2022年高三物理热点专题复习 .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载2012高三物理热点专题复习热点 1 力学知识在生产和生活中的应用点拨解疑【例题 1】目前，运动员跳高时采用较多的是背越式。若某跳高运动员质量为m，身体重心与跳杆的高度差为h，他采用背越式跳这一高度，则他在起跳过程中做的功A必须大于mgh B必须大于或等于mghC可以略小于mghD必须略小于mgh【点拨解疑 】 这是体育运动方面的一个实际问题，应仔细分析运动员过杆的细节。先是头、肩过杆，此时头肩在整个身体上处于最高位置，然后是背、臀依次过杆，此时在整个身体上依次是背、臀处于最高部位，头、肩在过杆后已下降到杆的下方，脚最后过杆，脚过杆时脚是身体的最高部位，其余部分都已过杆，且

2、都在杆的下方。总之身体的各部分是依次逐渐过杆的，而且轮到过杆的部位总是身体的最高部位，过杆时似乎身体始终软软的“挂”在杆上（只是身体上“悬挂”的点在变化）。这一情景的物理特征是：过杆时，身体的重心始终在杆的下方，运动员重力势能的增加量略小于 mgh。运动员在起跳时做的功应等于重力势能的增加量，故C 正确。点评： 该题的解答过程表明，细致的分析实际现象时间上的特征是重要的。【例题 2】人的心脏每跳一次大约输送810-5m3的血液，正常人的血压（可看作心脏压送血液的压强） 的平均值约为1.5104Pa，心跳每分钟70 次，据此估测心脏工作的平均功率为多少？【点拨解疑 】心脏挤压输送血液，这种情景下

3、功和功率的计算与以往力学中功和功率的计算很不一样，力和位移都不像常规题那么清晰。解决该题的关键是：弄清题意后，要寻找一个合适的物理模型， 然后才能运用物理规律求解。这里设想心脏跳动压送血液类似于圆柱形气缸中气体等压膨胀推动活塞对外做功的模型，且血管横截面积为S，平均血压为p，则平均压力F=pS，心脏每压送一次，血液的位移为L，对于一次跳动，由功率定义TpSLTFLTWP而每次心跳输送的血液LSV所以WWTVpP4.17060108105.154点评： 解决实际问题，寻找合适的物理模型，往往是解题的关键。因此要注意两点，一是要熟悉典型的物理模型，二是要认清实际问题的特征。根据该题结果，还可求得心

4、脏每天消耗的能量大致为JJPtWE43107.924106 .34.1。正常情况下，身材越高大，心脏每次挤压输送血液的量越大，心脏消耗能量也越多，故心脏负担越重。【例题 3 】 天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度远离我们而运动，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，不同星体的退行速度v 和它们离我们的距离r 成正比，即v=Hr ，式中 H 为一恒量，称为哈勃常数，已由天文观测测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个爆炸的大火球开始形成的，大爆炸后各星体即以各自不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心。由上述

5、理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T= 。根据近期观测，哈勃常数H=310-2m/s光年，由此估算宇宙的年龄约为年。【点拨解疑 】本题涉及关于宇宙形成的大爆炸理论，是天体物理学研究的前沿内容，背景材料非常新颖，题中还给出了不少信息。题目描述的现象是：所有星体都在离我们而去，而且越远的速度越大。提供的一种理论是：宇宙是一个大火球爆炸形成的，爆炸后产生的星体向各个方向匀速运动。如何用该理论解释呈现的现象？可以想一想：各星体原来同在一处，现在为什么有的星体远，有的星体近？显然是由于速度大的走得远，速度小的走的近。所以距离远是由于速度大，v=Hr只是表示 v与 r 的数量关系，并非表示速

6、度大是由于距离远。对任一星体，设速度为v，现在距我们为r，则该星体运动r 这一过程的时间T 即为所要求的宇宙年龄， T=r/v将题给条件v=Hr 代入上式得宇宙年龄T= 1/H将哈勃常数H=310-2m/s光年代入上式，得T=1010年。点评 ：有不少考生遇到这类完全陌生的、很前沿的试题，对自己缺乏信心，认为这样的问题自己从来没见过，老师也从来没有讲过，不可能做出来，因而采取放弃的态度。其实只要静下心来，进入题目的情景中去，所用的物理知识却是非常简单的。这类题搞清其中的因果关系是解题的关键。【例题 4】若近似的认为月球绕地球公转的轨道与地球绕太阳公转的轨道在同一平面内，且均为正圆， 又知这两种

7、转动同向，月相变化的周期为29.5 天。求：月球绕地球转一周所用的时间T。【点拨解疑 】本题涉及太阳、地球和月球在空间中的运动及位置的相对关系，需要较强的空间想象能力，画示意图能把各天体的相对关系表示的比较清楚，便于思考。我们抓住月向变化的周期为 29.5 天这一条件，画相邻的两个相同月相（而且都是满月）时，三天体的位置情况。图1 即为该示意图，图中设地球和月球的公转都是逆时针的。图中角是地球在29.5 天转过的角度，可用下式计算1.293603655.29在这 29.5 天中，月球已经绕地球转过了（360+）角因此对月球公转的周期T，可列出下面比例式3603605 .29T解得 T=27.3

8、 天点评：解有关天体物理的题，要养成画示意图的习惯，它能使各种关系变得清晰起来。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载热点 2 守恒定律在近代物理中的应用点拨解疑【例题1】 （全国高考卷）最近几年原子科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个锂离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核XAZ经过 6 次衰变后的产物是Fm253100。由此可以判定生成超重元素的原子序数和质量数分别是（）A124，529 B124，265 C112， 265 D112，277 【点

9、拨解疑 】根据题意可写出核反应方程HeFmXAZ422531006由质量数守恒，有A=253+6 4=277 由电荷数守恒，有Z=100+62=112 可见D 对。【例题 2 】 1923 年康普顿研究X 射线经物质散射的实验，进一步证实了爱因斯坦的光子概念。康普顿让一束X 射线投射到一块石墨上发生散射，测定不同散射方向上X 射线的波长情况。结果在散射的各个方向上测到了波长比原来更长的X 射线。这种改变波长的散射实验被称为康普顿效应。试用光子的概念和能量守恒的概念解释这种波长变长的现象。【点拨解疑】 X 射线投射到石墨上，X 射线的光子和石墨中的实物粒子（如自由电子、 原子等）发生碰撞，碰撞后

10、，光子将沿某一方向散射，同时把一部分能量传给实物粒子，根据能量守恒的原理，散射光子的能量就比入射光子的能量低，根据光子理论，光子能量E=h所以散射光的频率比入射光的频率小，即散射光的波长较长。点评： 根据光子理论运用能量守恒和动量守恒解释康普顿效应，理论与实验符合得很好，不仅有力的验证了光子理论，而且也证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和动量守恒定律。【例题 3】 （年高考全国卷）假设在 NaCl 蒸气中存在由钠离子Na和氯离子Cl靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl 分子，若取Na与 Cl相距无限远时其电势能为零，一个NaCl 分子的电势能为 -6.1eV，已知使一个中性钠原子Na 最

11、外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na所需的能量（电离能） 为 5.1eV，使一个中性氯原子Cl 结合一个电子形成氯离子Cl所放出的能量 （亲和能）为 3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl 的过程中，外界供给的总能等于_eV。【点拨解疑 】一个 NaCI 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子CI 的过程，可以分为两个阶段： NaCI 分子克服相互间的静电引力，相距无限远程无独立的钠离子和氯离子Cl。根据“一个NaCI 分子的电势能为6.1eV”可知，此过程可吸收6.1eV 的能量。钠离子Na+吸收一个电子变成中性钠原子Na，与

12、 Na 电离成 Na+的过程相反，故放出能量5.1eV；Cl释放一个电子变成中性氯原子Cl，与 Cl 形成 Cl的过程相反，故吸收3.8eV 的能量。综上所述，在整个过程中，共吸收能量（6.1+3.8） eV=9.9eV，放出能量5.1eV，所以外界供给的总能量为4.8eV。点评： 将一个 NaCI 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl 可能并不存在上述的两个阶段，但根据能量守恒的原理，在计算能量时，完全可以设想一个便于计算的变化过程。对该题，能否清晰的设想一个转化的过程就是顺利解答的关键。【例题 4】在核反应堆里，用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而

13、被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12 倍，中子原来的动能为E0，试求：（1）经过一次碰撞后中子的能量变为多少？（2）若 E0=1.76MeV ，则经过多少次后，中子的能量才可减少到0.025eV。【点拨解疑 】按弹性正碰的规律可求出每次碰撞后中子的速度变为多少，对应的动能也就可以求解；在根据每次碰撞前后的动能之比与需要减少到0.025eV 与原动能E0的比值关系，取对数求出碰撞次数（必须进位取整）。（1）弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律。设中子的质量m，碳核的质量M。有：210Mvmvmv222120212121Mvmvmv由上

14、述两式整理得000113111212vvmmmmvMmMmv则经过一次碰撞后中子的动能020211169121)1311(2121EvmmvE（2）同理可得0212)169121(169121EEE0)169121(EEnn设经过 n 次碰撞，中子的动能才会减少至0.025eV，即 En=0.025eV，E0=1.75MeV 。解上式得n54 【例题 5】 （年高考理综卷）太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和H11、He42等原精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载子核组成。维持太阳辐射的是

15、它内部的核聚变反应，核反应方程是HeH4e24211释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H11核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和H11核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R6.4106 m，地球质量 m6.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度g10 m/s2，1年约为 3.2107秒，试估算目前太阳的质量M。（2）已知质子质量mp1.67261027kg，He42质量 m6.64581027kg，

16、电子质量me0.91030 kg，光速 c3108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）【点拨解疑 】 （1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T 为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知rTmrmMG22)2(地球表面处的重力加速度2RmGg得gRrTmM232)2(以题给数值代入，得M2 1030 kg （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每

17、发生一次释放的核能为E（ 4mp2mem）c2代入数值，得E4.210-12 J （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为%104pmMN因此，太阳总共辐射出的能量为EN E设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为4r2w所以太阳继续保持在主星序的时间为Et由以上各式解得wrmcmmmMtpep2244)24(1.0以题给数据代入，并以年为单位，可得t11010年 1 百亿年点评： 该题是信息题，关键是在大量的信息中选取有用的信息，而不被其他信息所干扰。如第（1）小题，实际上是万有引力定律在天文学上的应用，与原子核的知识无关。第（3

18、）题，需要构建出太阳各向同性地向周围空间辐射核能（辐向能量流）的物理模型，是考查空间想象能力和建模能力的好题，这种题还会是以后命题的方向。热点 3 物理问题中信息处理的技巧点拨解疑【例题 1】柯受良驾驶汽车飞越黄河，汽车从最高点开始到着地为止这一过程的运动可以看作平抛运动。 记者从侧面用照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在经过最高点以后的三副运动照片如图 2 所示，相邻两次曝光时间间隔相等，均为t，已知汽车的长度为l，则A从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小B从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度C从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小和汽车曾经到达的最大高度D从右边一幅照片可

19、推算出汽车的水平分速度的大小【点拨解疑】首先应动态的看照片，每幅照片中三个汽车的像是同一辆汽车在不同时刻的像，根据题目的描述，应是由高到低依次出现的，而且相邻两像对应的时间间隔是相等的，均为已知的t。题目中“汽车的长度为l”这一已知条件至关重要，我们量出汽车在照片中的长度，就能得到照片与实际场景的比例，这样照片中各点间的真实距离都能算出。物理知识告诉我们，汽车在通过最高点后的运动，可抽象为质点的平抛运动，因此水平方向为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载匀速运动，竖直方向为自由落体运动。关于水平速

20、度， 由于汽车在空中相邻的两个像对应的真实距离能算出，这段运动对应的时间t 已知，因此由左、中两幅照片中的任意一幅都能算出水平速度。至于右边的一幅，因为汽车在空中的像只有一个，而紧接着的在地上的像不一定是刚着地时的像（汽车刚着地时，可能是在两次拍摄之间），因此在这个 t 内，可能有一段时间做的已经不是平抛运动了，水平方向不是匀速的。所以用该照片无法计算出水平速度。关于最大高度，应分析竖直方向，同时对不同照片进行比较。左边一幅，没拍到地面，肯定不能计算最大高度。右边一幅，空中只有一个像，无法分析其自由落体运动。中间一幅，相邻像的两个真实距离均能知道，借用处理纸带的方法，能算出中间那个像对应的速度

21、，进而由自由落体运动的公式算出最高点这个位置的高度，再加上这个位置的离地高度即可得到汽车离地的最大高度。因此该题选 A、 C。这是一道很典型的频闪照片的题，给我们很多分析频闪照片的启示：要能看出动态、要关注照片比例、要先确定运动的性质，以便在其指引下分析，多幅照片要进行细致的比较。【例题 2】 发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件。它的电路符号如图3 所示，正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“-”的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压 U 和通过它的电流I 的关系数据如表中所示。U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.

22、0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 I/mA 0 0.4 0.9 1.5 2.3 3.2 4.3 5.4 6.8 9.3 12 15 19 24 30 37 （1）在图 4 中的虚线框内画出该同学的实验电路图。（实验用电压表内组RV约为 10k，电流表内阻 RmA约为 100）（2）在图 5 中的小方格纸上用描点法画出U-I 图线。（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势为 1.5V 的两节干电池串联而成。 根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态？【点拨解疑】（1）我们知道同时测定二极

23、管上的电流和电压时，有电流表的内接法和外接法两种接法。而用滑动变阻器改变电压又有分压式和限流式两种接法。画电路前，首先必须对这两个问题作出选择。内、外接法要根据二极管的电阻大小确定，但题目没有直接提供电阻的大致数值。分压还是限流要根据电压调节的需要确定。这两个问题为表格信息的分析提供了方向。由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100500之间。与1000VmARR比较，属于小电阻，应采用电流表外接法；又从表格中得到信息，实验时，电压必须从0 开始增大，因此滑动变阻器必须接成分压器的形式。所以实验电路如图6 所示。（2）将表格提供的数据在方格纸上描

24、点，可画出U-I 图线如图7 中的曲线所示。（3）根据串联电路的特点，由UD=E-IR 还可以画出一条发光二极管的伏安特性曲线，该图线是一条直线。其物理意义是：它的斜率的绝对值就是需串电阻的数值。找出两点即能画出该线。因为两条曲线都是二极管必须遵守的，所以实际的工作点必定是它们的交点，按题意应是UD=2V 的点，这可以从已画出的特性曲线上找到，即图7 中的 P 点。另一点是当I=0 时， UD=E=3V 的点。由这两点连成的直线即图7 中的 MN。由其斜率得应串的电阻为R=83.3 。点评： 有了初步的思考，才可以有目的的分析表格提供的信息。图象表示必须遵守的规律，元件的状态必须在图象上。如果

25、同一元件在同一坐标系中可画两个图象，就表示它的状态必须同时在这两条曲线上，交点就是它的实际状态。【例题3】 （高考上海卷） （1）1791 年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一。请由此估算地球的半径R。 （答案保留两位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.51011m，太阳以平行光束入射到地面。地球表面有2/3 的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W 约为 1.871024J。设水面对太阳辐射的平均反射率为7%， 而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去。太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg 水需要 2.2106J 的能量

26、），而后凝结成雨滴降落到地面。（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4R2） 。（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面， W 只是其中一部分。太阳辐射到地球的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载能量没能全部到达地面，这是为什么？请举出两个理由。【点拨解疑】（1）题的描述给了我们关于“米”的定义的新知识。该题考查我们能否理解这一定义，并根据对它的理解解答问题。根据地理知识，经过巴黎的子午线就是通过该处的经线，其长度等于2R，R 是地球的半径。 经线上从赤道到北极的长度是

27、经线的四分之一，按“米” 的定义，它应该是米的1.00107倍。因此有2R 1/4= 1.00107m 解得R=6.37106m (2)(a)该题给出了许多信息，要抓住关键问题，找出各种因素的关系从而提取有用的信息，丢弃干扰信息。这里， “降雨量的多少有什么决定？”应是思维的起点。显然蒸发的水量等于降雨量，蒸发的水量又取决于水吸收的用于蒸发的能量，该能量从根本上说来源于太阳能，但中途经过了七折八扣，这可以从能量W 开始考虑。 W 是已经到达水面的能量，但反射要打一折扣；吸收后，一部分仍以能量形式辐射出去，又一次打折扣；这以后留下来的才是用于蒸发水的。因此这两个折扣以及 W 和水的汽化热都是有用

28、的信息。其他如“太阳与地球的距离为1.51011m” 、 “地球表面2/3的面积被水面所覆盖”等都是无用的信息。现可列出下式W0.930.65=2.210 6 m 解得蒸发的水量m=5.141017kg 该水量要平均降到地球的表面，要计算地球的表面积，需要知道地球的半径R， 这可利用第 （1）小题的结果。设降雨量为h（实际上是降到地面的水层的厚度），有m=4R2h得 h=1.01103mm 整个地球表面年平均降雨量约为1.0103mm （b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等。点评： 面对大量信息，抓住关系链是筛选信息的有效办法。针对训练4磁流体发电技术是世界上正在研究的新兴技术，它

29、有效率高（可达4555%，火力发电效率为 30） 、少污染等优点。将一束等离子体（高温下电离的气体、含有大量带正电和带负电的微粒）以声速的0.8 2.5 倍的速度喷射入匀强磁场中，磁场中有两块金属板A、B（相当于电源的两个极，并与外电阻R 相连） ，这时 A、B 上就积聚电荷产生电压，设粒子所带电量为q，进入磁场的喷射速度是v，磁场的磁感应强度为B，AB 间的距离为d。 （如图 11 所示）（1）说明磁流体发电中能量的转换关系，求出两极间电压的最大值。（2）设磁流体发电机内阻为r，当外电阻R 是多少时输出功率最大？并求最大输出功率。5实验证实：电子在穿过原子晶格时也能产生明显的衍射现象，这说明

30、电子和光子一样也具有波粒二相性。这种物质粒子的波叫物质波。质量为m 的电子以速度v 运动时，其物质波的波长可表示为 =h/mv，如果取电子质量为m=0.9 10-30Kg，电子电荷量为e=1.6 10-19C，普朗克常数为h=6.6 10-34Js，求：动能为2000eV 的电子的动量p 动能为2000eV 的电子的波长 （答案均保留 2 位有效数字）6图 12 为一种加速度仪的示意图。质量为m 的振子两端连有劲度均为K 的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为 L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：系统的加速度a（以向右

31、为正）和电压表读数U 的函数关系式。将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？若电压表指针指在满刻度的3/4 位置，此时系统的加速度大小和方向如何？7图 13 是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为 U 时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：按电路图接好实验电路 接通电键S，调节电阻箱R 的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数 U0=6.2V 和微安表读数I0=490 A 断开电键 S并同时开始计时，每隔 5 秒钟或 10 秒钟读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中根据表格中的12 组数据，以

32、t 为横坐标，i 为纵坐标， 在坐标纸上描点 （图 14 中用 “”表示）。根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为 _C，从而算出该电容器的电容约为 _F。8微观世界有一个重要的规律叫“不确定关系”。能量的不确定关系是4htE，E 是粒子所处的能量状态的不确定范围；t 是在此能量状态下粒子存在的时间范围；h 是普朗克常量（ 6.6310-34JS） 。从此式可知，能量的不可确定值E 一旦肯定，那么时间的不可确定性的范围必定要大于某一值，即Eht4，反过来也一样。现在可以用能量的不确定关系来估算氢光谱每一根谱线的“宽度”，即频率范围。根据玻尔理论，

33、光谱是原子中电子从激发态回到较低能量状态时发出的光子产生的。若已知氢原子在某一激发态的“寿命”t= 10-9s,它回到基态时产生光谱的频率范围有多大？参考答案：图 11 图 12 图 14 图 13 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载4 （1）磁流体发电是由等离子体动能转化成电能；当两极间有最大电压时，进入两极间的等离子体所受的电场力与洛仑兹力相等，根据qUmdqvB，得最大电压为UmBvd；（2）当外电阻R r 时，此磁流体发电机有最大功率PmUm2/4r（ Bvd）2/4r52.4 10-2

34、3Kgm/s 2.8 10 -11m 6 （1）)2(UEmEkLa（2）均匀（3）mkLa2方向向左。78.0 10-3C，1.3 10-3F 87108Hz 热点 4 电磁场在科学技术中的应用点拨解疑【例题 1】 （高考理综卷）图1 是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝 s2、s3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭

35、缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d （1）导出分子离子的质量m 的表达式。（2） 根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。若某种含 C、H 和卤素的化合物的M 为 48，写出其结构简式。（3）现有某种含C、 H 和卤素的化合物，测得两个M 值，分别为 64 和 66。试说明原因，并写出它们的结构简式。在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表：元素H C F Cl Br 含量较多的同位素的质量数1 12 19 35，37 79，81 【点拨解疑 】 （1）为测定分子离子的质量，该装置用已知的电场和磁场控制其运动，实际的运动现象应能反映分子离子的质

36、量。这里先是电场的加速作用，后是磁场的偏转作用，分别讨论这两个运动应能得到答案。以 m、q 表示离子的质量电量，以v 表示离子从狭缝s2射出时的速度，由功能关系可得qUmv221射入磁场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可得RvmqvB2式中 R 为圆的半径。感光片上的细黑线到s3缝的距离d2R解得UdqBm822（ 2）CH3CH2F （3） 从 M 的数值判断该化合物不可能含Br 而只可能含Cl， 又因为 Cl 存在两个含量较多的同位素，即35Cl 和37Cl，所以测得题设含C、H 和卤素的某有机化合物有两个M 值，其对应的分子结构简式为 CH3CH235Cl M64；CH3CH2

37、37Cl M66【例题 2】 （高考理综卷）如图2所示，厚度为h、宽为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 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=k式中的比例系数k 称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流 I 是由电子定向流动形成的，电子的平

38、均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面的电势下侧面的电势（填高于、低于或等于）。（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U 时，电子所受的静电力的大小为（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k=neI，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数。【点拨解疑】 霍尔效应对学生来说是课本里没有出现过的一个新知识，但试题给出了霍尔效应的解释，要求学生在理解的基础上，调动所学知识解决问题，这实际上是对学生学习潜能的测试，具有较好的信度和效度。（1）首先分析电流通过导体板时的微观物理过程。由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀

39、强磁场中，电流是电子的定向运动形成的，电流方向从左到右，电子运动的方向从右到左。根据左手定则可判断电子受到的洛仑兹力的方向向上，电子向A 板聚集， A1板出现多余的正电荷，所以 A 板电势低于A1板电势，应填“低于”。（2）电子所受洛仑兹力的大小为evBf精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载（3）横向电场可认为是匀强电场，电场强度hUE，电子所受电场力的大小为hUeeEF（4）电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用，由两力平衡有eevB 可得h v B通过导体的电流强度微观表达式为nevdhI由题目给

40、出的霍尔效应公式dIBKU，有dnevdhBKhvB得neK1点评： 该题是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是在通电后自行形成的，在分析其他问题时， 要注意这类情况的出现。联系宏观量I 和微观量的电流表达式nevdhI是一个很有用的公式。【例题3】正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图3 所示（俯视图） ，位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子作圆运动的“容器”，经过加速器加速后的正、负电子分别引入该管道时，具有相等的速度v，它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的A1、A2、A3、An，共 n 个，均匀分布在整个圆环上（图中

41、只示意性地用细实线画了几个，其他的用虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直向下。磁场区域的直径为d，改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁感应强度，从而改变电子偏转角度的大小。经过精确的调整，首先实现了电子沿管道的粗虚线运动，这时电子经每个磁场区域时入射点和出射点都是磁场区域的同一直径的两端，如图4 所示。这就为正、负电子的对撞做好了准备。（1）试确定正、负电子在管道中是沿什么方向旋转的。（2）已知正、负电子的质量都是m ，所带的电荷都是e，重力不计。求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度的大小。【点拨解疑】（1）根据洛伦兹力提供向心力和磁场方向向下，可判断出正电子沿逆

42、时针方向转动，负电子沿顺时针方向转动。（2）如图 5 所示， 电子经过每个电磁铁，偏转角度是n2，射入电磁铁时与该处直径的夹角为2，电子在磁场内作圆周运动的半径为BemvR。由几何关系可知，Rd22sin，解得：denmvBsin2。【例题 4】 图 6 是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A 和 B。线圈 A跟电源连接，线圈B 的两端接在一起，构成一个闭合电路。在拉开开关S的时候，弹簧k 并不能立即将衔铁D 拉起，从而使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C 才能离开；延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的工作原理。【点拨解疑】 当拉开开关S时使线圈A 中

43、电流变小并消失时，铁芯中的磁通量发生了变化（减小） ，从而在线圈B 中激起感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样，就使铁芯中磁场减弱得慢些，因此弹簧k 不能立即将衔铁拉起针对训练1电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积） 。为了简化，假设流量计是如图7 所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地

44、流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值。已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载A)(acbRBIB)(cbaRBIC)(bacRBID)(abcRBI2图 8 是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化

45、，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（）A距离变化B正对面积变化C介质变化D电压变化3如图 9 所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F 将衔铁D 吸下， C 线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D 将延迟一段时间才被释放。则A由于 A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D 的作用B由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D 的作用C如果断开B 线圈的电键S2，无延时作用D如果断开B 线圈的电键S2，延时将变长4 电视机显象管的偏转线圈示意图如图10 所示，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有方

46、向如图所示的电流。则由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？A向上偏转B向下偏转C向左偏转D向右偏转5如图 11 所示为静电除尘器的原理示意图，它是由金属管A 和悬在管中的金属丝B 组成， A接高压电源的正极，B 接负极， A、B 间有很强的非匀强电场，距B 越近处场强越大。燃烧不充分带有很多煤粉的烟气从下面入口C 进入。经过静电除尘后从上面的出口D 排除，下面关于静电除尘器工作原理的说法中正确的是A烟气上升时，煤粉接触负极B 而带负电，带负电的煤粉吸附到正极A 上，在重力作用下，最后从下边漏斗落下。B负极 B 附近空气分子被电离，电子向正极运动过程中，遇到煤粉使其带负电，带负电的煤粉吸附到正极

47、A 上，在重力作用下，最后从下边漏斗落下。C烟气上升时，煤粉在负极B 附近被静电感应，使靠近正极的一端带负电，它受电场引力较大，被吸附到正极A 上，在重力作用下，最后从下边漏斗落下。D以上三种说法都不正确。6如图 12 所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小金属块，与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器。该电容器的电容C 可用公式dSC计算，式中常量12109F/m，S表示金属片的正对面积，d 表示两金属片间的距离。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测到是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为50m

48、m2 ，键未按下时两金属片的距离为0.6mm。如果电容变化了0.25pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少要被按下mm。7 （上海卷）为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当连接到U=2500V 的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图13 所示，现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.0 10-17C，质量为 m=2.0 10-15kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗

49、粒所受重力。求合上电键后：（ 1）经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？（3）经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？图 8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页优秀学习资料欢迎下载图 15 8 （全国理综卷）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为 U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图14 所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为 O，半径为 r。当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点。为了让电子束射到屏幕边缘 P 点

50、， 需要加一匀强磁场， 使电子束偏转一已知角度， 此时磁场的磁感应强度B 应为多少？9（全国理综卷）图15（1）是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M 是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感应强度B=0.050T 图 15（ 2）是该发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯M） 。矩形线框abcd 可绕过 ad、cb边的中点并与图（1）中的铁芯M 共轴的固定转轴oo旋转，在旋转过程中，线框的ab、 cd边始终处在图（1）所示的缝隙内的磁场中。已知ab 边长l1=25.0cm, ad