得细而高，是为了便于准确地读数．答案：C测量问题三图是一张上海市地图的示意图．该地图的原始尺寸是27×38ｃｍ２．现有型号为ＷＬ－1000型的物理天平（最大称量1000克，感量0.05克）一架，透明描图纸一张，大小为27×38ｃｍ２质量为8克的白纸若干张及剪刀一把等器材．（1）请你设计一个测量上海市实际面积（图15中阴影部分，不包含崇明、长兴、横沙三岛）的方法．（要求测量过程中不损坏原图）（2）若要求测量值与图示面积之差不大于20平方公里（地图比例尺1厘米∶600000厘米）．则测量过程中，至少要用几张白纸．思路点拨利用天平可测出地图上表示上海市区部分的纸的质量，而这一质量与整张地图纸的质量之比也就等于上海市区面积与整张地图所表示的面积之比，由地图的比例尺和地图的实际尺寸可求得整张地图所表示的面积，再利用前述比值便可求得上海市区的面积了．答案:(1)可以用如下方法来测量上海市的实际面积：a)将地图上表示上海市区域(图中的阴影部分)描在描图纸上；b)用剪刀将描图纸所描出的表示上海市区域的部分剪下，然后再按描图纸的形状剪下若干张白纸；c)利用天平称出表示上海市区域面积白纸的质量；d)利用地图比例尺，求出上海市区域的实际面积．(2)设称得表示上海市区面积的白纸每张的质量为m，白纸每平方厘米的质量为σ，地图比例尺为n，则计算上海市区域的实际面积公式为根据题中条件和上式计算可得：每平方厘米白纸的质量为而20km2的实际面积对应的白纸面积为面积为S1的白纸的质量为m1=σS1=7．8×10-3×0．56g=4．36×10-3g由于天平感量m0=0．05g，对应的每张纸的误差质量又不能超过m1=4．36×10-3g，所以至少需要白纸张数为即至少需要12张白纸．测量问题四1.小刚利用一台测体重的台秤、一张纸、一盆水就粗略地测出了排球击在地面上时对地面作用力的大小。你能说出他是怎样做的吗？答案：(1)把纸铺在地上，把球用水沾湿。(2)用球击纸，留下图形湿迹。(3)把被球沾湿的纸铺在台秤上。(4)用力把球按在纸上，当球和纸上的圆形湿迹完全接触时，台秤示数即为球击地时对地的作用力。2．弹簧拉力器的说明书上写着，把每一根弹簧拉长10厘米需要要10牛顿的力。王刚把图中的拉力器拉长0.4米，他的拉力是______牛顿。思路点拨由胡克定律知，在弹性限度内，弹簧的伸长量与对弹簧所加的拉力成正比，在图中，王刚把每条弹簧都拉长了40cm，由此，每条弹簧产生的弹力都是40N，而一共有4条弹簧，故王刚所需用的拉力大小应为40N×4=160N答案：160物理竞赛辅导（二）热学问题（热胀冷缩、热传递、比热容热胀冷缩问题一1．图中所示为自动调温电熨斗的电路图。右下方为温控部分。在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热、当温度达到预定温度时，双金属片因______向左弯曲，电路断开。若双金属片由铜片和铁片铆合而成，则左片就是______片。调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变______。思路点拨一般固体材料，遇热都会膨胀，遇冷都会收缩，不同的材料，在温度变化相同的情况下，其热膨胀冷缩的程度往往不同．取两块热胀冷缩程度不同的金属片(例如M的热胀冷缩现象比N的热胀冷缩现象更明显)将其粘合成为一块，称为双金属片，如图所示．由图示状态开始，其其温度升高，则两金属片都会发生膨胀，但一侧金属片膨胀得多，另一侧金属片膨胀得少，则这个双金属片整体便会向膨胀得少的一侧弯曲(例如向N一侧弯曲)；反之，若从图示状态开始而其温度降低，则此双金属片将向另一侧弯曲．本题所用双金属片为铜片和铁片铆合而成，铜的热胀冷缩比铁更强，故温度升高时双金属片将向铁片一侧弯曲，左片为铁片．若调节图中的旋钮C，使静片向左移动一些，则双金属片要向左弯曲得更多才能使电路断开，这时对应所需的温度更高，即调温电熨斗的设定温度值将提高．答案：热膨胀，铁，高．2．冬天，把自来水笔从室外带到室内，有时会有墨水流出。这主要是因为[]A．墨水受热膨胀，流出来了。B．笔囊受热膨胀，把墨水挤出来了。C．笔囊中的空气受热膨胀，把墨水挤出来了。D．笔尖处的缝隙受热膨胀，使墨水漏出来了。思路点拨冬天，室外气温往往比室内气温低很多，自来水笔在室外时，其笔囊中的空气温度也较低．当将其带入室内时，笔囊中空气温度会随之升高．由此，这部分空气将发生膨胀而把笔囊中的墨水挤出．答案：C热胀冷缩问题二1．在冬天，向玻璃杯内倒开水前，往往先倒入一些温水，将杯子热一下后倒去，再将开水倒入杯中，这样做主要是为了（）Ａ．清洁杯子Ｂ．使玻璃杯变得容易热传递Ｃ．使玻璃杯内外温差不致过大，杯子不易损坏Ｄ．使玻璃杯内外温度相等，杯子不易损杯思路点拨玻璃传热较慢，所以当玻璃的一部分突然遇热(或遇冷)而使其温度变化很多时，其他部分的温度往往难于很快地随之变化，由此可使玻璃的各部分间温差较大，又由于物体的热胀冷缩之故，由此而使得玻璃的各部分热膨胀不均匀，这种不均匀的差别太大时，则可能使玻璃制品碎裂．冬天，环境温度较低，玻璃杯的温度也就较低，若骤然向玻璃杯内倒入开水，则杯的内层受热明显膨胀但外层受热不够而膨胀得少，由此可导致杯炸裂．若先将温水倒入杯中将杯“预热”一下，再倒入开水时，则杯的内外层将不会有太大的温度差而避免了杯子的损坏．答案:C2．在0℃时，将两根长度和质量相等的均匀铜棒和铁棒连接在一起，并将支点放在接头处刚好平衡，如图所示，当温度升高数百摄氏度时，能观察到的现象是（）思路点拨当温度升高时，铜和铁都会受热而膨胀，而在升高同样温度的情况下，铜膨胀得比铁多．在图所示的情况下，则铜和铁的重心都会因棒的膨胀而远离支点，但铜远离得多些，铁远离得少些．由杠杆的平衡原理知棒将发生逆时针方向转动，即其左端下降，右端上升．答案:C热传递问题一1．人们常说井水冬暖夏凉，这是因为[]A．井内冬夏温度变化小，地面冬夏温度变化大，所谓“冬暖夏凉”是井水温度与地面温度比较而言的。B．井水受地热的作用而有较多的热能。C．井水远离地面，不受空气流动的影响，因而具有较多的热能。D．井水暴露在空气中，夏天气温高，蒸发得快，吸收了较多的热量，因而温度较低。思路点拨地球表层的空气，由于其热容量较小，故随着春夏秋冬四季太阳光照射强弱的不同，其温度有明显变化．夏天热，冬天冷．而地球表层的泥土砂石和其中的水，其热容量比空气大很多，且又不像空气那样易于流动而便于吸热和散热，所以地球表层的泥土砂石的温度随四季变化就没有空气那么明显，井水的温度与它旁边的泥土砂石的温度是相等的，故井水的冬夏温度变化就比地面空气的冬夏温度变化要小．由此，人们对井水便有冬暖夏凉的感觉．答案：A2．多油的菜汤不易冷却，这主要是因为[]A．油层阻碍了汤的热辐射。B．油层和汤中的水不易发生热交换。C．油的导热能力比水差。D．油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发。思路点拨没有油覆盖的菜汤，相当于水暴露在空气中，水是很容易蒸发的，由于蒸发要吸热，所以这样的菜汤就容易冷却，蒸发致冷是菜汤冷却的主要原因．多油的菜汤，由于油的密度小于水的密度，故有一油层覆盖在水面上，由此阻止了水直接向空气中蒸发，而油本身又是在常温下蒸发得很慢的，因此多油的菜汤蒸发致冷的效应就弱于少油的菜汤，所以多油的菜汤也就不易冷却．答案：D3．许多电冰箱的后背涂成黑色，原因是[]A．黑色物体的热辐射能力较强。B．黑漆的强度较高。C．黑色物体吸热能力较强，有利于冰箱内物体的降温。D．黑色物体不易吸附灰尘。思路点拨物理理论告诉我们，黑色物体吸收热辐射的能力较强，向外辐射热的能力也较强．而电冰箱背面涂成黑色，正是利用黑色物体辐射热的能力较强这一特点，帮助冰箱向外辐射热能，以有利于冰箱内物体的降温．答案：A热传递问题二1．帽子的功能很多，仅从热学角度看，夏天戴草帽主要是为了防止______；冬天戴棉帽主要是为了防止______。思路点拨夏天的草帽是为了挡住太阳光使之不直接照射到人身上，使人不感到太热而感到凉爽一些，草帽挡住太阳光就是挡住由太阳光而传到人身上的热，太阳光传热的途径是热辐射，故夏天戴草帽主要是为了防止热辐射．冬天，气候寒冷，冷空气与人体接触，人体温度高于空气温度，人体就有热量传给冷空气，