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2012高考物理联系实际类问题研究“联系实际类”试题难点特征：1题目信息量大，文字叙述多，题干长。让人一看就感到费力难解。2物理情景新颖，与常规的物理情景相比让考生感到不知从何处下手。3物理模型难以建立。4开放性问题往往对数学方法有依赖。有的题目用到的数学方法不常用难以迁移。5自己的知识和方法积累不够从而造成做题困难。“联系实际类”试题难点特征与应对策略1试题信息量大文字叙述多，题干长。给人第一印象就是费力难解。应对策略（1） 要有成熟的考试心理和一定的承受能力联系实际类试题的物理模型往往较为简单，大部分文字只是基于生活背景和科技事件完整性、严密性的必要表达。这类试题往往是起点高但落点低，只要运用学过的对应物理知识即可顺利解决，【案例】（2010北京）23（18分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场EH，同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力和洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式，其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关。abcfBIIdUHl图1永磁体（共m个）霍尔元件图2UHOtPP-11324图3设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出UH和EH的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高；已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数RH的表达式、（通过横截面积S的电流I=nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）；图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉动信号图像如图3所示。a若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。b利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。23UH=EHl c端电势高 RH= a b略（2） 要有良好阅读习惯和审题技巧审题就是弄清题目的含义，了解题目所涉及的物理现象、物理状态和物理过程，明确题目的已知条件和所求物理量，是解题者对题目信息的发现、辨认、转译的过程。一般说来，首先要对题目的文字和附图阅读两遍读题时要先粗后细，由整体到局部再回到整体即应先对题目有一个粗糙的总体认识然后再细致考察各个细节，最后对问题的整体建立起一幅比较清晰的物理图象审题的几个技巧学会画草图。画草图是审题过程中必不可少的重要步骤。边读题边画过程草图实际上是思考分析的物理思维过程。画草图能把题目所给的文字叙述变成形象的图示，有助于弄清题意，找到解答的途径。可以说画草图既是审题过程中必不可少的重要步骤，也是降低题目难度的重要物理手段，善于画草图是一个同学成为物理高手的标志。【案例】（2011）北京23（18分）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。离子源加速电场狭缝DCGABq已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2（m1m2），电荷量均为q。加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1；当磁感应强度的大小为B时，求两种离子在GA边落点的间距s；在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调，GA边长为定值L，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。23 （提示：s是两种离子在磁场中运动的轨道直径之差） DCGABL-dL-2d（提示：质量为m1的离子轨道直径最大为L-d；落到收集器上最右端的位置到CA的距离也为L-d；为了不交叠，质量为m2的离子轨道直径最大为L-2d。由和）两式左右分别相除，可得结论。）边画边写。有时反复读题也不能找到难点的突破口，但是若在画草图的同时写出各个过程满足的关系（或规律方程），并适时地推理计算，往往难点就会逐步化解，因为一些题目只有通过计算才能看出题目隐含条件。【案例】（2011年高考浙江理综卷）如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集效率。当d=d0时为81%（即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm；求收集率与两板间距d的函数关系；若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量M/t与两板间距d的函数关系，并绘出图线。Ldbv0图甲+Ld接地线图乙v01 根据题意，（理解物理语言的含义，发现隐含条件。把握临界状态的含义，提取有用物理信息，）当d=d0时为81%（即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集）。设尘埃恰好全部到达下板时对应的板间距离为dm，则，由以上两式可得结论dm=0.9d02 当d0.9d0时，=100%；当d 0.9d0时，设与d对应的效率为，则，OdMt0.9nmbd0v00.9d0与比较就会发现d2是一个常量，因此d2=0.81 d02，所以3 当d0.9d0时，当d 0.9d0时，时间t内通过除尘装置的总体积是V=bdv0t，其中进入的尘埃总质量M = nm (bdv0t)，再根据收集率，可得结论。图线如图所示。善于拆分过程。一些大题难题过程较多，甚至涉及多个物体多个过程，此时若是能耐心地拆分过程将显得特别重要。多物体的复杂物理过程往往可以按时间先后或空间顺序，将其分解为几个简单具体的子过程，而子过程都是来源于课本上考生所熟悉的物理模型。所以，在分析综合题时要注意物理过程的阶段性、联系性和规律性。阶段性将题目涉及的整个过程恰当地划分为若干阶段；联系性找出各阶段之间什么物理量联系，以及各个阶段的链接点（即临界点）；规律性明确每个阶段分别遵循什么物理规律。理解物理语言的含义，发现隐含条件。审题时，对一些隐含着某种条件的关键字眼，特别要引起重视。如：“弹性碰撞”意味着相互作用的物体系满足动量守恒和机械能守恒两个规律；“轻”绳、“轻”棒、“轻质”滑轮，意味着质量不计；“缓慢”移动或“缓慢”转动，意味着物体的速度和加速度均不计，可以当成平衡状态；电场中的“电子、质子和离子”等微观粒子，重力忽略不计；电场中“悬浮”的带电粒子，电场力恰好与重力平衡；复合场中带电粒子作“匀速圆周运动”，则电场力与重力平衡，洛仑兹力恰好提供向心力；两个“完全相同的导体小球”相接触，分开后所带电量相等，等等。把握临界状态的含义。例如物体沿可动的斜面或曲面到达“最高点”时，物体与斜面或曲面的相对速度为零；子弹“恰好”穿透木块，意味着子弹穿出木块时相对速度为零；木块沉入水中“最深”处，速度为零；物体在粗糙斜面或水平面上“即将”滑动时，静摩擦力达到最大值；物体即将与接触面脱离瞬间，弹力为零，等等。2物理情景新颖，与常规的物理情景相比让考生感到不知从何处下手。（不知所措，无从下手迷失方向）应对策略：寻找中心问题物理模型（对谁、经历什么过程）此类题要求学生在理会题意的基础上，对题给信息进行分析判断，根据问题的要求和解答目标排除次要因素，抓住主要的物理条件和关系，以及主要的物理过程和情境，把问题与物理知识联系起来，将实际问题简化、抽象为恰当的物理模型，用所学过的知识和方法给予解决。具体思维过程： 具体科学技术问题 提取物理信息 属于哪一类物理知识范围 构建物理模型 应用对应的物理规律 解决有关问题 对物理结果进行说明 【案例】（2006北京24）磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。如图2所示，通道尺寸a20m、b015m、c010m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B80T的勾强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U996V；海水沿 y轴方向流过通道。已知海水的电阻率020m。（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向。（2）船以vs50m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以50m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd80m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感；（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按U/UU感由计算，海水受到电磁力的80可以转化为对船的推力。当船以vs50m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。【分析】通过读题，考生要从知识归属开始逐级分类，看此类题属于哪一部分知识体系，再看其属于什么哪一类物理问题，然后逐步向已有的物理模型靠近。 具体科学技术问题 磁流体推进船 提取物理信息 电流与磁场间的相互作用，安培力提供动力 属于哪一类物理知识范围 电流受磁场作用力 构建物理模型 通电导体在磁场中受安培力 应用对应的物理规律 安培力公式 解决有关问题计算安培力、感应电动势、功率 对物理结果进行说明 对结果进行表述【解答】(1)通道内海水的电阻，两金属板间的电压后形成的电流根据安培力计算公式得推进器对海水推力的大小方向沿y轴正方向(2)两金属板间的感应电动势根据法拉第电磁感应定律得(3)通道中海水两侧的电压按U/=U-U感=90V此时通道中的电流为这时的安培力海水推力的功率 3物理模型难以建立。应对策略：首先从物理情景本身的物理知识归属开始逐级分类，看此类题属于哪一部分知识体系，再看其属于什么哪一类物理问题，然后逐步向已有的物理模型靠近，从而确定方向找准突破口。 做每一道试题都要建立“对象模型”和 “过程模型”从物理学的角度看，所谓“建模”，就是将我们研究的物理对象或物理过通过抽象、理想化、简化和类比等方法形成物理模型。它是一种重要的科学思维方法，通过对物理现象及其本质和内在规律的探索，达到认识自然的目的。要想在高考中很快通过阅读、分析建立模型，应该在平时就积累物理模型的建模经验。物理模型一般分为两类，一是物理对象“模型”，如物理学中质点、点电荷、单摆、弹簧振子、单摆、弹簧振子、理想气体、带电粒子等等，即是对物理对象的“理想模型”。二是物理过程“模型”,如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动（非匀变速运动）、简谐运动、简谐波、电磁感应等等，即是对物理过程的“理想模型”。【案例】（2008北京卷23题）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示。（1）利用总电阻R=10的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率P0=300kW，输电电压U=10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为，气流速度为v，风轮叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间内接受的风能，简述可采取的措施。（3）已知风力发电机的输出功率P与Pm成正比。某风力发电机在风速v1=9/时能够输出的电功率P1=540k。我国某地区风速不低于v2=6/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。【分析】此题为风力发电的能量转化问题，归结为动力学体系中单个质点运动问题，即“单个质点”运动的动能转化为电能。但是很多同学不能把某一段时间t内的“风”抽象为一个“质点”从而无从下手，束手待毙。所以本题的建模能力尤为重要，应该把“一段时间 t内通过风轮机叶片的空气”看做“一个物体”，建立质点模型利用能量守恒解决此题。对象模型：质点过程模型：匀速直线运动内在规律：动能转化为电能【解答】（1）P损=R=10= 9 kW比值： =0.03（2）中单位时间内流向风轮机的最大风能Pm，实际上也是机械功率。Pm=()v2=mv2其中：m=vtr2 Pm=mv2=(vtr2)v2=r2v3采取如：增大风轮机叶片长度、安装调向装置保持风轮机正面迎风等。（3） = P2=P1=540=160 kW【案例】（2007北京卷23题）23、（18分）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m3103 kg。当它在水平路面上以v36 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I50 A，电压U300 V。在此行驶状态下求驱动电机的输入功率P电；若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10 m/s2）；设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。已知太阳辐射的总功率P041026 W，太阳到地球的距离r1.51011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。第三问：对象模型：太阳（辐射能量）过程模型：光线垂直球面沿直线传播内在规律：能量均匀分布在球面上（能量与面积成正比）23、驱动电机的输入功率 在匀速行驶时 汽车所受阻力与车重之比 。当阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为，则设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P， 由于，所以电池板的最小面积 分析可行性并提出合理的改进建议。4开放性问题往往对数学方法有依赖。有的题目用到的数学方法不常用难以迁移。应对策略：要有熟练的数学技巧和数理结合意识，公式应用的条件意识。高考物理试题的解答离不开数学知识和方法的应用，借助物理知识渗透考查数学能力是高考命题的永恒主题。可以说任何物理试题的求解过程实质上是一个将物理问题转化为数学问题经过求解再次还原为物理结论的过程。物理解题运用的数学方法通常包括方程(组)法、数学比例法、数列极值法、三角函数法、几何(图形辅助)法、图象求解法、导数微元法等，而物理计算题往往用到数学归纳法，以及等差数列求和公式法和等比数列求和求和公式法。【案例】（2009北京）23（18分）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。（1）知D=0.40m，B=2.510-3T，Q=0.12m3/s。试求E的大小（取3.0）；acBDv液体入口测量管通电线圈测量管轴线接电源液体出口通电线圈显示仪器（2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值，但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出。因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R。a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。23E=1.010-3V 能使仪表显示的流量变为正值的方法，简便、合理即可。如：改变通电线圈中电流的方向，使磁场反向；或将传感器输出端对调接入显示仪表。 ，增大R使Rr，则UE，可以降低液体电阻率变化对流量示数的影响。【案例】（2010北京卷24）雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0，初速度为v0，下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为m1。此后每经过同样的距离l后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为m2、m3mn（设各质量为已知量）。不计空气阻力。（1）若不计重力，求第n次碰撞后雨滴的速度vn；（2）若考虑重力的影响，a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn；b.求第n次碰撞后雨滴的动能； 【分析】此题中，物理情景不断重复着相互碰撞这一过程，碰撞规律相同，只是物理量的大小在变化，所以此类问题必不可少地应用数学归纳法。【解析】（1）不计重力，全过程中动量守恒， 得：（2）若考虑重力的影响，雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动，碰撞瞬间动量守恒a. 第1次碰撞前 第1次碰撞后 b. 第2次碰撞前 利用化简得： 第2次碰撞后 利用得： 同理，第3次碰撞后 第n次碰撞后 动能 5自己的知识和方法积累不够从而造成做题困难。应对策略：要研究一些有应用背景的试题，积累物理情景和对应的物理方法，熟练物理模型、物理规律和物理方法。例如：磁场在现代科技中的应用1、速度选择器例题1如图9-4-1所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，带正电的粒子（不计粒子的重力）从两板中央垂直电场、磁场入射它在金属板间运动的轨迹为水平直线，如图中虚线所示若使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移，则可以采取下列的正确措施为：A使入射速度减小B使粒子电量减小C使电场强度增大D使磁感应强度增大2、回旋加速器 例题2回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图9-4-3所示.它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器分别加速氚核（）和粒子（）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有：A加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大3、质谱仪例题3右图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处。右图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则： Aa的质量一定大于b的质量Ba的电荷量一定大于b的电荷量Ca运动的时间大于b运动的时间Da的比荷（q a /ma）大于b的比荷（qb /mb）4、磁流量计例题4. 为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如右图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U若用Q表示污水流量 (单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是： A若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高B前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与电压U成正比，与a、b有关5、霍尔效应例题5 如右图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面 A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d式中的比例系数k称为霍尔系数上图中 板（填A或A/）电势高。6、磁强计例题6 磁强计实际上是利用霍尔效应来测量磁感强度B的仪器其原理可解释为：如右图所示一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b间通以电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出c、d间的电势差U，就可测得B。设导体中单位体积内的自由电荷数为 n，则B的大小为_。7、磁流体发电机例题7 如右图所示为磁流体发电机示意图其中两极板间距d20cm，磁场的磁感应强度B=5T，若接入额定功率 P100 W的灯泡，灯泡正好正常发光，灯泡正常发光时的电阻R400 不计发电机内阻，求：（1）等离子体的流速多大？（2）若等离子体均为一价离子，则每秒钟有多少个什么性质的离子打在下极板潮汐发电24（20分）“潮汐发电”是海洋能利用中发展最早、大海涡轮机水坝水库图3图1图2规模最大、技术较成熟的一种方式。某海港的货运码头，就是利用“潮汐发电”为皮带式传送机供电，图1所示为皮带式传送机往船上装煤。本题计算中取sin18o=0.31，cos18o=0.95，水的密度 =1.0103kg/m3，g=10m/s2。（1）皮带式传送机示意图如图2所示, 传送带与水平方向的角度 = 18o，传送带的传送距离为L = 51.8m，它始终以v = 1.4m/s的速度运行。在传送带的最低点，漏斗中的煤自由落到传送带上（可认为煤的初速度为0），煤与传送带之间的动摩擦因数 = 0.4。求：从煤落在传送带上到运至传送带最高点经历的时间t；（2）图3为潮汐发电的示意图。左侧是大海，中间有水坝，水坝下装有发电机，右侧是水库。当涨潮到海平面最高时开闸，水由通道进入海湾水库，发电机在水流的推动下发电，待库内水面升至最高点时关闭闸门；当落潮到海平面最低时，开闸放水发电。设某潮汐发电站发电有效库容V =3.610 6m3，平均潮差h = 4.8m，一天涨落潮两次，发电四次。水流发电的效率1 = 10。求该电站一天内利用潮汐发电的平均功率P；（3）传送机正常运行时，1秒钟有m = 50kg的煤从漏斗中落到传送带上。带动传送带的电动机将输入电能转化为机械能的效率2 = 80%，电动机输出机械能的20%用来克服传送带各部件间的摩擦（不包括传送带与煤之间的摩擦）以维持传送带的正常运行。若用潮汐发电站发出的电给传送机供电，能同时使多少台这样的传送机正常运行？mgNf24（20分）解：（1）煤在传送带上的受力如右图所示 （1分） 根据牛顿第二定律 mgcos mgsin = ma （1分） 设煤加速到v需要时间为t1 v = at1 t1 = 2s （1分） 设煤加速运动的距离为s1 v2 = 2as1 s1 = 1.4m （1分） 设煤匀速运动的时间为t2 L s1 = vt2 t2 = 36s（1分） 总时间 t = t1 + t2 = 38s （1分） （2）一次发电，水的质量 M = V = 3.6109kg （1分） 重力势能减少 EP = Mg （1分） 一天发电的能量 E = 4 EP10 % （2分） 平均功率 （1分） 求出 P = 400kW （1分） （3）一台传送机，将1秒钟内落到传送带上的煤送到传送带上的最高点煤获得的机械能为 E机= （1分） 传送带与煤之间因摩擦产生的热 Q = （1分） 煤与传送带的相对位移 m （1分） 设同时使n台传送机正常运行，根据能量守恒 P80%80% = n（+）（3分） 求出 n = 30台 （2分） 评分标准：若仅列出一个能量守恒方程，方程全对给5分，若方程有错均不给分。太阳帆23（18分）光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强。这就是“光压”。光压的产生机理如同气体压强；大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光中每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0。已知光速为c，则光子的动量为E/c。求：（1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？（2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压（用I表示光压）是多少？20090410（3）有科学家建议利用光压对太阳帆的作用作为未来星际旅行的动力来源。一般情况下，太阳照射到物体表面时，一部分会被反射，还有一部分被吸收。若物体表面的反射系数为，则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的倍。设太阳帆的反射系数，太阳帆为圆盘形，其半径r=15m，飞船的总质量m=100kg，太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P0=1.4kW，已知光速c=3.0108m/s。利用上述数据并结合第（2）问中的结论，求太阳帆飞船仅在上述光太的作用下，能产生的加速度大小是多少？不考虑光子被反射前后的能量变化。（保留2位有效数字）2009041023（18分） （1）时间t内太阳光照射到面积为S的圆形区域上的总能量 2分解得 1分照射到此圆形区域的光子数 2分解得 1分 （2）因光子的动量则到达地球表面半径为r的圆形区域的光子总动量 1分因太阳光被完全反射，所以时间t内光子总动量的改变量 2分设太阳光对此圆形区域表面的压力为F，依据动量定理 1分太阳光在圆形区域表面产生的光压 1分解得 1分 （3）在太阳帆表面产生的光压对太阳帆产生的压力 2分设飞船的加速度为a，依据牛顿第二定律 1分解得 2分电磁驱动或电磁缓冲24（20分）图16虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，在缓冲车的底板上沿车的轴线固定有两个足够长的平行绝缘光滑导轨PQ、MN，在缓冲车的底部还安装有电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。在缓冲车的PQ、MN导轨内有一个由高强度材料制成的缓冲滑块K，滑块K可以在导轨上无摩擦地滑动，在滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab的边长为L。缓 冲车的质量为m1（不含滑块K的质量），滑块K的质量为m2。为保证安全，要求缓冲车厢能够承受的最大水平力（磁场力）为Fm，设缓冲车在光滑的水平面上运动。 （1）如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下，请判断滑块K的线圈中感应电流的方向，并计算感应电流的大小； （2）如果缓冲车与障碍物碰撞后滑块K立即停下，为使缓冲车厢所承受的最大磁场力不超过Fm。求缓冲车运动的最大速度； （3）如果缓冲车以速速v匀速运动时，在它前进的方向上有一个质量为m3的静止物体C，滑块K与物体C相撞后粘在一起，碰撞时间极短。设m1=m2=m3=m，在cd边进入磁场之前，缓冲车（包括滑块K）与物体C已达到相同的速度，求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。24（20分） （1）由右手定则判断出感应电流的方向是abcda（或逆时针） 2分缓冲车以速度碰撞障碍物后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为 1分线圈中产生的感应电动势 1分线圈中感应电流 1分解得 1分 （2）设缓冲车的最大速度为，碰撞后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为。线圈中产生的感应电动势 1分线圈中的电流 1分线圈ab边受到的安培力 2分依据牛顿第三定律，缓冲车厢受到的磁场力 1分依题意解得 2分 （3）设K、C碰撞后共同运动的速度为，由动量守恒定律 2分设缓冲车与物体C共同运动的速度为 2分由动量守恒定律 2分设线圈abcd产生的焦耳热为Q，依据能量守恒解得 1分