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2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 專題十七 高考物理新題型 復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1．學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決新情境下的各種物理問(wèn)題 2．在較為復(fù)雜的場(chǎng)景下會(huì)對(duì)信息進(jìn)行正確地篩選和加工 專題訓(xùn)練 1．如圖是一種光電計(jì)數(shù)裝置的原理圖，被計(jì)數(shù)的制品放在傳送帶上，光源安裝在傳送帶的一側(cè)，光電計(jì)數(shù)裝置安裝在傳送帶的另一側(cè)，每當(dāng)傳送帶上有一個(gè)制品通過(guò)時(shí)，光線被擋住，電磁鐵放開(kāi)銜鐵，計(jì)數(shù)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)一齒，計(jì)數(shù)器自動(dòng)地把制品數(shù)目記下來(lái)。 （1）說(shuō)明這種計(jì)數(shù)裝置的工作原理。 （2）光電計(jì)數(shù)裝置，實(shí)際上是一個(gè)用光控制的繼電器，叫做光控繼電器。光控繼電器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用很多，例如可用來(lái)控制航標(biāo)信號(hào)燈，使信號(hào)燈自動(dòng)地“夜亮?xí)兿ā?。?qǐng)你利用學(xué)過(guò)的知識(shí)，自行設(shè)計(jì)一個(gè)航標(biāo)信號(hào)燈的簡(jiǎn)單電路。 圖乙 圖甲 2．弦樂(lè)器小提琴是由兩端固定的琴弦產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)音的，如圖甲所示，為了研究同一根琴弦振動(dòng)頻率與哪些因素有關(guān)，可利用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，一塊厚木板上有AB兩個(gè)楔支撐著琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移動(dòng)來(lái)改變琴弦振動(dòng)部分的長(zhǎng)度，將琴弦的末端固定在木板O點(diǎn)，另一端通過(guò)滑輪接上砝碼以提供一定拉力，輕輕撥動(dòng)琴弦，在AB間產(chǎn)生振動(dòng)。 （1）先保持拉力為150N不變，改變AB的距離L（即改變琴弦長(zhǎng)度），測(cè)出不同長(zhǎng)度時(shí)琴弦振動(dòng)的頻率，記錄結(jié)果如表1所示． 表1 長(zhǎng)度大小L /m 1.00 0.85 0.70 0.55 0.40 振動(dòng)頻率f /Hz 150 176 214 273 375 從表1數(shù)據(jù)可判斷在拉力不變時(shí)，琴弦振動(dòng)的頻率f與弦長(zhǎng)L的關(guān)系為_(kāi)________。 （2）保持琴弦長(zhǎng)度為0.80m不變，改變拉力，測(cè)出不同拉力時(shí)琴弦振動(dòng)的頻率，記錄結(jié)果如表2所示。 表2 拉力大小F /N 360 300 240 180 120 振動(dòng)頻率f /Hz 290 265 237 205 168 從表2數(shù)據(jù)可判斷在琴弦長(zhǎng)度不變時(shí)，琴弦振動(dòng)的頻率f與拉力F的關(guān)系為_(kāi)_________。 （3）綜合上述兩項(xiàng)測(cè)試可知當(dāng)這根琴弦的長(zhǎng)為0.75m，拉力為225N時(shí)，它的頻率是_______Hz（精確到個(gè)位數(shù)）。 （4）如果在相同的環(huán)境中研究不同種類的小提琴琴弦，除了長(zhǎng)度L和拉力F以外，你認(rèn)為還有哪些因素會(huì)影響琴弦振動(dòng)的頻率? 試列舉可能的兩個(gè)因素：____________________________________________________ ________________________________________________________。 3．我國(guó)物理學(xué)家葛正權(quán)1934年測(cè)定鉍蒸汽分子的速率，其實(shí)驗(yàn)裝置主要部分如圖所示．Q是蒸汽源，E是可繞中心軸（垂直于圖平面）轉(zhuǎn)動(dòng)的空心圓筒，S1、S2、S3是靠得很近的平行窄縫。整個(gè)裝置放在真空中，若E不轉(zhuǎn)動(dòng)，分子落在P處，當(dāng)圓筒以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，分子落在處，量得轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)等于s，E的直徑為D，則這部分分子速度v=_________。（分子從Q飛行到所需時(shí)間比圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的周期?。? 4．1611年，開(kāi)普勒做比較入射角與折射角的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)計(jì)的裝置如圖所示，日光LMN斜射到器壁DBC上，BC邊緣的影子投影到底座，形成陰影邊緣HK。另一部分從DB射進(jìn)玻璃立方體ADBEF內(nèi)，陰影的邊緣形成于IG．根據(jù)學(xué)過(guò)的折射定律和幾何知識(shí)，用圖中的字母表示玻璃的折射率n=__________。 5．家庭電路的線路均有一定的電阻，所以當(dāng)家中大功率的家電（如空調(diào)、電熱器等）啟動(dòng)時(shí)，其余電燈都會(huì)突然變暗，通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)可以估測(cè)線路的電阻。 如圖所示，r表示線路上的總電阻，L為一個(gè)功率為P1的普通燈泡，為交流電壓表，R是一個(gè)功率為P2的大功率電熱器（P2P1）。 實(shí)驗(yàn)時(shí)斷開(kāi)K，測(cè)得電壓為U1，合上K測(cè)得電壓為U2，如何估算線路上的電阻？寫出估算的計(jì)算式。 6．小汽車正前方S處有一輛正在以速度v0行駛的載重卡車，此時(shí)小汽車因有急事需追趕載重卡車，于是立即通知載重卡車司機(jī)以加速度a1做勻減速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小汽車從靜止開(kāi)始以加速度a2做勻加速運(yùn)動(dòng)，試求小汽車需多長(zhǎng)時(shí)間可追上載重卡車。 某同學(xué)對(duì)此題的解法為：小汽車追上載重卡車時(shí)，有，由此可求得小汽車追上載重卡車所需的時(shí)間t。 問(wèn)：你同意上述解法嗎？若同意，求出所需的時(shí)間；若不同意，則說(shuō)明理由并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果（只需列出方程即可）。 7．如圖所示，一根跨越一固定的水平光滑細(xì)桿的輕繩，兩端各系一個(gè)小球。球a置于地面，球b被拉到與細(xì)桿同一水平的位置。在繩剛拉直時(shí)放手，使球b從靜止?fàn)顟B(tài)向下擺動(dòng)。設(shè)兩球質(zhì)量相等，則球a剛要離地時(shí)，跨越細(xì)桿的兩段繩之間的夾角為多大？（已知圖中Ob段的長(zhǎng)度小于Oa段的長(zhǎng)度） 8．1915年，愛(ài)因斯坦把相對(duì)論推廣到非慣性系，這就成為通常所說(shuō)的廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論的一個(gè)重要基礎(chǔ)就是等效原理，由等效原理可以得出一個(gè)結(jié)論：光束在引力場(chǎng)中加速的方式與質(zhì)量較大的物體在引力場(chǎng)中加速的方式相同。例如，當(dāng)接近地球表面時(shí)，光束會(huì)以重力加速度g向地面下降。試從光量子的觀點(diǎn)出發(fā)，討論在地面附近的重力場(chǎng)中，由地面向離地面距離為L(zhǎng)處的接收器發(fā)射頻率為的激光與接收器接收到的頻率之間的關(guān)系。 9．試估算全世界每年的降水量（已知地表的太陽(yáng)能平均吸收常數(shù)為K＝630Jm2s–1。設(shè)水的汽化熱為l，水在20℃時(shí)的汽化熱為l＝2.441106J/kg，即1kg、20℃的水全部汽化為水蒸氣所需要吸收的熱量為2.441106J/kg，地球半徑為R＝6400km）（結(jié)果保留一位有效數(shù)字） 10．經(jīng)過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，雙星系統(tǒng)有兩個(gè)星體構(gòu)成，其中每個(gè)星體的線度都遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離。一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)處理．現(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光度學(xué)測(cè)量確定，該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是M，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線的中點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。 （1）試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期。 （2）若實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期性為，：＝1：，(N>1)。為了解釋與的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能有一種望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的暗物質(zhì)，作為一種簡(jiǎn)化模型，我們假定在這兩個(gè)星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著這種暗物質(zhì)，而不考慮其他暗物質(zhì)的影響，試根據(jù)這一模型和上述觀測(cè)結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)的密度。 11．在納米技術(shù)中需要移動(dòng)或修補(bǔ)原子，必須使在不停地做熱運(yùn)動(dòng)（速率約幾百米每秒）的原子幾乎靜止下來(lái)且能在一個(gè)小的空間區(qū)域內(nèi)停留一段時(shí)間，為此已發(fā)明了“激光致冷”的技術(shù)。若把原子和入射光子分別類比為一輛小車和一個(gè)小球，則“激光致冷”與下述的力學(xué)模型很類似。 一輛質(zhì)量為m的小車(一側(cè)固定一輕彈簧)，如圖所示以速度水平向右運(yùn)動(dòng)，一個(gè)動(dòng)量大小為p，質(zhì)量可以忽略的小球水平向左射人小車并壓縮彈簧至最短，接著被鎖定一段時(shí)間，再解除鎖定使小球以大小相同的動(dòng)量p水平向右彈出，緊接著不斷重復(fù)上述過(guò)程，最終小車將停下來(lái)。設(shè)地面和車廂均為光滑，除鎖定時(shí)間外，不計(jì)小球在小車上運(yùn)動(dòng)和彈簧壓縮、伸長(zhǎng)的時(shí)間。求： （1）小球第一次入射后再?gòu)棾鰰r(shí)，小車的速度的大小和這一過(guò)程中小車動(dòng)能的減小量。 （2）從小球第一次入射開(kāi)始到小車停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間。 12． 示波管、電視機(jī)顯像管、電子顯微鏡中常用到一種叫靜電透鏡，它可以把電子聚焦在中心軸上的一點(diǎn)F，靜電透鏡的名稱由此可來(lái)。它的結(jié)構(gòu)如圖所示，K為平板電極，G為中央帶圓孔的另一平行金屬板，現(xiàn)分別將它們的電勢(shì)控制在一定數(shù)值（圖中的數(shù)據(jù)的單位為V，其中K板的電勢(shì)為120V，G板的電勢(shì)為30V）。根據(jù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，在圖中畫出了一些等勢(shì)面，從圖中可知G板圓孔附近的等勢(shì)面不再是平面，而是向圓孔的右側(cè)凸出來(lái)的曲面，所以圓孔附近右側(cè)的電場(chǎng)不再是勻強(qiáng)電場(chǎng)，問(wèn)： （1）你能畫出電場(chǎng)線的大致分布嗎? （2）分析靜電透鏡為何對(duì)白K電極出發(fā)的電子束有會(huì)聚作用。 （3）一個(gè)電子自K電極以一定的速度出發(fā)，運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)(電勢(shì)為30.1V)的過(guò)程中，電子的加速度如何變化?電場(chǎng)力做了多少功? 電勢(shì)能改變多少?（設(shè)電子電量C） 13．如圖甲所示是一種測(cè)量血壓的壓力傳感器在工作時(shí)的示意圖。薄金屬片戶固定有4個(gè)電阻Rl、R2、R3、R4（如圖乙），左邊是它的側(cè)面圖，這4個(gè)電阻連接成電路如圖丙所示，圖甲 試回答下列問(wèn)題： （1）開(kāi)始時(shí)金屬片中央O點(diǎn)未加任何壓力，欲使電壓表無(wú)示數(shù)，則4個(gè)電阻應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系? （2）當(dāng)O點(diǎn)加一個(gè)壓力F后發(fā)生形變，這時(shí)4個(gè)電阻也隨之發(fā)生形變，形變后各電阻大小如何變化? （3）電阻變化后，電路的A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)電壓高?它為什么能測(cè)量血壓? 圖丙 圖乙 14．一個(gè)模擬發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組，水平金屬導(dǎo)軌和豎直金屬導(dǎo)軌相連接，處在B1=B2=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab和cd可以沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng)，兩棒都是長(zhǎng)l＝0.5m，質(zhì)量m＝10g，電阻R=0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。為了使cd棒以v2＝2m/s的速度勻速豎直上升，ab必須以多大速度v1滑動(dòng)？砝碼的質(zhì)量應(yīng)為多少？（g取10m/s2） 15．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太空中射線一般都是從很遠(yuǎn)的星體放射出來(lái)的，當(dāng)射線爆發(fā)時(shí)，在數(shù)秒鐘所產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于太陽(yáng)在過(guò)去一百億年所發(fā)出的能量總和的一千倍左右，大致上等于太陽(yáng)全部靜質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的能量的總和．科學(xué)家利用超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)射線爆發(fā)的狀態(tài)進(jìn)行了模擬，經(jīng)過(guò)模擬，發(fā)現(xiàn)射線爆發(fā)是起源于一個(gè)垂死的星球的“坍塌”過(guò)程，只有星球“坍塌”時(shí)，才可以發(fā)出這么巨大的能量．已知太陽(yáng)光照射到地球上大約需要8min時(shí)間，由此來(lái)估算：宇宙中，一次射線爆發(fā)所放出的能量(Nm2／kg2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 16．1951年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”。所謂“電子偶數(shù)”，就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)形成相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。已知正、負(fù)電子的質(zhì)量均為me，普朗克常量為h，靜電力常量為k。 （1）若正、負(fù)電子是由一個(gè)光子和核場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的，且相互作用過(guò)程中核場(chǎng)不提供能量，則此光子的頻率必須大于某個(gè)臨界值，此臨界值為多大？ （2）假設(shè)“電子偶數(shù)”中，正、負(fù)電子繞它們質(zhì)量中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r、運(yùn)動(dòng)速度v及電子的質(zhì)量滿足玻爾的軌道量子化理論：，n=1，2，…，“電子偶數(shù)”的能量為正負(fù)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢(shì)能之和，已知兩正負(fù)電子相距L時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能為。試求n=1時(shí)“電子偶數(shù)”的能量。 （3）“電子偶數(shù)”由第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出光子的波長(zhǎng)為多大？ 《高考新題型專題》參考答案 1．略 2．（1）頻率f與弦長(zhǎng)L成反比 （2）頻率f與拉力F的平方根成正比 （3）245Hz （4）在上述相同的環(huán)境中，影響弦振動(dòng)頻率還可能與弦本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，如弦的半徑（即直徑、粗細(xì)等）或弦的材料（即密度、單位長(zhǎng)度的質(zhì)量等）。 3． 4． （注：） 5．L的電阻很大，電流很小。因此對(duì)線路上的影響，可以不計(jì)。合上K接入R時(shí)，由于R的電阻很小，電流很大，這時(shí)L的電流也可以略去不計(jì)。 r＝(U1－U2)U2/P2 6．不同意。因?yàn)檩d重汽車有可能在t時(shí)刻前就已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)。本題應(yīng)分三種情況討論：由于載重卡車經(jīng)時(shí)間停下，在這段時(shí)間內(nèi)小汽車的位移為， （1）若＞，則小汽車在載重卡車停下前追上，有 （取小于的解） （2）若＜，則小汽車在載重卡車停下后追上，有 （3）若＝，則小汽車在載重卡車剛停下時(shí)追上，則上述兩個(gè)方程均可。 7． 8． 9．11018kg 10．（1） （2） 11．（1） （2） 圖乙 圖甲 12．（1）電場(chǎng)線的大致分布如圖甲所示。 （2）假設(shè)由電極K水平向右發(fā)射的電子束穿出圓孔后，運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)方向放大至如圖乙所示，而電子受到的電場(chǎng)力F與電場(chǎng)方向相反，把F分解成水平方向和豎直方向，則電子的運(yùn)動(dòng)情況是水平方向上的減速運(yùn)動(dòng)和豎直方向上向著中心軸的加速運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性不難分析出電子束有向著中心會(huì)聚的特點(diǎn)，并可以聚焦在中心軸上的一點(diǎn)F，靜電透鏡的名稱由此而來(lái)。 （3）J 13．（1） （2）R1、R4增大，R2、R3減小 （3）A點(diǎn)電壓高；電阻增大，電壓降增大，電阻減小，電壓降減小，所以A點(diǎn)電壓將高于B點(diǎn)，血壓越高，壓力F越大，金屬片形變?cè)斤@著，電阻變化越大，因而電壓表示數(shù)越大，于是就能根據(jù)電壓表示數(shù)的大小來(lái)測(cè)量血壓的高低了。 14．2.4m/s 0.01kg 15．J 16．（1） （2） （3）