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專題40 物理學史和物理方法 一．選擇題 1．【浙江省2019屆仿真模擬】2018年3月14日，英國劍橋大學著名物理學家斯蒂芬威廉霍金逝世，享年76歲，引發(fā)全球各界悼念。在物理學發(fā)展的歷程中，許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程，為物理學的建立作出了巨大的貢獻。在對以下幾位物理學家所做的科學貢獻的敘述中，不正確的是(　　) A．卡文迪許將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出萬有引力定律，并測出了引力常量G的數(shù)值 B．根據(jù)玻爾理論，原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時將釋放出核能 C．布拉凱特利用云室照片發(fā)現(xiàn)，粒子擊中氮原子形成復核，復核不穩(wěn)定，會放出一個質(zhì)子 D．愛因斯坦的光子說認為，只要增加光照時間，使電子多吸收幾個光子，所有電子最終都能躍出金屬表面成為光電子 【參考答案】ABD 2. （2019廣東惠州第一次調(diào)研）下列說法正確的是 A．伽利略的理想斜面實驗說明了“力是維持物體運動的原因” B．采用比值定義法定義的物理量有：電場強度，電容C，加速度a C．庫侖通過實驗得出了庫侖定律，并用扭秤實驗最早測量出了元電荷e的數(shù)值 D．放射性元素發(fā)生一次β衰變，新核原子序數(shù)比原來原子核序數(shù)增加1 【參考答案】 D 【命題意圖】本題考查物理學史、比值法定義物理量、β衰變規(guī)律及其相關(guān)知識點。 【解題思路】伽利略的理想斜面實驗說明了“力不是維持物體運動的原因”，選項A錯誤；采用比值定義法定義的物理量有：電場強度，電容C，而公式a是牛頓第二定律表達式，不是加速度定義式，選項B錯誤；庫侖通過實驗得出了庫侖定律，密立根通過油滴實驗最早測量出了元電荷e的數(shù)值，選項C錯誤；根據(jù)β衰變規(guī)律，放射性元素發(fā)生一次β衰變，新核電荷數(shù)增加1，新核原子序數(shù)比原來原子核序數(shù)增加1，選項D正確。 8．許多科學家在物理學的發(fā)展過程中做出了重要的貢獻，下列說法正確的是(　　) A．伽利略對自由落體運動的研究開創(chuàng)了實驗研究和邏輯推理相結(jié)合探索物理規(guī)律的方法 B．牛頓運動定律是研究動力學問題的基石，牛頓運動定律都能通過現(xiàn)代的實驗手段直接驗證 C．卡文迪許通過扭秤實驗，總結(jié)并提出了真空中兩個靜止的點電荷間的相互作用規(guī)律 D．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，從而拉開了人類研究電與磁之間相互關(guān)系的序幕，后來法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律 【參考答案】A 9．(多選)1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，這兩個發(fā)現(xiàn)在物理學史上都具有劃時代的意義．圍繞這兩個發(fā)現(xiàn)，下列說法正確的是(　　) A．電流磁效應的發(fā)現(xiàn)從相反的角度對法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象具有啟發(fā)意義 B．可以推斷出，在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的年代，已經(jīng)發(fā)明了電池 C．電磁感應的發(fā)現(xiàn)為大規(guī)模發(fā)電提供了理論基礎 D．電磁感應的發(fā)現(xiàn)為解釋地球磁場的形成提供了理論方向 【參考答案】ABC 【名師解析】電流產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象叫做電流的磁效應，利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象，所以選項A正確．電流的磁效應比電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)得早，而發(fā)現(xiàn)電流的磁效應時需要有持續(xù)的電流，說明當時已經(jīng)發(fā)明了電池，選項B正確．電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明大量的機械能可以通過磁場轉(zhuǎn)化為電能，所以為大規(guī)模的發(fā)電提供了理論基礎，選項C正確．解釋地球磁場的形成需要知道磁場形成的原因，電流磁效應的發(fā)現(xiàn)為解釋地球磁場的形成提供了理論方向，選項D錯誤． 10．[2018廣州市三模]下列問題的研究應用了極限思想方法的是(　　) A．在不考慮帶電體的大小和形狀時，常用點電荷代替帶電體 B．在研究復雜電路時，可用總電阻代替所有電阻產(chǎn)生的效果 C．速度v＝，當Δt非常小時可表示t時刻的瞬時速度 D．在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 【參考答案】C 二．計算題 1．（2019北京通州期中，12分）做功與路徑無關(guān)的力場叫做“勢場”，例如引力場和電場。在這類場中可以引入“場強”和“勢能”的概念來分別描述勢場中力和能的性質(zhì)。可以類比電場強度的定義，將質(zhì)點放在引力場中所受到的引力與質(zhì)量的比值定義為引力場的場強。 如圖甲所示為某勢場的場強E的大小隨x的分布，圖中E0為已知量。在該勢場中，一個質(zhì)點僅在場力作用下，以x = 0為中心，沿x軸做周期性運動。已知質(zhì)點的質(zhì)量為m，受到的場力可表示為F = kE（k為常量），場力方向平行于x軸。取x = 0點為O點。 （1）請從力和加速度的角度，分析說明質(zhì)點在區(qū)域和區(qū)域的運動性質(zhì)； （2）功是能量轉(zhuǎn)化的量度，場力做功引起勢能的變化。取O點為零勢能點。 a．請推導出勢能Ep與x的關(guān)系式，并在圖乙中畫出勢能Ep隨x變化的示意圖。 b．已知質(zhì)點的總能量為A，求質(zhì)點與O點間距離為x0（x0在運動區(qū)間內(nèi)）時，質(zhì)點的動能Ek。 【名師解析】 （2）a．在區(qū)域，質(zhì)點從O點向x軸正方向運動，場力做負功，勢能增加。 由，得，其中 （2分） 解得 同理可得，在區(qū)域，勢能 所以，勢能 （1分） 勢能Ep隨x變化的示意圖如右圖所示。 （2分） b．質(zhì)點在運動過程中動能與勢能互相轉(zhuǎn)化，能量守恒。 質(zhì)點與O點距離為x0時，勢能 根據(jù)能量守恒，動能 （3分）