物理信息迁移题的分类与解法探讨
图片预览
文档简介
信息迁移题的分类与解法探讨
【物理学基础知识信息迁移题】
1．已知质量为m的质点与质量为M，半径为R的星体中心相距为r（r≥R）时，引力势能为EP＝．有一个“黑洞”（超高密度星体，其引力大得连光子也无法逃逸），设其质量等于太阳质量Ms＝2.0×1030kg，则“黑洞”的最大半径是多少
解析与答案：
解法一 根据功能关系，光子从“黑洞”表面逃至无限远处（Ep＝0）所做的功，等于系统势能的增加，有 W＝0－，光子不能逃逸的条件是光子的能量满足 E＝mc2（＝hv）＜W，所以R＜＝1.5×103m＝1.5km．可见，黑洞的最大半径是1.5km．
解法二 一个物体要脱离地球表面引力场所需的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，在地面附近，航天器燃料烧完后，机械能E＝，当E≥0时，该物体挣脱地球引力束缚而逃离地球，即
,
V2＝ . ①
其中，M，R分别为地球的质量和半径，由①式可见，当M越大或R越小时，v2可以变得很大，现在假设v2大到光速c,则记
RG＝R＝ ②
RG称为引力半径．
按狭义相对论，任何物体的速度都以光速为极限，所以在满足条件②式的天体上，任何物体都无法离开，光子可以看做是质量为的质点，只要R＜RG，它也不能离开．与太阳质量 MS相应的RG＝＝3km．即要把太阳压缩到半径只有3km时，它才成为一个黑洞．
天体的脱离速度＞C，即R＝时，对这种天体，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出，这种天体就称之为黑洞．综上所述，黑洞的最大半径应由逃离速度＞C来计算，其最大半径R＝.
黑洞是广义相对论预言的一种天体．1916年史瓦西根据引力场方程提出具有完全对称质量为M的物体在其周围引起了时间弯曲，求得所谓的史瓦西解，RG＝即．按照这个解任何一个球对称物体都有一个临界半径RG，如果星球半径r≤ RG，那么RG以内的时空特性与其以外完全不同．以RG为半径的球面称为视界（或称单向膜），在视界面内引力场非常强，使光线弯曲得跑不出视界，因此没有任何信息传给界外，而视界外物质可通过视界进入．对一个外界观测者来讲，这样的星体将是黑的，它就是黑洞，
按这种理论一个星体收缩到引力半径以内，那么所有物质不可避免在有限时间内落向中心，这个中心具有无穷大的压力，无穷大的密度，无穷大的时空曲率．这个中心称之为奇点，外界物体一旦落到视界里面也不可避免要落到中心，这样一个奇怪的空间区域称之为黑洞．这个史瓦西临界半径RG＝与用牛顿引力理论求出的相同．因此，一个简单稳定的黑洞只由两部分组成，一个奇点和它包围的事件视界．
2．9．11恐怖事件发生后，美国为了找到本·拉登的藏身地点，使用了先进的侦察卫星．据报道：美国将多颗最先进的KH—11、KH—12“锁眼”系列照相侦察卫星调集到中亚地区上空．“锁眼”系列照相侦察卫星绕地球沿椭圆轨道运动，近地点 265km（指卫星与地面的最近距离），远地点650km（指卫星距地面最远距离），质量为13.6t～18.2t．这些照相侦察卫星上装有先进的CCD数字照相机，能够分辨出地面上0.1m大小的目标，并自动地将照片传给地面接收站及指挥中心．
由开普勒定律知道：如果卫星绕地球做圆周运动的圆轨道半径跟椭圆轨道的半长轴相等，那么，卫星沿圆轨道运动的周期跟卫星沿椭圆轨道运动的周期相同．
请你由上述数据估算这些“锁眼”系列侦察卫星绕地球运动的周期．要求一位有效数字．地球的半径为R＝6400km，取g＝10m／s2．
解析与答案：卫星绕地球做匀速圆周运动，半径r＝（265＋650＋6400×2）＝6857.5（km）
G ①
物体在地球表面的重力等于万有引力，则
②
得到 T＝ ③
3．金属的电阻率 一般都随温度升高而增大．白炽灯泡的灯丝在常温下的电阻远小于它在炽热状态下工作时的电阻．“220V100W”白炽灯泡正常工作时的温度在2500℃左右，而在0℃时测得其灯丝的电阻只有36Ω．若灯丝的电阻率 密度随温度做线性变化的关系为（1＋at），其中是该金属在0℃的电阻率，t是温度， 是温度系数．由此求出灯丝材料的温度系数．
解析与答案：0℃时灯丝电阻R0＝36，2500℃时灯丝电阻R＝484.
由＝ 0（1＋at）得a＝℃－1＝5.0×10－3℃－1
4．阅读下列信息，并结合该信息解题：
（1）开普勒1609年～1619年发表了著名的开普勒行星动三定律，其中第一定律为：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳在这个椭圆的一个焦点上．第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．实践证明，开普勒三定律也适用于其他中心天体的卫星运动．
（2）从地球表面向火星发射火星探测器．设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动，火星轨道半径Rm为地球轨道半径R0的1.500倍，简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行：
第一步，在地球表面用火箭对探测器进行加速，使之获得足够动能，从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的造行星．
第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加速，使其速度数值增加到适当值，从而使得探测器沿着一个分别与地球轨道及火星轨道在长轴两端相切的半个椭圆轨道正好射到火星上（图3－1）．
图3－1
当探测器脱离地球并沿地球公转轨道稳定运行后，在某年3月1日零时测得探测器与火星之间的角距离为60°，如图3－2所示，问应在何年何月何日点燃探测器上的火箭发动机方能使探测器恰好落在火星表面（时间计算仅需精确到日） 已知地球半径为Re＝6.4×106m， ＝1.840， ＝1.400．
图3－2
解析与答案：探测器在地球公转轨道上运行的周期Td与地球公转周期相同，Td＝Te＝365d.根据开普勒第三定律，火星公转周期Tm ＝Te＝探测器在椭圆轨道上的半长轴为：a＝，所以探测器在椭圆轨道上运行周期：T'd＝Te．因此：探测器从点火至到达火星需要时间为t＝ ＝255d；探测器在点火前绕太阳转动角速度为d＝e＝；火星绕太阳转动的角速度为m＝．由于探测器运行至火星需时255d，火星在此期间行的角度，即探测器在椭圆轨道近日点火时，火星应在其远日点的切点之前．即点燃火箭发动机时，探测器与火星的角距离应为（如图3－3所示）．探测器与火星的角距离由 （火星在前）变为，必须是二者在各自轨道运行至某个合适的位置．设二者到达合适位置，探测器又经历的天数为，则： ≈38天．因此点燃火箭发动机的时刻应为3月1日之后38天，即在当年4月7日．
图3－3
5．一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率vc是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv，（也称频率宽度）．让单色光照射到薄膜表面，一部分从前表面反射回来（这部分称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一小部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分称为乙光），甲、乙这两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉．乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt．理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是，Δt的最大值Δtm与Δv 的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象．已知某红宝石激光器发出的激光v＝4.32×1014Hz，它的频率宽度Δv＝8.0×109Hz．让这束单色光由空气斜射到折射率n＝的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，图3－4所示．
图3－4
（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率．
（2）估算在图3－4所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm．
解析与答案：（1）设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有所以折射角为 ．
光在薄膜中的传播速率
（2）乙光在薄膜中经过的路程 s＝， 乙光通过薄膜所用时间△t＝．
当△t取最大值△tm时，对应的薄膜厚度最大
又因为△tm·△≈1，所以 解出dm．
6．（杭州质量检测）若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，均为正圆，又知这两种转动同向，如图3－5所示．月相变化的周期为29.5天（图是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）．
图3－5
求月球绕地球转一周所用时间T（因月球总是一面朝着地球，故T恰是月球自转周期）．
解析与答案：由牛顿运动定律及圆周运动知，地球绕太阳的公转，每天的角速度 （取回归年365天），从上次满月到下次满月地球公转了角，用了29.5天，所以
月球在两次满月之间转过（2），用了29.5天，所以月球每天的角速度
根据周期公式T＝年得T＝＝
天
7．（天津调考）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大，也就是说，宇宙在膨胀．不同恒星的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即 v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的．假设大爆炸后各星体即以不同的速度向匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现离我们越远．这一结果与上述天文观测一致．
由上述理论与天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算为T＝_______ .根据近期观测，哈勃常数H＝3×10－2m／s·光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年约为______年．
解析与答案：由题知，宇宙年龄T与星球距我们的最远距离r相对应，根据“大爆炸理论”，设行星平均运行速度为
则r＝T ①
再根据天文观测结果 ②
由①、②得 T＝1/H 将·光年代入，并根据题中给出的“光年”的概念，进一步计算得
年
8．（2003江苏）图3－6甲所示为一根竖直挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连，已知有一质量为m０的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图3－1－6乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图乙中t＝0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果
图3－6
解析与答案：由图3－6乙可直接看出，A、B一起做周期性运动，运动的周期
T＝2t0 ①
令m表示A的质量，l表示绳长，表示B陷入A内时即t＝0时A、B的速度（即圆周运动最低点的速度），表示运动到最高点时的速度，F1表示运动到最低点时绳的拉力，F2表示运动到最高点时绳的拉力，根据动量守恒定律，得
②
在最低点和最高点处运用牛顿定律可得
F1－（m＋m0）g＝（m＋m0） ③F2＋（m＋m0）g＝（m＋m0） ④
根据机械能守恒定律可得
9．蹦极又称为“高空弹跳”“笨猪跳”，是一种非常刺激的娱乐项目．它起源于南太平洋岛“瓦努阿图”．“瓦努阿图”男人必须经受在高空悬跳的考验，才能算成年．他们将藤条捆在双脚上，从35m高的木塔上往下跳，完成仪式的人全村男女老少围着他载歌载舞，庆贺他成功地通过了成年的考验．这种形式后来传到了英国，被作为皇宫贵族的一种欣赏表演，并改用橡皮绳．
如图3－7所示，质量为50kg的人从高台上O点自由下落．若a点是弹性绳的原长位置，＝20m，b点是人静止地悬吊着时的平衡位置，c点是人所能达到的最低点．如果人从高台上跳下一直运动到c点的时间为3.2s．问：
图3－7
（1）人从O点运动到c点的过程中，经历了几个过程 各做什么运动 受到几个力作用
（2）人从O点运动到c点的过程中，这些力对人的冲量、做功有何关系（g取10m／s2）
解析与答案：（1）弹性绳原长为，当人从高台上点O向点a运动过程中，人只受到重力作用，人做自由落体运动，当人由a点向b点运动过程中，绳被拉伸，人受到重力和弹力作用，弹力越来越大，但始终小于重力的大小．人受到的合外力向下，且逐渐减小，人做加速度逐渐减小的变加速运动．到达b点速度最大，合外力为零，加速度为零．
当人由b点向c点运动过程中，绳向上的弹力大于人的重力，合外力向上，且逐渐增大，人做加速度逐渐增大的变减速运动．到达c点时合外力最大，加速度最大，速度为零，人又重新向上运动．
（2）人从O点运动到c点过程中，第一阶段只受重力作用，第二、第三阶段受到重力和弹力作用．重力做功为
，
重力的冲量方向是竖直向下，其大小为
IG＝mgt＝1600N·s.
根据动能定理可知，弹力做功为
WN＝－WG＝－mg·．
弹力是变力，选取从O点运动到c点为一个物理过程，人的动量的变化量为零，选向下方向为正方向，根据动量定理，可知，
解得．（方向是竖直向上）
10．（湖北八校联考）人和很多动物在夜间几乎什么都看不见，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它对红外线能产生视觉，因此猫头鹰成为很多仿生学专家研究的对象,并已经成功地模仿它制成了可供侦察兵使用的“夜视仪”．根据热辐射理论，物体所发光的最大波长 ．与物体的热力学温度满足如下的关系式：Tm＝2.9×10－3K·m，若猫头鹰的猎物夜间体温为27℃，则它发出的光的最大波长为多少
解析与答案：由题目提供的信息可知
①
则猎物的体温T＝ 273＋27＝300（K） ②
故猎物的最大波长由①式可得
11．（上海市六校联考）利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量．图3－8中仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形．现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲（如图 3－8中幅度大的波形），而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示如图3－8中幅度较小的波形，反射波滞后的时间已在图3－8中标出，其T和ΔT为已知量（ΔT＜＜7），另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0，则根据所给信息可判断小车的运动方向为______（填“向左”或“向右”），速度大小为______.
图3－8
解析与答案：向右,.因接收到的超声波信号越来越滞后，说明小车距超声波仪器越来越远，所以小车向右运动．超声波仪器每隔T0时间发射一个超声波脉冲，而接收反射回来的信号每次都再滞后ΔT，说明在T0时间内小车向右运动位移为．所以小车速度为．
【重大事件迁移题】
1．（2002东北三校）1993年8月某报刊登长春消息：8月15日14时30分至15时，在吉林省松原市新站乡新西村有陨石降落．已被发现的有四块，其中最大的一块28kg，长39cm，宽29cm，高14cm．陨石降落时没有造成人畜伤亡．据目击者一村小学校长说，当时天空晴朗无云，一家四口人正在花生地锄草，忽听天空中发出“轰、轰、轰”连续三声巨响，响声似雷，但比雷声脆，紧接着便听见像超载车那样的呜呜声，持续2min后，空中有一黑点下落，刹那间便坠入花生地的泥土之中，陨石砸入土中约60cm，坠地后立刻被浮土掩埋．大约在15时前后，新西村居民区先后发现了三处降落的陨石．
这些陨石呈不规则多面体，其表面因与大气层摩擦生热而出现一层黑色碳化层．陨石现收藏在松原市扶余区博物馆内．经吉林省地质研究所高级工程师刘劲鸿等现场肉眼鉴定，这四块陨石属石质陨石雨类，推测形成年龄在45亿年至47亿年间（铁的密度约是7.9×103㎏／m3，g取10m／s2）．
根据上述报道及相关的数据，讨论以下问题：
（1）从哪方面可以推测这些陨石属石质陨石而不属于铁质陨石
（2）估计陨石下落的平均速度比声速大还是比声速小 说明原因．
（3）已知陨石砸入土中深约60cm，若陨石到达地面时的动能约为6.0×103J，落地时速度方向与水平地面成60°角，求陨石受到地面的平均阻力．
解析与答案：（1）陨石平均密度：＝ ，因陨石呈不规则多面体，所以陨石的实际密度可能性在2.0×103～3.0×103kg／m3之间，即密度小于铁的密度，可判断为石质陨石，而不属铁质陨石．
（2）小于声速．
（3）f≈8.9×103N
2．（2001北京朝阳）如下图3－9（a）所示，是人造地球卫星两条轨道示意图，其中a是地球同步卫星的轨道，b是极地卫星的轨道（轨道平面与赤道所在平面垂直）．
若已知地球的质量和半径分别为M和R，地球的自转周期为T，万有引力恒量为G．则地球同步卫星距地球表面的距离为______.
图3－9
2001年4月1日，美国一架军用侦察机在我国空域侦察飞行时，将我一架战斗机撞毁，导致飞行员牺牲，并非法降落在我国海南岛，激起我国人民的极大愤慨．上图3－2－1（b）是在海南岛上空拍摄的停在海南棱水机场美机的情形，假如此照片是图（a）所示中的两种卫星之一拍摄的，则拍摄此照片的卫星是______.简要说明你的判断理由：____________．
解析与答案：
极地卫星 此照片是在海南岛上空拍摄的，地球同步卫星不可能在海南岛上空，极地卫星可以经过海南岛上空.
3.（2002北京海淀）1999年11月、2001年1月、2002年3月，我国三次成功发射了“神舟”号载入航天试验飞船，飞船绕地球飞行一段时间后，飞船的返回舱均安全回收，这标志着我国的航天技术已居世界先进行列．请回答下列有关问题：
（1）载入航天飞船在发射升空阶段，假定在刚离开地面后的一段时间内竖直向上做匀加速直线运动．设地面重力加速度为g，匀加速阶段的加速度为8g，飞船内质量为60kg的人对飞船的压力大小为_______N（计算中g取10m／S2）．
（2）在飞行过程中，宇航员所在的轨道舱和返回舱都是密封的，宇航员吸入的空气中若CO2浓度过高，会导致困乏、呼吸频率加快，严重时会引起窒息．为使二氧化碳浓度降低且在舱内保持适当的浓度，可以在舱内放入下列物质中的 _______（填序号）．
①Na2O2 ②Na2CO3 ③NaOH ④Na2O
（3）如果在舱内放置适量的绿色植物，也可以一定程度地缓解上述（2）中的问题．假设绿色植物释放了Amol的氧气，宇航员吸入这些氧气，最多可以彻底氧化分解葡萄糖______mo1．
（4）由于空气阻力作用，假设返回舱在落地前的最后阶段沿竖直方向匀速下降．若空气阻力跟速度的平方成正比，比例系数为k，返回舱的质量为m，且匀速下降区域的重力加速度为 g，则返回舱着地时的速度大小为_______；匀速下降过程中，单位时间内转化为内能的机械能为_________．
（5）今年2月，四川省农科院精心挑选的总重200g、共38个品种的植物种子，由“神州三号”载入航天飞船携带上天，在太空飞行了7天，球绕地球108圈后带回地面．这些“太空种子”是否都可以成为良种 为什么 答：__________________．
解析与答案：（1）5.4×103 （2）① （3）A／6 （4） （5）不是
4．（2001北京海淀）1986年2月20日发射升空的“和平号”空间站，在服役15年后于2001年3月23日坠落在南太平洋．“和平号”风风雨雨15年铸就了辉煌业绩，已成为航天史上的永恒篇章．
“和平号”空间站总质量137t，工作容积超过400m3，是迄今为止人类探索太空规模最大的航天器，有“人造天宫”之称．在太空运行的这一“庞然大物”按照地面指令准确坠落在预定海域，这在人类历史上还是第一次．“和平号”空间站正常运行时，距离地面的平均高度大约为350km．为保证空间站最终安全坠毁，俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安排和控制．在坠毁前空间站已经顺利进入指定的空轨道，此时“和平号”距离地面的高度大约为240km．在“和平号”沿指定的低空轨道运行时，其轨道高度平均每昼夜降低2.7km．
设“和平号”空间站正常运转时沿高度为350km圆形轨道运行，在坠落前沿高度为240km的指定圆形低空轨道运行，而且沿指定的低空轨道运行时，每运行一周空间站高度变化很小，因此计算时对空间站的每一周的运动都可以作为匀速圆周运动处理．
（1）简要说明，为什么空间站在沿圆轨道正常运行过程中，其运动速度是不变的．
（2）空间站沿正常轨道运行时的加速度与沿指定的低空轨道运行时加速度大小的比值多大 计算结果保留2位有效数字．
（3）空间站沿指定的低空轨道运行时，海运行一周过程中空间站高度平均变化多大（计算中取地球半径R＝6.4×103km,计算结果保留1位有效数字）
解析与答案：（1）空间站沿圆轨道运行过程中，仅受万有引力作用，所受到的万有引力与空间站运行方向垂直，引力对空间站不做功，因此空间站沿圆轨道运行过程中，其运动速率是不变的．
（2）不论空间站沿正常轨道运行，还是沿指定的低空轨道运行时,都是万有引力恰好提供空间站运行时所需要的向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律有空间站运行的向心加速度是a＝G空间站沿正常轨道运行时的加速度与在沿指定的低空轨道运行时加速度大小的比值是．
（3）万有引力提供空间站运行时的向心力，有G不计地球自转的影响，根据G.有GM＝R2g则空间站在指定的低空轨道空间站运行的周期为T＝s 设一昼夜的时间为t，则每昼夜空间站在指定的低空轨道地球运行圈数为n＝空间站沿指定的低空轨道运行时，每运行一周过程中空间高度平均减小h＝2.7km/n＝2.7km/17＝0.2km
5．（试题研究）俄罗斯“和平号”空间站在人类航天史上写下了辉煌的篇章，因不能保障其继续运行，将其定点坠入太平洋．设空间站的总质量为m，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动．坠落时地面指挥系统使空间站在极短时间内向前喷出部分高速气体，使其速度瞬间变小，在万有引力作用下下坠．设喷出气体的质量为，喷出速度为空间站原来速度的37倍，坠入过程中外力对空间站做功为W．求
（1）空间站做圆周运动时的线速度．
（2）空间站落到太平洋表面时的速度（设地球表面的重力加速度为g，地球半径为R）．
解：根据万有引力定律和题中的信息
①
根据动量守恒定律
m ②
由动能定理
W＝ ③
又 ④
联立①②③④求得
6．（2002海淀）太空被称为是21世纪技术革命的摇篮，摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质；拨开大气层的遮盖，更直接地探求字宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会．
“神舟号”飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，尽管这两次发射并没有宇航员上天，但模拟结果仍使官员们能够宣布将在21世纪初正式实现我国自己的载入航天行动，并提出了载入飞船——太空实验室——空间站的三部曲构想．
（1）在国际空间站轨道上能观察到70％的地球表面，相当于90％的地球人口的生活区域．利用遥感技术还可勘测地热、监视森林火情、估计农作物的长势和收成、预报台风和寒潮等．遥感技术所应用的电磁波主要是 （ ）
A．无线电波 B．红外线
C伦琴射线 D．紫外线
（2）某宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站 （ ）
A.只能从较低轨道上加速
B．只能从较高轨道上加速
C．只能从与空间站同一高度的轨道上加速
D．无论在什么轨道上，只要加速都行
（3）假如你是一名乘宇宙飞船正在环绕地球轨道上飞行的宇航员，试设计一种实验方案测量自己的质量．
要求说明：①需要哪些器材 ②需要应用什么公式 ③怎样进行测量
解析与答案：（1）B （2）A
（3）①细绳1根，刻度尺和已知质量为m的小球；
②利用动量守恒MV＋mv＝0；
③把绳的两端分别与人和小球相连，人手握住小球，把小球朝前方掷出去，到绳子拉直时，测出球向前的位移s1和人后退的位移s2，则由动量守恒定律MV＋mv＝0，可知．
7．（2002北京朝阳）1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现，在真空条件下用 射线轰击铍（Be）时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来．并且被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止，碰撞过程中没有机械能的损失．已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于1∶14．
（1）写出 射线轰击铍核的核反应方程．
（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是 射线，而是由中子组成．
解析与答案：（1）核反应方程是
（2）由①可知，由于该射线在任何方向的磁场中都不发生偏转，因此该射线不带电，是由电中性的粒子流组成的．
由②可知，由于射线是光子流，而该射线速度不到光速的十分之一，因此它不是射线．
设组成该射线的粒子质量为m，轰击氢核和氮核时速度为v．由于碰撞过程中没有机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性正碰，设与氢核发生弹性正碰后粒子速度变为v1，与氮核发生弹性正碰后粒子速度变为v2.根据动量守恒和机械能守恒，在打出氢核的过程中，有
解得
同理，在打出氮核的过程中，有mv＝mv2＋MNvN，
， 解得
根据VN、VN的表达式及，解得
8．（2002北京海淀）2001年1月10日，我国航天试验飞船“神舟二号”成功发射，“神舟二号”从中国酒泉卫星发射中心升空，采用国产新型“长征”运载火箭，将重达8.4t的飞船送至预定轨道，在运行中进行了预定的空间科学实验．它标志着我国航天事业迈出了重要的步伐，是我国航天史上的重要里程碑．
“神舟二号”飞船采用20MHz的频率向地面测控站发出无线电信号，报告飞行的速度、位置、姿态以及各种试验情况．“神舟二号”在太空遨游了七天后，姗姗降落在我国的内蒙古大草原，消息传来，举国欢庆．
这次飞行试验取得了丰硕成果，包括空间遥感、环境监测
以及空间材料、生命科学、天文和超重失重等科学试验，取得了大量翔实的数据，为我国载入航天试验提供了充分的技术资料．“神舟二号”飞船的试验成功，再一次表明，中国人民完全有能力独立自主攻克尖端技术，在世界高科技领域占有一席之地．
（1）假定飞船速度为7.72×103m／s，沿离地面高度300km的圆轨道运动，轨道半径为______；其运行周期为______min；在该高度处的重力加速度为______．（已知地球半径为 6.4×103krn，地球质量为6.0×1024㎏，万有引力恒量G＝6.67× 10－11N·m2／kg2）
（2）在太空中生长的植物，根失去了向地生长，茎失去了背地生长的特性是因为______．地面生长的植物，根向地生长，茎背地生长体现了生物具有______的特征，因而能够_____周围的环境．
（3）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的飞行器中会处于完全失重状态，下列说法正确的是 （ ）
A．宇航员不受重力作用
B．宇航员受平衡力作用
C．重力正好作向心力
D．宇航员不受任何力作用
（4）在宇宙飞船的实验室里，不能使用的仪器有 （ ）
A．比重计 B．水银气压计
C．天平 D.水银温度计
（5）飞船返回地球时，为保护返回舱内的仪器不受损，在靠近地面时会放出降落伞进行减速，若返回舱离地面4km时，速度的方向竖直向下，大小为200m／s，要使返回舱最安全最理想着陆，则降落伞产生减速加速度是多大（设放出降落伞后返回舱做减速运动）
（6）将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究，如植物种子经太空返回地面种植，往往能得到新的变异特性，这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_____辐射后，其______发生变异．现在一般把这种育种方式称为_______.
（7）航天飞船可用金属铝和高氯酸铵混合物作为固体燃料，加热铝粉使其氧化放出大量热量，促使高氯酸铵分解，1mol该物质可产生2mol水蒸气和1mol氧气，其他均以单质形式出现，因而产生巨大的推动力．写出上述两个化学方程式．
解析与答案：本题以我国成功发射的“神舟二号”飞船为背景立意命题，问题涉及物理、化学、生物等学科内容，是道理科综合试题，考查的知识点有：飞船运行的速度、高度、加速度、失重、超重、动力来源、诱变育种等，题型设计上注意情景创设，注意激发学生思维的创造性，注重与我国的科技发展巧妙结合．本题对如何解决理科综合试题有一定启迪作用．
（1）飞船绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，轨道半径：
（2）失去了重力的作用；应激性；适应.
（3）宇航员只受重力作用，提供他做圆周运动的向心力.
（4）由于在宇宙飞般里处于失重状态，所以不能用的仪器有比重计、水银气压计和天平.
（5）由匀变速直线运动的规律（着地时速度为零），可得.
（6）植物种子经太空中的宇宙射线辐射后，遗传物质（或基因）发生变异，这种育种方式叫诱变育种．
（7）4Al＋3O2 2AL2O3＋Q
2NH4ClO4（固） N2＋Cl2＋2O2＋4H2O（气）
答案：（1）、（2）见解析（3）C （4）ABC （5）－5m/s2 （6）（7）见解析
9．（2003江苏）2002年12月30日，我国成功发射了“神舟四号”飞船，飞船在太空运行162h，绕地球飞行108圈，飞船在运行期间，按照地面指挥中心的指令成功地实施了数百个动作，包括从椭圆轨道变换成圆轨道等．假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理．试粗略估算飞船离地面的平均高度．已知地球半径R＝6.37×106m，地球表面处的重力加速度g＝9.80m／s2．
解析与答案：设飞船飞行时间t＝162h＝5.832×105s，绕地球飞行圈数N＝108圈，周期飞船质量为m，离地面的平均高度为h，地球质量M．由万有引力定律和牛顿第二定律，得
由上述各式可解得
代入有关数据得
10．（2003天津）今年3月，我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气．现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景：为竖直向上的风速，沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中（不动）．这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v竖直向下运动时所受的阻力．此阻力可用下式表达f＝a其中， 为一系数，A为沙尘颗粒的截面积，为空气密度．
（1）若沙粒的密度kg／m3，沙尘颗粒为球形，半径r＝2.5×10－4m，地球表面处空气密度＝1.25㎏／m3, ＝0.45，试估算在地面附近，上述的最小值1.
（2）假定空气密度 随高度h的变化关系为＝0（1－Ch）其中为h＝0处的空气密度，C为一常量，C＝1.18×10－4m－1，试估算当＝9.0m／s时扬沙的最大高度（不考虑重力加速度随高度的变化）．
解析与答案：（1）在地面附近，沙尘扬起要能悬浮在空中，则空
气阻力至少要与重力平衡， 即 ①
式中m为沙尘质量， ②
而 A＝ ③
上述三式联立解得 ④
代入数据，得 ⑤
（2）用分别表示v＝9.0m/s时扬沙到达的最高处的
空气密度和高度， 则有 ⑥
此时，式①应为 ⑦
联立②③⑥⑦式，可解得
代入数据，得h＝6.8×103m
【现代科技信息迁移】
1．（2003南京联考）由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流．海流中蕴藏着巨大的动力资源．据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109kW．早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来．目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为 1500kW的磁流体发电机．
图3－10
如图3－10所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S＝1×103m2，板间相距d＝100m，海水的电阻率，在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B＝0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v＝5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差．
（1）达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高
（2）由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少
（3）若用此发电装置给一电阻为20的航标灯供电，则在 8h内航标灯所消耗的电能为多少
解析与答案：（1）由左手定则得：N板电势较高．
（2）当海水中流动的带电离子进入磁场后，将在两板之间形成电势差，当所受到的电场力F与洛伦兹力f相平衡时达到稳定状态
即：，内阻
代入有关数据得 电动势 E＝50V ①
内阻 ②
（3）消耗的电能W＝I2Rt ③
电路中的电流 ④
由①、②、③、④式及代入有关数据得W＝3.6×106J
2．（湖北八校联考）一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1元电荷，即q＝1.6× 10－19C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等．
图3－11
在—次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab＝1.0×10－2m`长bc＝4.0×10－2m厚h＝1.0×10－3m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B＝2.0T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0A的电流，如图3－11所示，由于磁场的作用，稳定后，在沿宽度方向上产生1.0×10－5V的横向电压．
（1）假定载流子是电子，a、b、两端中哪端电势较高
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大
（3）这块霍尔材料中单位体积内的载流子个数为多少
解析与答案：（1）bc端高
（2）稳定时载流子，在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡
3．（广东、河南高考题）如下一系列核反应是在恒星内部发生的：
其中p为质子， 为 粒子，e＋为正电子，为一种中微子．已知质子的质量为mp＝1.672648×10－27㎏． 粒子的质量ma＝6.644929×10－27㎏，正电子的质量为me＝9.11×10－31㎏，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速c＝3.00×108m/s．试计算该系列核反应完成后释放的能量．
解析与答案：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为
设反应后释放的能量为Q，根据质能关系E＝mc2和能量守恒得
代入数值可得释放的能量
4．（黄冈市重点中学交流题）在研究长度为l、横截面积为 S，单位体积内自由电子数为n的均匀导体中有电流的流动时,在导体两端加有电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子（e－）受匀强电场作用而加速，并和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示为是kv（k是常数）．
（1）电场力和碰撞阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时速率v是多大 从以下四个答案中选取一个正确答案 （ ）
A.
（2）设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是______.
（3）试求该导体的电阻大小（请用是k、l、n、S、e表示）．
解析与答案：
①,②，联立解得.
【跨学科知识信息迁移题】
1．（黄冈调考）试计算某沉箱工人长时间在270m深的水中，然后返回水面时血液中释放出N2的体积．已知在一定温度时一定体积的液体所能溶解的气体质量与该气体的分压成正比，即V＝k p/p0（p0为标准大气压）．人在正常体温时，N2的收系数 ＝0.012，成年男子平均的血液体积是为k为3.2dm3；空气中含氮量为78％．
解析与答案：已知在水面时：
而在水面下时：
在空气中，血液里所释放出的氮气体积应为
VN2＝1003.49×0.78＝782.78（cm3）＝0.783（L）．
2．（2001理综）随着工业化程度的提高以及世界范围内的人工采伐使森林面积锐减，导致大气中CO2浓度迅速增加；同时生物的新陈代谢也产生大量CO2大气中的CO2对来自太阳的短波辐射几乎不吸收，因而地表能受到太阳的辐射而增温；另一方面对从地表射向太空的长波，特别是红外辐射有强烈的吸收作用，从而阻碍了地球向太空辐射能量．
（1）人们习惯上把大气以CO2为主的气体所产生的效应称为 （ ）
A光热效应 B．光气效应
C温室效应 D．光电效应
这种效应会使__________.
（2）大量采伐森林会使大气中CO2：浓度增加的原因是________.写出植物这种作用的总反应表达式：___________.
（3）为了减缓大气中CO2浓度的增加，除了植树造林外，主要有效可行的措施还有
等．
A．优化能源结构
B．减少地球上的生物，因为它们的新陈代谢要产生大量CO2
C．利用化学方法回收空气中的CO2
D．对燃料及燃烧进行优化处理
E．将燃油汽车改为燃液化气汽车
F．降低工业化程度
（4）植树造林不仅可以减少空气中的CO2，还可防止水土流失，防风固沙减少灾害等．风沙的移动会带来很多灾难，而它又与风速有关．森林对风有很好的减速作用．若两地间风速差的平方与两地距离的次方成正比，比例系数k，若风吹到林区时速度为30m/s，要求减弱5m/s，则林区的宽度为多少米 此时风的能量减少为原来的多少倍（设空气密度恒定）
解析与答案：本题以近年来大家比较多地关注的环境问题和大气中以CO2为主体的气体所产生的“温室效应”为出发点，结合平时所学的一些理论知识并以此来考查同学对所学知识的了解程度和综合运用能力，以及分析问题、解决问题的能力．
测试的知识点有：①光的电磁理论及热辐射（红外线的热效应）．②生物化学作用，特别是绿色植物光合作用及其对自然界和对人类生活环境改善的重要性．③人类对能源的利用．④物理学中物体具有的能与哪些因素有关（本题中为运动物体具有的能与何因素有关）．
（1）二氧化碳的这种使短波进入而阻止长波逸出的单向阀门作用，类似温室玻璃的作用，所以习惯上称“温室效应”．地球吸收了太阳的辐射热之后温度有所升高，但表面温度仍较低，所以主要以红外光的形式向外辐射热，又被CO2吸收而不能射向太空，减缓了热量散失，这种作用如同将地球置入一大温室中，所以会使全球气温上升而使“全球变暖”．
（2）森林以绿色植物为主．绿色植物光合作用吸收大量的CO2，使大气中CO2量减少，而大量采伐使这种作用减弱，CO2的吸收减少减缓，而CO2的产生仍在持续，所以采伐森林会使CO2浓度增加．
（3）需要对能源及能源结构，和燃料的成分及燃烧的产物有所了解．另外对方法的可行性还要加以考虑，如B、C两选项．对F选项其事实应发展工业增加科技应用．对E选项在本题中其燃烧产物仍为CO2气体，不能减缓CO2浓度增加，只是其环保效果好，不产生SO2气体．
（4）第一小题纯数学计算，第二小题应考虑到风速减小，同时质量也减少，所以能量（主要为动能）应与速度的三次方成正比．
答案：（1）C 全球变暖（或意思对即可）
（2）植物光合作用吸收的CO2量减少了
6CO2＋12H2O
（3）A、D
（4）①由题意设林区宽为s，则（30—5）2＝ks
②设单位时间吹到同一面上风的质量为m，则m数值上等于，
而
所以其能量之比正比于速度的三次方，即能量减少为原来的
【研究性试题】
1．（南京市高三第一次质量调研）2000年10月10日，瑞典皇家科学院将化学最高荣誉授予美国加利福尼亚大学物理学家艾伦·黑格、宾夕法尼亚大学化学家艾伦·麦克迪尔米德和日本筑波大学化学家白川英树，以表彰他们研究导电有机高分子材料的杰出成就．目前此类材料已在紧凑电容器、计算机抗电磁屏幕、智能窗、高分子发光二极管等方面得到广泛应用．请仔细阅读下面材料，并回答问题．
（1）有机导电高分子材料的典型代表是聚乙炔，它是在惰性气体保护下的甲苯中加入催化剂，然后冷却到—78℃，通入乙炔而生成，试以电石为主要原料，写出制取聚乙炔的化学反应方程式。
（2）根据聚乙炔的结构推断，下列有机高分子材料可作为导电材料的是 （ ）
（3）虽然聚乙炔具有金属的外观，但它仍然不是像金属一样的导体．研究中发现，如果在聚乙炔中掺入碘，会发生如下反应：
掺碘的聚合物类似于一种盐，但是与I3不同，而是一种可移动电荷的载体，掺杂后的聚乙炔，具有与铜同样数量级的电导率（大于107s／m）．如果在聚乙炔中掺人钠，也有同样的效果，试写出掺钠的化学方程式．
（4）乙炔用氯化镍、戊二酮络镍等镍化合物作催化剂，在四氢呋喃溶液中可聚合生成环辛四烯，而环辛四烯以烷基钛络合物作催化剂，也可聚合成聚乙炔，试写出此过程的化学方程式．
（5）在测定聚乙炔的电阻率实验中，取长约0.8m，直径约 0.5mm的聚乙炔，粗略测得其电阻值大约在40～50Ω之间，实验步骤如下：
I．用米尺测量聚乙炔的长度，测三次，求出其平均值为 L．在聚乙炔三个不同的位置上用 测量直径，求出平均值为d．
Ⅱ．用伏安法测定其电阻值R，手边现有下列器材可供选择：
器村 代号 规格
电池组 E 电动势9V，内阻约0.5Ω
电压表 V 量程0～10V，内阻20kΩ
毫安表 A1 量程0～50mA，内阻约20Ω
毫安表 A2 量程0～300mA，内阻约4Ω
滑动变阻器 R1 阻值范围0～100Ω，额定电流1A
滑动变阻器 R2 阻值范围0～1700Ω，额定电流0.3A
开关 S
导线
根据选择的器材进行电阻测定，画出测定其阻值的电路图，并在图中标出所选器材的代号．
如通过上述方法测出了L、d和R，则聚乙炔的电阻率为
解析与答案：（1）根据有机化学知识．电石遇水生成乙炔．而导电材料聚乙炔的合成，可联系课本中聚乙烯的合成，通过知识的迁移而进行模仿，以此得方程式为
（2）根据上题所得聚乙炔的结构简式知，导电有机高分子材料必须具有间隔的单双健．分析四个选项，只有C符合．
（3）在聚乙炔中掺碘，由于碘的夺电子性，使得导电聚合物带正电．如果掺钠，由于钠易失电子，将使得导电聚合物带负电，同样可获得移动电荷．其掺钠的方程式为：
（4）根据题设过程得化学方程式为
（5）电阻率的测定是物理中的重要实验之一，为了减少测量误差，要求长度测3次，取平均值，聚乙炔导线用螺旋测微器（精确到0.01mm），在三个不同位置，同一位置取不同方位，测其直径，取平均值．本实验中被测聚乙炔的阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法，若内接，电压表示数偏大，误差较大．再看提供的材料，电池组1个（9V），则通过电路的电流范围 180mA＜＜225mA，以此选毫安表A2．滑动变阻器R2阻值范围太大，不易控制，而且0～1700Ω与40～50Ω相比较，滑动变阻器分压太多，影响了电压表的读数，故选用滑动变阻器R1（0～l00Ω）．其实验电路如图3－12所示，将测得的L、d和R代入公式，R＝，得聚乙炔的电阻率为
图3－12
评注：有关诺贝尔奖方面的知识在高考试卷中的设题．是近几年高考中的重点内容．该题以高分子导电材料一聚乙炔为线索，通过聚乙炔的制取、掺杂及电阻率的测定等一系列问题，引导考生借鉴中学理科知识，依据题中信息，通过知识的迁移与重组，发散与创新去思考、去答题．
2．（江苏省南通市高三第一次调研考试）喷墨打印机的结构简图如图3—13所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10—5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体．无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．
图3－13
设偏转板板长1.6cm，两板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm．若一个墨汁微滴的质量为1.6×10－10kg，以 20m／s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V，若墨汁微滴打到纸上点距原射人方向的距离是2.0mm．求这个墨汁微滴通过带电室带的电荷量是多少 （不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性．）为了使纸上的字体放大 10％，请你分析提出一个可行的方法．
解析与答案：带电微漓的电荷量设为q，进入偏转电场后做类平抛运动，离开电场后沿直线打到纸上，距原人射方向的距离为
Y＝。
代人数据可得，q＝1.25×10－13C
由上式可知，Y与U成正比，可以提高偏转板间的电压U到8.8×103V，实现放大字体10％；由上式可知，Y与成正比，因此也可以增加偏转板与纸的距离L，＝3.6cm，实现放大字体10％．
3．雷雨闪电是常见到的自然现象，请你针对雷雨闪电这一自然现象提出三个与物理有关的问题（只提出问题，不需要解答）．
解析与答案：①云团中的电荷是如何产生的 ②闪电与雷鸣是同时发生的吗 ③闪电中释放的电能能利用吗 ④闪电的温度有多高 ⑤能否根据闪电和雷鸣的时间差测出闪电距我们多远 等等．
4．如图3—14所示是家用，电冰箱的压缩启动装置的电路图，其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子．由于家用电冰箱电源是单相正弦交流电，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的分路中串联有一个PTC元件．PTC元件是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机正常转起来以后，PTC元件温度较高，启动绕组电流很小．针对上述材料，请你提出两个与物理有关的问题（只提出问题，不需要做出解答）．
图3－14
解析与答案：①电冰箱电动机启动时电流大还是正常工作时电流大 ②启动绕组分路中串联PTC元件的目的是什么 ③电冰箱电动机正常工作时启动绕组去掉是否有影响 ④电冰箱启动绕组耗电功率是变化的吗 等等．
5．（江苏省调研考试）对于“用单摆测定重力加速度”实验，若把均匀小球换成不规则小石块，则无法直接测出摆长。为此你将如何利用它根据单摆周期公式测得重力加速度呢 请简略地写出你的实验方案．
解析与答案：测出摆线长度为l1，设摆线下端至小石块重心的距离为x，则周期 改变摆线长度为l2，则周期 二式消去x 得
6．（上海高考）现有一电阻箱，一个开关，若干导线和一个电流表，该电流表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电流表内阻很小，电流表量程符合要求，电源内阻约为几欧）．
（1）要求：画出实验电路图．
（2）简要写出完成接线后的实验步骤．
（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式：r＝ 。
解析与答案：（1）实验电路图如图3－15
（2）调电阻箱阻值为R1，读出电流表指针偏转格数N1，调电阻箱阻值为R2，读出电流表指针偏转格数 N2。
图3－15
（3）r＝
7．（2001上海理）目标：III－5a、5b－C
上海市中学开展研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展，起了积极作用，在学习过程中，学生兴趣盎然．下面列出了学生三个研究性课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态分析
课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究
课题三：上海地区降雨酸度的调查研究．
（1）写出所选课题名称：并简述选题理由： 。
（2）简述你的研究计划与研究方法： 。
（3）确定最终课题研究的成果形式是： 。
解析与答案：．以课题二为例说明：
（1）课题名称：上海地区太阳能利用的可行性研究．选题理由：课题意义（如：促进新能源的推广和使用）、兴趣、具备一定研究条件等．
（2）计划：①确定调查内容进行调查（采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法）．
②设计实验方案进行测试．
③数据分析，撰写报告．
（3）方法：①调查：
A．市场上太阳能利用装置的种类、性能、价格、普及情况．
B．市民对太阳能利用的认识、态度．
C．上海利用太阳能的有利条件和不利因素．
D．当前开发利用太阳能的最新技术及发展趋势．
②测试：
A．上海地区（市区、郊区）各季节日光照射情况
B．某些太阳能利用装置的性能．
（4）课题成果：论文、调查报告、太阳能利用装置的设计、设想等．
评注：该试题考核了考生在研究性学习中，进行课题研究．设计的能力，并且具有一定的开放性，是典型的研究性试题．
叶绿体
【物理学基础知识信息迁移题】
1．已知质量为m的质点与质量为M，半径为R的星体中心相距为r（r≥R）时，引力势能为EP＝．有一个“黑洞”（超高密度星体，其引力大得连光子也无法逃逸），设其质量等于太阳质量Ms＝2.0×1030kg，则“黑洞”的最大半径是多少
解析与答案：
解法一 根据功能关系，光子从“黑洞”表面逃至无限远处（Ep＝0）所做的功，等于系统势能的增加，有 W＝0－，光子不能逃逸的条件是光子的能量满足 E＝mc2（＝hv）＜W，所以R＜＝1.5×103m＝1.5km．可见，黑洞的最大半径是1.5km．
解法二 一个物体要脱离地球表面引力场所需的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，在地面附近，航天器燃料烧完后，机械能E＝，当E≥0时，该物体挣脱地球引力束缚而逃离地球，即
,
V2＝ . ①
其中，M，R分别为地球的质量和半径，由①式可见，当M越大或R越小时，v2可以变得很大，现在假设v2大到光速c,则记
RG＝R＝ ②
RG称为引力半径．
按狭义相对论，任何物体的速度都以光速为极限，所以在满足条件②式的天体上，任何物体都无法离开，光子可以看做是质量为的质点，只要R＜RG，它也不能离开．与太阳质量 MS相应的RG＝＝3km．即要把太阳压缩到半径只有3km时，它才成为一个黑洞．
天体的脱离速度＞C，即R＝时，对这种天体，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出，这种天体就称之为黑洞．综上所述，黑洞的最大半径应由逃离速度＞C来计算，其最大半径R＝.
黑洞是广义相对论预言的一种天体．1916年史瓦西根据引力场方程提出具有完全对称质量为M的物体在其周围引起了时间弯曲，求得所谓的史瓦西解，RG＝即．按照这个解任何一个球对称物体都有一个临界半径RG，如果星球半径r≤ RG，那么RG以内的时空特性与其以外完全不同．以RG为半径的球面称为视界（或称单向膜），在视界面内引力场非常强，使光线弯曲得跑不出视界，因此没有任何信息传给界外，而视界外物质可通过视界进入．对一个外界观测者来讲，这样的星体将是黑的，它就是黑洞，
按这种理论一个星体收缩到引力半径以内，那么所有物质不可避免在有限时间内落向中心，这个中心具有无穷大的压力，无穷大的密度，无穷大的时空曲率．这个中心称之为奇点，外界物体一旦落到视界里面也不可避免要落到中心，这样一个奇怪的空间区域称之为黑洞．这个史瓦西临界半径RG＝与用牛顿引力理论求出的相同．因此，一个简单稳定的黑洞只由两部分组成，一个奇点和它包围的事件视界．
2．9．11恐怖事件发生后，美国为了找到本·拉登的藏身地点，使用了先进的侦察卫星．据报道：美国将多颗最先进的KH—11、KH—12“锁眼”系列照相侦察卫星调集到中亚地区上空．“锁眼”系列照相侦察卫星绕地球沿椭圆轨道运动，近地点 265km（指卫星与地面的最近距离），远地点650km（指卫星距地面最远距离），质量为13.6t～18.2t．这些照相侦察卫星上装有先进的CCD数字照相机，能够分辨出地面上0.1m大小的目标，并自动地将照片传给地面接收站及指挥中心．
由开普勒定律知道：如果卫星绕地球做圆周运动的圆轨道半径跟椭圆轨道的半长轴相等，那么，卫星沿圆轨道运动的周期跟卫星沿椭圆轨道运动的周期相同．
请你由上述数据估算这些“锁眼”系列侦察卫星绕地球运动的周期．要求一位有效数字．地球的半径为R＝6400km，取g＝10m／s2．
解析与答案：卫星绕地球做匀速圆周运动，半径r＝（265＋650＋6400×2）＝6857.5（km）
G ①
物体在地球表面的重力等于万有引力，则
②
得到 T＝ ③
3．金属的电阻率 一般都随温度升高而增大．白炽灯泡的灯丝在常温下的电阻远小于它在炽热状态下工作时的电阻．“220V100W”白炽灯泡正常工作时的温度在2500℃左右，而在0℃时测得其灯丝的电阻只有36Ω．若灯丝的电阻率 密度随温度做线性变化的关系为（1＋at），其中是该金属在0℃的电阻率，t是温度， 是温度系数．由此求出灯丝材料的温度系数．
解析与答案：0℃时灯丝电阻R0＝36，2500℃时灯丝电阻R＝484.
由＝ 0（1＋at）得a＝℃－1＝5.0×10－3℃－1
4．阅读下列信息，并结合该信息解题：
（1）开普勒1609年～1619年发表了著名的开普勒行星动三定律，其中第一定律为：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳在这个椭圆的一个焦点上．第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．实践证明，开普勒三定律也适用于其他中心天体的卫星运动．
（2）从地球表面向火星发射火星探测器．设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动，火星轨道半径Rm为地球轨道半径R0的1.500倍，简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行：
第一步，在地球表面用火箭对探测器进行加速，使之获得足够动能，从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的造行星．
第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加速，使其速度数值增加到适当值，从而使得探测器沿着一个分别与地球轨道及火星轨道在长轴两端相切的半个椭圆轨道正好射到火星上（图3－1）．
图3－1
当探测器脱离地球并沿地球公转轨道稳定运行后，在某年3月1日零时测得探测器与火星之间的角距离为60°，如图3－2所示，问应在何年何月何日点燃探测器上的火箭发动机方能使探测器恰好落在火星表面（时间计算仅需精确到日） 已知地球半径为Re＝6.4×106m， ＝1.840， ＝1.400．
图3－2
解析与答案：探测器在地球公转轨道上运行的周期Td与地球公转周期相同，Td＝Te＝365d.根据开普勒第三定律，火星公转周期Tm ＝Te＝探测器在椭圆轨道上的半长轴为：a＝，所以探测器在椭圆轨道上运行周期：T'd＝Te．因此：探测器从点火至到达火星需要时间为t＝ ＝255d；探测器在点火前绕太阳转动角速度为d＝e＝；火星绕太阳转动的角速度为m＝．由于探测器运行至火星需时255d，火星在此期间行的角度，即探测器在椭圆轨道近日点火时，火星应在其远日点的切点之前．即点燃火箭发动机时，探测器与火星的角距离应为（如图3－3所示）．探测器与火星的角距离由 （火星在前）变为，必须是二者在各自轨道运行至某个合适的位置．设二者到达合适位置，探测器又经历的天数为，则： ≈38天．因此点燃火箭发动机的时刻应为3月1日之后38天，即在当年4月7日．
图3－3
5．一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率vc是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv，（也称频率宽度）．让单色光照射到薄膜表面，一部分从前表面反射回来（这部分称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一小部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分称为乙光），甲、乙这两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉．乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt．理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是，Δt的最大值Δtm与Δv 的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象．已知某红宝石激光器发出的激光v＝4.32×1014Hz，它的频率宽度Δv＝8.0×109Hz．让这束单色光由空气斜射到折射率n＝的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，图3－4所示．
图3－4
（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率．
（2）估算在图3－4所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm．
解析与答案：（1）设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有所以折射角为 ．
光在薄膜中的传播速率
（2）乙光在薄膜中经过的路程 s＝， 乙光通过薄膜所用时间△t＝．
当△t取最大值△tm时，对应的薄膜厚度最大
又因为△tm·△≈1，所以 解出dm．
6．（杭州质量检测）若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，均为正圆，又知这两种转动同向，如图3－5所示．月相变化的周期为29.5天（图是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）．
图3－5
求月球绕地球转一周所用时间T（因月球总是一面朝着地球，故T恰是月球自转周期）．
解析与答案：由牛顿运动定律及圆周运动知，地球绕太阳的公转，每天的角速度 （取回归年365天），从上次满月到下次满月地球公转了角，用了29.5天，所以
月球在两次满月之间转过（2），用了29.5天，所以月球每天的角速度
根据周期公式T＝年得T＝＝
天
7．（天津调考）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大，也就是说，宇宙在膨胀．不同恒星的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即 v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的．假设大爆炸后各星体即以不同的速度向匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现离我们越远．这一结果与上述天文观测一致．
由上述理论与天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算为T＝_______ .根据近期观测，哈勃常数H＝3×10－2m／s·光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年约为______年．
解析与答案：由题知，宇宙年龄T与星球距我们的最远距离r相对应，根据“大爆炸理论”，设行星平均运行速度为
则r＝T ①
再根据天文观测结果 ②
由①、②得 T＝1/H 将·光年代入，并根据题中给出的“光年”的概念，进一步计算得
年
8．（2003江苏）图3－6甲所示为一根竖直挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连，已知有一质量为m０的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图3－1－6乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图乙中t＝0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果
图3－6
解析与答案：由图3－6乙可直接看出，A、B一起做周期性运动，运动的周期
T＝2t0 ①
令m表示A的质量，l表示绳长，表示B陷入A内时即t＝0时A、B的速度（即圆周运动最低点的速度），表示运动到最高点时的速度，F1表示运动到最低点时绳的拉力，F2表示运动到最高点时绳的拉力，根据动量守恒定律，得
②
在最低点和最高点处运用牛顿定律可得
F1－（m＋m0）g＝（m＋m0） ③F2＋（m＋m0）g＝（m＋m0） ④
根据机械能守恒定律可得
9．蹦极又称为“高空弹跳”“笨猪跳”，是一种非常刺激的娱乐项目．它起源于南太平洋岛“瓦努阿图”．“瓦努阿图”男人必须经受在高空悬跳的考验，才能算成年．他们将藤条捆在双脚上，从35m高的木塔上往下跳，完成仪式的人全村男女老少围着他载歌载舞，庆贺他成功地通过了成年的考验．这种形式后来传到了英国，被作为皇宫贵族的一种欣赏表演，并改用橡皮绳．
如图3－7所示，质量为50kg的人从高台上O点自由下落．若a点是弹性绳的原长位置，＝20m，b点是人静止地悬吊着时的平衡位置，c点是人所能达到的最低点．如果人从高台上跳下一直运动到c点的时间为3.2s．问：
图3－7
（1）人从O点运动到c点的过程中，经历了几个过程 各做什么运动 受到几个力作用
（2）人从O点运动到c点的过程中，这些力对人的冲量、做功有何关系（g取10m／s2）
解析与答案：（1）弹性绳原长为，当人从高台上点O向点a运动过程中，人只受到重力作用，人做自由落体运动，当人由a点向b点运动过程中，绳被拉伸，人受到重力和弹力作用，弹力越来越大，但始终小于重力的大小．人受到的合外力向下，且逐渐减小，人做加速度逐渐减小的变加速运动．到达b点速度最大，合外力为零，加速度为零．
当人由b点向c点运动过程中，绳向上的弹力大于人的重力，合外力向上，且逐渐增大，人做加速度逐渐增大的变减速运动．到达c点时合外力最大，加速度最大，速度为零，人又重新向上运动．
（2）人从O点运动到c点过程中，第一阶段只受重力作用，第二、第三阶段受到重力和弹力作用．重力做功为
，
重力的冲量方向是竖直向下，其大小为
IG＝mgt＝1600N·s.
根据动能定理可知，弹力做功为
WN＝－WG＝－mg·．
弹力是变力，选取从O点运动到c点为一个物理过程，人的动量的变化量为零，选向下方向为正方向，根据动量定理，可知，
解得．（方向是竖直向上）
10．（湖北八校联考）人和很多动物在夜间几乎什么都看不见，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它对红外线能产生视觉，因此猫头鹰成为很多仿生学专家研究的对象,并已经成功地模仿它制成了可供侦察兵使用的“夜视仪”．根据热辐射理论，物体所发光的最大波长 ．与物体的热力学温度满足如下的关系式：Tm＝2.9×10－3K·m，若猫头鹰的猎物夜间体温为27℃，则它发出的光的最大波长为多少
解析与答案：由题目提供的信息可知
①
则猎物的体温T＝ 273＋27＝300（K） ②
故猎物的最大波长由①式可得
11．（上海市六校联考）利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量．图3－8中仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形．现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲（如图 3－8中幅度大的波形），而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示如图3－8中幅度较小的波形，反射波滞后的时间已在图3－8中标出，其T和ΔT为已知量（ΔT＜＜7），另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0，则根据所给信息可判断小车的运动方向为______（填“向左”或“向右”），速度大小为______.
图3－8
解析与答案：向右,.因接收到的超声波信号越来越滞后，说明小车距超声波仪器越来越远，所以小车向右运动．超声波仪器每隔T0时间发射一个超声波脉冲，而接收反射回来的信号每次都再滞后ΔT，说明在T0时间内小车向右运动位移为．所以小车速度为．
【重大事件迁移题】
1．（2002东北三校）1993年8月某报刊登长春消息：8月15日14时30分至15时，在吉林省松原市新站乡新西村有陨石降落．已被发现的有四块，其中最大的一块28kg，长39cm，宽29cm，高14cm．陨石降落时没有造成人畜伤亡．据目击者一村小学校长说，当时天空晴朗无云，一家四口人正在花生地锄草，忽听天空中发出“轰、轰、轰”连续三声巨响，响声似雷，但比雷声脆，紧接着便听见像超载车那样的呜呜声，持续2min后，空中有一黑点下落，刹那间便坠入花生地的泥土之中，陨石砸入土中约60cm，坠地后立刻被浮土掩埋．大约在15时前后，新西村居民区先后发现了三处降落的陨石．
这些陨石呈不规则多面体，其表面因与大气层摩擦生热而出现一层黑色碳化层．陨石现收藏在松原市扶余区博物馆内．经吉林省地质研究所高级工程师刘劲鸿等现场肉眼鉴定，这四块陨石属石质陨石雨类，推测形成年龄在45亿年至47亿年间（铁的密度约是7.9×103㎏／m3，g取10m／s2）．
根据上述报道及相关的数据，讨论以下问题：
（1）从哪方面可以推测这些陨石属石质陨石而不属于铁质陨石
（2）估计陨石下落的平均速度比声速大还是比声速小 说明原因．
（3）已知陨石砸入土中深约60cm，若陨石到达地面时的动能约为6.0×103J，落地时速度方向与水平地面成60°角，求陨石受到地面的平均阻力．
解析与答案：（1）陨石平均密度：＝ ，因陨石呈不规则多面体，所以陨石的实际密度可能性在2.0×103～3.0×103kg／m3之间，即密度小于铁的密度，可判断为石质陨石，而不属铁质陨石．
（2）小于声速．
（3）f≈8.9×103N
2．（2001北京朝阳）如下图3－9（a）所示，是人造地球卫星两条轨道示意图，其中a是地球同步卫星的轨道，b是极地卫星的轨道（轨道平面与赤道所在平面垂直）．
若已知地球的质量和半径分别为M和R，地球的自转周期为T，万有引力恒量为G．则地球同步卫星距地球表面的距离为______.
图3－9
2001年4月1日，美国一架军用侦察机在我国空域侦察飞行时，将我一架战斗机撞毁，导致飞行员牺牲，并非法降落在我国海南岛，激起我国人民的极大愤慨．上图3－2－1（b）是在海南岛上空拍摄的停在海南棱水机场美机的情形，假如此照片是图（a）所示中的两种卫星之一拍摄的，则拍摄此照片的卫星是______.简要说明你的判断理由：____________．
解析与答案：
极地卫星 此照片是在海南岛上空拍摄的，地球同步卫星不可能在海南岛上空，极地卫星可以经过海南岛上空.
3.（2002北京海淀）1999年11月、2001年1月、2002年3月，我国三次成功发射了“神舟”号载入航天试验飞船，飞船绕地球飞行一段时间后，飞船的返回舱均安全回收，这标志着我国的航天技术已居世界先进行列．请回答下列有关问题：
（1）载入航天飞船在发射升空阶段，假定在刚离开地面后的一段时间内竖直向上做匀加速直线运动．设地面重力加速度为g，匀加速阶段的加速度为8g，飞船内质量为60kg的人对飞船的压力大小为_______N（计算中g取10m／S2）．
（2）在飞行过程中，宇航员所在的轨道舱和返回舱都是密封的，宇航员吸入的空气中若CO2浓度过高，会导致困乏、呼吸频率加快，严重时会引起窒息．为使二氧化碳浓度降低且在舱内保持适当的浓度，可以在舱内放入下列物质中的 _______（填序号）．
①Na2O2 ②Na2CO3 ③NaOH ④Na2O
（3）如果在舱内放置适量的绿色植物，也可以一定程度地缓解上述（2）中的问题．假设绿色植物释放了Amol的氧气，宇航员吸入这些氧气，最多可以彻底氧化分解葡萄糖______mo1．
（4）由于空气阻力作用，假设返回舱在落地前的最后阶段沿竖直方向匀速下降．若空气阻力跟速度的平方成正比，比例系数为k，返回舱的质量为m，且匀速下降区域的重力加速度为 g，则返回舱着地时的速度大小为_______；匀速下降过程中，单位时间内转化为内能的机械能为_________．
（5）今年2月，四川省农科院精心挑选的总重200g、共38个品种的植物种子，由“神州三号”载入航天飞船携带上天，在太空飞行了7天，球绕地球108圈后带回地面．这些“太空种子”是否都可以成为良种 为什么 答：__________________．
解析与答案：（1）5.4×103 （2）① （3）A／6 （4） （5）不是
4．（2001北京海淀）1986年2月20日发射升空的“和平号”空间站，在服役15年后于2001年3月23日坠落在南太平洋．“和平号”风风雨雨15年铸就了辉煌业绩，已成为航天史上的永恒篇章．
“和平号”空间站总质量137t，工作容积超过400m3，是迄今为止人类探索太空规模最大的航天器，有“人造天宫”之称．在太空运行的这一“庞然大物”按照地面指令准确坠落在预定海域，这在人类历史上还是第一次．“和平号”空间站正常运行时，距离地面的平均高度大约为350km．为保证空间站最终安全坠毁，俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安排和控制．在坠毁前空间站已经顺利进入指定的空轨道，此时“和平号”距离地面的高度大约为240km．在“和平号”沿指定的低空轨道运行时，其轨道高度平均每昼夜降低2.7km．
设“和平号”空间站正常运转时沿高度为350km圆形轨道运行，在坠落前沿高度为240km的指定圆形低空轨道运行，而且沿指定的低空轨道运行时，每运行一周空间站高度变化很小，因此计算时对空间站的每一周的运动都可以作为匀速圆周运动处理．
（1）简要说明，为什么空间站在沿圆轨道正常运行过程中，其运动速度是不变的．
（2）空间站沿正常轨道运行时的加速度与沿指定的低空轨道运行时加速度大小的比值多大 计算结果保留2位有效数字．
（3）空间站沿指定的低空轨道运行时，海运行一周过程中空间站高度平均变化多大（计算中取地球半径R＝6.4×103km,计算结果保留1位有效数字）
解析与答案：（1）空间站沿圆轨道运行过程中，仅受万有引力作用，所受到的万有引力与空间站运行方向垂直，引力对空间站不做功，因此空间站沿圆轨道运行过程中，其运动速率是不变的．
（2）不论空间站沿正常轨道运行，还是沿指定的低空轨道运行时,都是万有引力恰好提供空间站运行时所需要的向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律有空间站运行的向心加速度是a＝G空间站沿正常轨道运行时的加速度与在沿指定的低空轨道运行时加速度大小的比值是．
（3）万有引力提供空间站运行时的向心力，有G不计地球自转的影响，根据G.有GM＝R2g则空间站在指定的低空轨道空间站运行的周期为T＝s 设一昼夜的时间为t，则每昼夜空间站在指定的低空轨道地球运行圈数为n＝空间站沿指定的低空轨道运行时，每运行一周过程中空间高度平均减小h＝2.7km/n＝2.7km/17＝0.2km
5．（试题研究）俄罗斯“和平号”空间站在人类航天史上写下了辉煌的篇章，因不能保障其继续运行，将其定点坠入太平洋．设空间站的总质量为m，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动．坠落时地面指挥系统使空间站在极短时间内向前喷出部分高速气体，使其速度瞬间变小，在万有引力作用下下坠．设喷出气体的质量为，喷出速度为空间站原来速度的37倍，坠入过程中外力对空间站做功为W．求
（1）空间站做圆周运动时的线速度．
（2）空间站落到太平洋表面时的速度（设地球表面的重力加速度为g，地球半径为R）．
解：根据万有引力定律和题中的信息
①
根据动量守恒定律
m ②
由动能定理
W＝ ③
又 ④
联立①②③④求得
6．（2002海淀）太空被称为是21世纪技术革命的摇篮，摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质；拨开大气层的遮盖，更直接地探求字宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会．
“神舟号”飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，尽管这两次发射并没有宇航员上天，但模拟结果仍使官员们能够宣布将在21世纪初正式实现我国自己的载入航天行动，并提出了载入飞船——太空实验室——空间站的三部曲构想．
（1）在国际空间站轨道上能观察到70％的地球表面，相当于90％的地球人口的生活区域．利用遥感技术还可勘测地热、监视森林火情、估计农作物的长势和收成、预报台风和寒潮等．遥感技术所应用的电磁波主要是 （ ）
A．无线电波 B．红外线
C伦琴射线 D．紫外线
（2）某宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站 （ ）
A.只能从较低轨道上加速
B．只能从较高轨道上加速
C．只能从与空间站同一高度的轨道上加速
D．无论在什么轨道上，只要加速都行
（3）假如你是一名乘宇宙飞船正在环绕地球轨道上飞行的宇航员，试设计一种实验方案测量自己的质量．
要求说明：①需要哪些器材 ②需要应用什么公式 ③怎样进行测量
解析与答案：（1）B （2）A
（3）①细绳1根，刻度尺和已知质量为m的小球；
②利用动量守恒MV＋mv＝0；
③把绳的两端分别与人和小球相连，人手握住小球，把小球朝前方掷出去，到绳子拉直时，测出球向前的位移s1和人后退的位移s2，则由动量守恒定律MV＋mv＝0，可知．
7．（2002北京朝阳）1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现，在真空条件下用 射线轰击铍（Be）时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来．并且被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止，碰撞过程中没有机械能的损失．已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于1∶14．
（1）写出 射线轰击铍核的核反应方程．
（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是 射线，而是由中子组成．
解析与答案：（1）核反应方程是
（2）由①可知，由于该射线在任何方向的磁场中都不发生偏转，因此该射线不带电，是由电中性的粒子流组成的．
由②可知，由于射线是光子流，而该射线速度不到光速的十分之一，因此它不是射线．
设组成该射线的粒子质量为m，轰击氢核和氮核时速度为v．由于碰撞过程中没有机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性正碰，设与氢核发生弹性正碰后粒子速度变为v1，与氮核发生弹性正碰后粒子速度变为v2.根据动量守恒和机械能守恒，在打出氢核的过程中，有
解得
同理，在打出氮核的过程中，有mv＝mv2＋MNvN，
， 解得
根据VN、VN的表达式及，解得
8．（2002北京海淀）2001年1月10日，我国航天试验飞船“神舟二号”成功发射，“神舟二号”从中国酒泉卫星发射中心升空，采用国产新型“长征”运载火箭，将重达8.4t的飞船送至预定轨道，在运行中进行了预定的空间科学实验．它标志着我国航天事业迈出了重要的步伐，是我国航天史上的重要里程碑．
“神舟二号”飞船采用20MHz的频率向地面测控站发出无线电信号，报告飞行的速度、位置、姿态以及各种试验情况．“神舟二号”在太空遨游了七天后，姗姗降落在我国的内蒙古大草原，消息传来，举国欢庆．
这次飞行试验取得了丰硕成果，包括空间遥感、环境监测
以及空间材料、生命科学、天文和超重失重等科学试验，取得了大量翔实的数据，为我国载入航天试验提供了充分的技术资料．“神舟二号”飞船的试验成功，再一次表明，中国人民完全有能力独立自主攻克尖端技术，在世界高科技领域占有一席之地．
（1）假定飞船速度为7.72×103m／s，沿离地面高度300km的圆轨道运动，轨道半径为______；其运行周期为______min；在该高度处的重力加速度为______．（已知地球半径为 6.4×103krn，地球质量为6.0×1024㎏，万有引力恒量G＝6.67× 10－11N·m2／kg2）
（2）在太空中生长的植物，根失去了向地生长，茎失去了背地生长的特性是因为______．地面生长的植物，根向地生长，茎背地生长体现了生物具有______的特征，因而能够_____周围的环境．
（3）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的飞行器中会处于完全失重状态，下列说法正确的是 （ ）
A．宇航员不受重力作用
B．宇航员受平衡力作用
C．重力正好作向心力
D．宇航员不受任何力作用
（4）在宇宙飞船的实验室里，不能使用的仪器有 （ ）
A．比重计 B．水银气压计
C．天平 D.水银温度计
（5）飞船返回地球时，为保护返回舱内的仪器不受损，在靠近地面时会放出降落伞进行减速，若返回舱离地面4km时，速度的方向竖直向下，大小为200m／s，要使返回舱最安全最理想着陆，则降落伞产生减速加速度是多大（设放出降落伞后返回舱做减速运动）
（6）将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究，如植物种子经太空返回地面种植，往往能得到新的变异特性，这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_____辐射后，其______发生变异．现在一般把这种育种方式称为_______.
（7）航天飞船可用金属铝和高氯酸铵混合物作为固体燃料，加热铝粉使其氧化放出大量热量，促使高氯酸铵分解，1mol该物质可产生2mol水蒸气和1mol氧气，其他均以单质形式出现，因而产生巨大的推动力．写出上述两个化学方程式．
解析与答案：本题以我国成功发射的“神舟二号”飞船为背景立意命题，问题涉及物理、化学、生物等学科内容，是道理科综合试题，考查的知识点有：飞船运行的速度、高度、加速度、失重、超重、动力来源、诱变育种等，题型设计上注意情景创设，注意激发学生思维的创造性，注重与我国的科技发展巧妙结合．本题对如何解决理科综合试题有一定启迪作用．
（1）飞船绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，轨道半径：
（2）失去了重力的作用；应激性；适应.
（3）宇航员只受重力作用，提供他做圆周运动的向心力.
（4）由于在宇宙飞般里处于失重状态，所以不能用的仪器有比重计、水银气压计和天平.
（5）由匀变速直线运动的规律（着地时速度为零），可得.
（6）植物种子经太空中的宇宙射线辐射后，遗传物质（或基因）发生变异，这种育种方式叫诱变育种．
（7）4Al＋3O2 2AL2O3＋Q
2NH4ClO4（固） N2＋Cl2＋2O2＋4H2O（气）
答案：（1）、（2）见解析（3）C （4）ABC （5）－5m/s2 （6）（7）见解析
9．（2003江苏）2002年12月30日，我国成功发射了“神舟四号”飞船，飞船在太空运行162h，绕地球飞行108圈，飞船在运行期间，按照地面指挥中心的指令成功地实施了数百个动作，包括从椭圆轨道变换成圆轨道等．假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理．试粗略估算飞船离地面的平均高度．已知地球半径R＝6.37×106m，地球表面处的重力加速度g＝9.80m／s2．
解析与答案：设飞船飞行时间t＝162h＝5.832×105s，绕地球飞行圈数N＝108圈，周期飞船质量为m，离地面的平均高度为h，地球质量M．由万有引力定律和牛顿第二定律，得
由上述各式可解得
代入有关数据得
10．（2003天津）今年3月，我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气．现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景：为竖直向上的风速，沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中（不动）．这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v竖直向下运动时所受的阻力．此阻力可用下式表达f＝a其中， 为一系数，A为沙尘颗粒的截面积，为空气密度．
（1）若沙粒的密度kg／m3，沙尘颗粒为球形，半径r＝2.5×10－4m，地球表面处空气密度＝1.25㎏／m3, ＝0.45，试估算在地面附近，上述的最小值1.
（2）假定空气密度 随高度h的变化关系为＝0（1－Ch）其中为h＝0处的空气密度，C为一常量，C＝1.18×10－4m－1，试估算当＝9.0m／s时扬沙的最大高度（不考虑重力加速度随高度的变化）．
解析与答案：（1）在地面附近，沙尘扬起要能悬浮在空中，则空
气阻力至少要与重力平衡， 即 ①
式中m为沙尘质量， ②
而 A＝ ③
上述三式联立解得 ④
代入数据，得 ⑤
（2）用分别表示v＝9.0m/s时扬沙到达的最高处的
空气密度和高度， 则有 ⑥
此时，式①应为 ⑦
联立②③⑥⑦式，可解得
代入数据，得h＝6.8×103m
【现代科技信息迁移】
1．（2003南京联考）由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流．海流中蕴藏着巨大的动力资源．据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109kW．早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来．目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为 1500kW的磁流体发电机．
图3－10
如图3－10所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S＝1×103m2，板间相距d＝100m，海水的电阻率，在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B＝0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v＝5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差．
（1）达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高
（2）由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少
（3）若用此发电装置给一电阻为20的航标灯供电，则在 8h内航标灯所消耗的电能为多少
解析与答案：（1）由左手定则得：N板电势较高．
（2）当海水中流动的带电离子进入磁场后，将在两板之间形成电势差，当所受到的电场力F与洛伦兹力f相平衡时达到稳定状态
即：，内阻
代入有关数据得 电动势 E＝50V ①
内阻 ②
（3）消耗的电能W＝I2Rt ③
电路中的电流 ④
由①、②、③、④式及代入有关数据得W＝3.6×106J
2．（湖北八校联考）一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1元电荷，即q＝1.6× 10－19C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等．
图3－11
在—次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab＝1.0×10－2m`长bc＝4.0×10－2m厚h＝1.0×10－3m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B＝2.0T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0A的电流，如图3－11所示，由于磁场的作用，稳定后，在沿宽度方向上产生1.0×10－5V的横向电压．
（1）假定载流子是电子，a、b、两端中哪端电势较高
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大
（3）这块霍尔材料中单位体积内的载流子个数为多少
解析与答案：（1）bc端高
（2）稳定时载流子，在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡
3．（广东、河南高考题）如下一系列核反应是在恒星内部发生的：
其中p为质子， 为 粒子，e＋为正电子，为一种中微子．已知质子的质量为mp＝1.672648×10－27㎏． 粒子的质量ma＝6.644929×10－27㎏，正电子的质量为me＝9.11×10－31㎏，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速c＝3.00×108m/s．试计算该系列核反应完成后释放的能量．
解析与答案：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为
设反应后释放的能量为Q，根据质能关系E＝mc2和能量守恒得
代入数值可得释放的能量
4．（黄冈市重点中学交流题）在研究长度为l、横截面积为 S，单位体积内自由电子数为n的均匀导体中有电流的流动时,在导体两端加有电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子（e－）受匀强电场作用而加速，并和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示为是kv（k是常数）．
（1）电场力和碰撞阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时速率v是多大 从以下四个答案中选取一个正确答案 （ ）
A.
（2）设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是______.
（3）试求该导体的电阻大小（请用是k、l、n、S、e表示）．
解析与答案：
①,②，联立解得.
【跨学科知识信息迁移题】
1．（黄冈调考）试计算某沉箱工人长时间在270m深的水中，然后返回水面时血液中释放出N2的体积．已知在一定温度时一定体积的液体所能溶解的气体质量与该气体的分压成正比，即V＝k p/p0（p0为标准大气压）．人在正常体温时，N2的收系数 ＝0.012，成年男子平均的血液体积是为k为3.2dm3；空气中含氮量为78％．
解析与答案：已知在水面时：
而在水面下时：
在空气中，血液里所释放出的氮气体积应为
VN2＝1003.49×0.78＝782.78（cm3）＝0.783（L）．
2．（2001理综）随着工业化程度的提高以及世界范围内的人工采伐使森林面积锐减，导致大气中CO2浓度迅速增加；同时生物的新陈代谢也产生大量CO2大气中的CO2对来自太阳的短波辐射几乎不吸收，因而地表能受到太阳的辐射而增温；另一方面对从地表射向太空的长波，特别是红外辐射有强烈的吸收作用，从而阻碍了地球向太空辐射能量．
（1）人们习惯上把大气以CO2为主的气体所产生的效应称为 （ ）
A光热效应 B．光气效应
C温室效应 D．光电效应
这种效应会使__________.
（2）大量采伐森林会使大气中CO2：浓度增加的原因是________.写出植物这种作用的总反应表达式：___________.
（3）为了减缓大气中CO2浓度的增加，除了植树造林外，主要有效可行的措施还有
等．
A．优化能源结构
B．减少地球上的生物，因为它们的新陈代谢要产生大量CO2
C．利用化学方法回收空气中的CO2
D．对燃料及燃烧进行优化处理
E．将燃油汽车改为燃液化气汽车
F．降低工业化程度
（4）植树造林不仅可以减少空气中的CO2，还可防止水土流失，防风固沙减少灾害等．风沙的移动会带来很多灾难，而它又与风速有关．森林对风有很好的减速作用．若两地间风速差的平方与两地距离的次方成正比，比例系数k，若风吹到林区时速度为30m/s，要求减弱5m/s，则林区的宽度为多少米 此时风的能量减少为原来的多少倍（设空气密度恒定）
解析与答案：本题以近年来大家比较多地关注的环境问题和大气中以CO2为主体的气体所产生的“温室效应”为出发点，结合平时所学的一些理论知识并以此来考查同学对所学知识的了解程度和综合运用能力，以及分析问题、解决问题的能力．
测试的知识点有：①光的电磁理论及热辐射（红外线的热效应）．②生物化学作用，特别是绿色植物光合作用及其对自然界和对人类生活环境改善的重要性．③人类对能源的利用．④物理学中物体具有的能与哪些因素有关（本题中为运动物体具有的能与何因素有关）．
（1）二氧化碳的这种使短波进入而阻止长波逸出的单向阀门作用，类似温室玻璃的作用，所以习惯上称“温室效应”．地球吸收了太阳的辐射热之后温度有所升高，但表面温度仍较低，所以主要以红外光的形式向外辐射热，又被CO2吸收而不能射向太空，减缓了热量散失，这种作用如同将地球置入一大温室中，所以会使全球气温上升而使“全球变暖”．
（2）森林以绿色植物为主．绿色植物光合作用吸收大量的CO2，使大气中CO2量减少，而大量采伐使这种作用减弱，CO2的吸收减少减缓，而CO2的产生仍在持续，所以采伐森林会使CO2浓度增加．
（3）需要对能源及能源结构，和燃料的成分及燃烧的产物有所了解．另外对方法的可行性还要加以考虑，如B、C两选项．对F选项其事实应发展工业增加科技应用．对E选项在本题中其燃烧产物仍为CO2气体，不能减缓CO2浓度增加，只是其环保效果好，不产生SO2气体．
（4）第一小题纯数学计算，第二小题应考虑到风速减小，同时质量也减少，所以能量（主要为动能）应与速度的三次方成正比．
答案：（1）C 全球变暖（或意思对即可）
（2）植物光合作用吸收的CO2量减少了
6CO2＋12H2O
（3）A、D
（4）①由题意设林区宽为s，则（30—5）2＝ks
②设单位时间吹到同一面上风的质量为m，则m数值上等于，
而
所以其能量之比正比于速度的三次方，即能量减少为原来的
【研究性试题】
1．（南京市高三第一次质量调研）2000年10月10日，瑞典皇家科学院将化学最高荣誉授予美国加利福尼亚大学物理学家艾伦·黑格、宾夕法尼亚大学化学家艾伦·麦克迪尔米德和日本筑波大学化学家白川英树，以表彰他们研究导电有机高分子材料的杰出成就．目前此类材料已在紧凑电容器、计算机抗电磁屏幕、智能窗、高分子发光二极管等方面得到广泛应用．请仔细阅读下面材料，并回答问题．
（1）有机导电高分子材料的典型代表是聚乙炔，它是在惰性气体保护下的甲苯中加入催化剂，然后冷却到—78℃，通入乙炔而生成，试以电石为主要原料，写出制取聚乙炔的化学反应方程式。
（2）根据聚乙炔的结构推断，下列有机高分子材料可作为导电材料的是 （ ）
（3）虽然聚乙炔具有金属的外观，但它仍然不是像金属一样的导体．研究中发现，如果在聚乙炔中掺入碘，会发生如下反应：
掺碘的聚合物类似于一种盐，但是与I3不同，而是一种可移动电荷的载体，掺杂后的聚乙炔，具有与铜同样数量级的电导率（大于107s／m）．如果在聚乙炔中掺人钠，也有同样的效果，试写出掺钠的化学方程式．
（4）乙炔用氯化镍、戊二酮络镍等镍化合物作催化剂，在四氢呋喃溶液中可聚合生成环辛四烯，而环辛四烯以烷基钛络合物作催化剂，也可聚合成聚乙炔，试写出此过程的化学方程式．
（5）在测定聚乙炔的电阻率实验中，取长约0.8m，直径约 0.5mm的聚乙炔，粗略测得其电阻值大约在40～50Ω之间，实验步骤如下：
I．用米尺测量聚乙炔的长度，测三次，求出其平均值为 L．在聚乙炔三个不同的位置上用 测量直径，求出平均值为d．
Ⅱ．用伏安法测定其电阻值R，手边现有下列器材可供选择：
器村 代号 规格
电池组 E 电动势9V，内阻约0.5Ω
电压表 V 量程0～10V，内阻20kΩ
毫安表 A1 量程0～50mA，内阻约20Ω
毫安表 A2 量程0～300mA，内阻约4Ω
滑动变阻器 R1 阻值范围0～100Ω，额定电流1A
滑动变阻器 R2 阻值范围0～1700Ω，额定电流0.3A
开关 S
导线
根据选择的器材进行电阻测定，画出测定其阻值的电路图，并在图中标出所选器材的代号．
如通过上述方法测出了L、d和R，则聚乙炔的电阻率为
解析与答案：（1）根据有机化学知识．电石遇水生成乙炔．而导电材料聚乙炔的合成，可联系课本中聚乙烯的合成，通过知识的迁移而进行模仿，以此得方程式为
（2）根据上题所得聚乙炔的结构简式知，导电有机高分子材料必须具有间隔的单双健．分析四个选项，只有C符合．
（3）在聚乙炔中掺碘，由于碘的夺电子性，使得导电聚合物带正电．如果掺钠，由于钠易失电子，将使得导电聚合物带负电，同样可获得移动电荷．其掺钠的方程式为：
（4）根据题设过程得化学方程式为
（5）电阻率的测定是物理中的重要实验之一，为了减少测量误差，要求长度测3次，取平均值，聚乙炔导线用螺旋测微器（精确到0.01mm），在三个不同位置，同一位置取不同方位，测其直径，取平均值．本实验中被测聚乙炔的阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法，若内接，电压表示数偏大，误差较大．再看提供的材料，电池组1个（9V），则通过电路的电流范围 180mA＜＜225mA，以此选毫安表A2．滑动变阻器R2阻值范围太大，不易控制，而且0～1700Ω与40～50Ω相比较，滑动变阻器分压太多，影响了电压表的读数，故选用滑动变阻器R1（0～l00Ω）．其实验电路如图3－12所示，将测得的L、d和R代入公式，R＝，得聚乙炔的电阻率为
图3－12
评注：有关诺贝尔奖方面的知识在高考试卷中的设题．是近几年高考中的重点内容．该题以高分子导电材料一聚乙炔为线索，通过聚乙炔的制取、掺杂及电阻率的测定等一系列问题，引导考生借鉴中学理科知识，依据题中信息，通过知识的迁移与重组，发散与创新去思考、去答题．
2．（江苏省南通市高三第一次调研考试）喷墨打印机的结构简图如图3—13所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10—5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体．无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．
图3－13
设偏转板板长1.6cm，两板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm．若一个墨汁微滴的质量为1.6×10－10kg，以 20m／s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V，若墨汁微滴打到纸上点距原射人方向的距离是2.0mm．求这个墨汁微滴通过带电室带的电荷量是多少 （不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性．）为了使纸上的字体放大 10％，请你分析提出一个可行的方法．
解析与答案：带电微漓的电荷量设为q，进入偏转电场后做类平抛运动，离开电场后沿直线打到纸上，距原人射方向的距离为
Y＝。
代人数据可得，q＝1.25×10－13C
由上式可知，Y与U成正比，可以提高偏转板间的电压U到8.8×103V，实现放大字体10％；由上式可知，Y与成正比，因此也可以增加偏转板与纸的距离L，＝3.6cm，实现放大字体10％．
3．雷雨闪电是常见到的自然现象，请你针对雷雨闪电这一自然现象提出三个与物理有关的问题（只提出问题，不需要解答）．
解析与答案：①云团中的电荷是如何产生的 ②闪电与雷鸣是同时发生的吗 ③闪电中释放的电能能利用吗 ④闪电的温度有多高 ⑤能否根据闪电和雷鸣的时间差测出闪电距我们多远 等等．
4．如图3—14所示是家用，电冰箱的压缩启动装置的电路图，其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子．由于家用电冰箱电源是单相正弦交流电，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的分路中串联有一个PTC元件．PTC元件是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机正常转起来以后，PTC元件温度较高，启动绕组电流很小．针对上述材料，请你提出两个与物理有关的问题（只提出问题，不需要做出解答）．
图3－14
解析与答案：①电冰箱电动机启动时电流大还是正常工作时电流大 ②启动绕组分路中串联PTC元件的目的是什么 ③电冰箱电动机正常工作时启动绕组去掉是否有影响 ④电冰箱启动绕组耗电功率是变化的吗 等等．
5．（江苏省调研考试）对于“用单摆测定重力加速度”实验，若把均匀小球换成不规则小石块，则无法直接测出摆长。为此你将如何利用它根据单摆周期公式测得重力加速度呢 请简略地写出你的实验方案．
解析与答案：测出摆线长度为l1，设摆线下端至小石块重心的距离为x，则周期 改变摆线长度为l2，则周期 二式消去x 得
6．（上海高考）现有一电阻箱，一个开关，若干导线和一个电流表，该电流表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电流表内阻很小，电流表量程符合要求，电源内阻约为几欧）．
（1）要求：画出实验电路图．
（2）简要写出完成接线后的实验步骤．
（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式：r＝ 。
解析与答案：（1）实验电路图如图3－15
（2）调电阻箱阻值为R1，读出电流表指针偏转格数N1，调电阻箱阻值为R2，读出电流表指针偏转格数 N2。
图3－15
（3）r＝
7．（2001上海理）目标：III－5a、5b－C
上海市中学开展研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展，起了积极作用，在学习过程中，学生兴趣盎然．下面列出了学生三个研究性课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态分析
课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究
课题三：上海地区降雨酸度的调查研究．
（1）写出所选课题名称：并简述选题理由： 。
（2）简述你的研究计划与研究方法： 。
（3）确定最终课题研究的成果形式是： 。
解析与答案：．以课题二为例说明：
（1）课题名称：上海地区太阳能利用的可行性研究．选题理由：课题意义（如：促进新能源的推广和使用）、兴趣、具备一定研究条件等．
（2）计划：①确定调查内容进行调查（采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法）．
②设计实验方案进行测试．
③数据分析，撰写报告．
（3）方法：①调查：
A．市场上太阳能利用装置的种类、性能、价格、普及情况．
B．市民对太阳能利用的认识、态度．
C．上海利用太阳能的有利条件和不利因素．
D．当前开发利用太阳能的最新技术及发展趋势．
②测试：
A．上海地区（市区、郊区）各季节日光照射情况
B．某些太阳能利用装置的性能．
（4）课题成果：论文、调查报告、太阳能利用装置的设计、设想等．
评注：该试题考核了考生在研究性学习中，进行课题研究．设计的能力，并且具有一定的开放性，是典型的研究性试题．
叶绿体
同课章节目录