汇编演绎式探究历汇总题

--#-/1214-12．物理探究实验：如图所示，把一块锌板连接在灵敏验电器上，用弧光灯照射锌板，结果验电器的箔片张开了一个角度，进一步检验知道锌板带的是正电。这说明在光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面逸出而使锌板带正电，这种现象叫光电效应。小资料：在空间传播的光可以看成是由光源发出的一颗颗不连续的粒子流，这种粒子称为光子，每个光子的能量E与它的频率“成正比，即：E=hu。h是一个恒量，称为普朗克常数。当一种光照射到某金属表面时，光子的能量被金属中某个电子整个吸收后，电子动能增加，1部分克服原子核对它的束缚做功W，另一部分变为逸出电子的动能3mU2，根据能量守恒定律可得该光的频率U=。14-13．（自编） 【参考资料： 《热学》李椿、章立源、钱尚武 编，高等教育出版社。 314—318页：第八章液体§3.液体的表面性质。】晓丽发现一钢针轻轻放在水面上不会下沉，仅仅将水面压下，略见弯型，由此想到液体的表面可能像一张被张紧的橡皮膜，由于被张紧而存在一种相互收缩的力。查资料得知，液体表面上存在的这种力叫表面张力，其大小可以用液体的表面张力系数a表示，它表示某一液体表面单位长度直线上所受到的拉力大小。（1）液面因存在表面张力而有收缩的趋势，要加大液体表面，TOC\o"1-5"\h\z就得作功。晓丽由此想研究增加液体表面积所做的功与那些因素1t—_有关。设想一沾有液膜的铁丝框ABCD（如图），其中长为L的BC边 "/.一是可以滑动的（BC边与铁丝框的摩擦不计）。 律" F①由于液膜有上下两个表面 ，所以，要使BC边保持不动，必 I— —|—须加一个力F= 。②现拉动BC以速度u向右做匀速直线运动，经△看时间后液膜始终完好。则这一过程中所作的功W=。③这一过程中增加的液体表面积AS=。④克服表面张力所做的功W与液体表面积增量AS的关系为W=。（2）在水中悬浮着一滴半径为R的圆球状橄榄油，要使油滴在水中散布成半径全部为厂的小4圆球状油滴，需要做多少功？（设：油的表面张力系数为a，球体积：V二不兀r3，求面积:球3S球=4兀r2，油的总体积不变）⑤小油滴的个数N=。⑥橄榄油增加的表面积⑦需要做得功W=。答案：①F=21a（注：长方框有两个液面）②W=Fs=21auAt③AS=2MAt（注：前后两个表面积都增加）④W=aAS⑤n=4兀r3；4兀,3=R3 ;3 r3

R3 ,n 4兀R2(R—r) 巾 4兀R2(R—r)aTOC\o"1-5"\h\z⑥AS=4兀r2N-4兀R2=4兀r2一一4兀R2= ⑦W= —r3 r r14-14.(自编)【参考资料：《物理学难题集萃》 (增订本)舒幼生，胡望雨，陈秉乾，高等教育出版社。第三部分电磁学，第二章 磁场，磁介质，题 3：由球积分变圆环积分。 】现在，叶子和小雨要研究有关通电导体周围磁场的磁感应强度问题：(1)电流微元产生的磁感应强度：我们知道，通电导体周围存在磁场，我们用磁感应强度B表示通电导体周围磁场的强弱，通电导体周围各点B大小一般不同，B越大，表示该点的磁感应强度越强。不同点B的方向一般不同。面向里(与导体Al和距离r均垂直)(2)环形电流的磁感应强度：如图，如图所示，若一段长为Al通过它的电流为I的导体，则在与其垂直距离为r的A点处的磁感应强度大小为AB=k1Al(k为常数)。距离导线越远，磁感应强度越面向里(与导体Al和距离r均垂直)(2)环形电流的磁感应强度：如图，带电圆环半径为R，电荷均匀分布在圆环上，圆环绕轴OP以速度“高速旋转，从而形成环形电流。在轴OP上距圆心0为%的P点的磁感应强度Bp的表达式是怎样的呢？查资料得知：直线上单位长度的电荷叫线电荷密度；导体中的电流即为单位时间内通过某一截面的电荷。若圆环的线电荷密度为。，则圆环转动一周通过某一截面的电荷Q=，圆环转动一周所用的时间t=，圆环中的电流I= 。将圆环均匀分割为许多等份，每一等份的长度为△/，则每一等份在P点的磁感应强度B1= ，B1沿着OP方向的分量B=BSin/PBB= 。B的大小等于圆环上所有等份的B,大小之1% 1 11% P 1X和，即B=。P2 2兀R kouAl kouAIR 2兀R2kou答案：弱2兀Ro ——ou U R2+%2 (R2+%2)32 (R2+%2)3214-15．测量洪水的流量大小时，常用体积流量来表示。体积流量的定义为液体每秒流过某一TOC\o"1-5"\h\z横截面的体积，若用Qv表示体积流量，体积流量的公式为Q=-，其单位为加氐在测量液V Vt体流量时，我们也常用质量流量(Q)来表示，质量流量的公式为Q=m。m mt(1)请你仿照QV的定义方式给Qm下定义，并写出Qm的国际单位。①Qm的定义： : : 。②Qm的国际单位：， _。(2)已知含有泥沙的河水密度为p，河水流速为“，河水横截面积为S，则河水的质量流量

14-16．日本大地震引起的海啸的破坏力让我们体验到大自然能量的巨大。地震产生的能量是以波动的形式通过各种物体从震源向远处传播的，能量是怎样通过不同的物体传播的呢？小明知道给串联的不同导体通电，通过的电流相同，这是由通过单位截面积的电流即电流密度决定的。那么，相同截面积中流过的能量由谁决定呢？带着这个问题，她查阅了资料，知道：与电流定义类似，单位时间内通过介质横截面的能量叫做能流，用P表示；通过单位截面积的能流称为能流密度，用/表示.那么能流密度的大小与什么因素有关呢？(1)小明探究这个问题，首先对该问题进行了如下简化：①能量沿着截面积为S的圆柱形介质传播；②传播能量的波的波速为U(2)已知单位体积介质中的波动传播的能量为e它是一个与波源的振幅和振动频率有关的已知量．小明推出了能流密度的数学表达式。他的推导过程如下：(请你将推导过程填写完整)①在At时间内，通过圆柱体介质某一截面的能量AE=；②在^时间内通过圆柱体介质的能流为P=；③能流密度I=.能流密度又叫波的强度，声波的能流密度称为声强，它表示声音的强弱；光波的能流密度称为光强，它表示光的强弱．答案： ①mSv力t②mSv③©v114-17口物体动能E卜的计算公式是E=-mu2。让质量为m的物块以初速度叫在不光滑的水平k k2 0面上运动，已知物体受到的滑动摩擦力的大小为A经过多次实验并对数据进行分析后得出如下结论：物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初动能。请你根据这个结论解答下面两个问题：⑴当物块的初速度为1m/s时，滑行的最大距离为lm；当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离是m。(2)已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与物块的质量成正比，即户左m,k为常数，则当物块初速度相同时，增加物块的质量，物块滑行的最大距离(填“增大”、“减小”或“不变”)。114-18.物体动能E的计算公式是E=-mu2。m表示物体的质量，u表示物体的速度。某合k k2作学习小组的同学们开展研究性学习。让质量为m的物块从静止自由下落(忽略空气阻力)。经过多次试验，测出物体下落一定距离时达到的速度u，对多组数据进行分析后，同学们得出结论：重力做功等于物体动能的变化量。如果这个结论成立，请你根据这个结论解答下面两个问题：(1)当物体自由下落的初速度为u0时，经过一段时间后物体的速度达到u,则物体下落的距离h= 。(2)当物体从静止开始自由下落时，下落的距离为m,物体的速度可到达10m/s.(3)水利工程学中常使用“流量”这个物理量表示水流的大小，“流量”的表示符号为“Q”,它的定义是：每秒钟通过液体某一横截面积的水的质量。请你写出流量的定义式。已知河水的密度为"，河水的流动速度为“，河水的横截面积为S，则河水的流量Q= .。14-19口(1)晓丽在研究重力势能Ep与m、g、h关系时，设计了一个用一大块橡皮泥和几个不同的小球及刻度尺进行探究，实验时用小球自由落下撞击橡皮泥，并通过来反映重力势能的大小，这种方法叫做法。「1她查阅资料得知：E与m、g、h的关系是E=mgh。动能E=-mv2。晓丽回忆起来，p P k2要探究“质量和速度哪个因素对动能大小的影响更大时”。保持速度一样，让质量变为2倍，看木块移动的距离差别。再保持质量一样，怎样才能是速度增大到 ； 、 也一…二2倍呢？(2)请你根据这个资料的提示，计算出在光滑的斜面上，第一次放在斜面高为h的位置，为了是速度增大到2倍，需要把小球放在高为h的位置。14-20.叶子和小雨要研究有关自由落体的问题.1他们查阅资料可知：物体动能的计算公式是E=rvv2，m表示物体的质量，v表示物体k2的速度。物体只受重力作用从静止开始下落的物体的运动叫自由落体运动．他们开始进行实验：让质量为m的物体从静止开始自由下落(忽略空气阻力).经过多次实验，测出物体下落一定距离时达到的速度为v，并对多组记录的数据进行分析后，得出结论：重力做功等于物体动能的变化量.请你根据这个结论解答下列问题：①当物体自由下落的初速度为v,，经过一段时间后物体的速度匕TOC\o"1-5"\h\z达到v，则物体下落的距离h=. I ，②当物体从静止开始做自由下落时，下落的距离为20m时，物， ,,：体的速度可达到m/s.③物体做自由落体运动时，下落的高度h与速度v的关系可用 .■图像中的图线来表示.14-21.在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律。(1)小球甲在真空中自由下落，另一个完全相同的小球乙在阻力很大的液体中匀速下落，他们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方，在这两种情况下，重力所做的功(填“相等”或“不相等”)。小球的机械能守恒。1(2)通过查阅资料可知:动能大小与物体质量和速度这三者之间的具体关系是E=-mv2，k2重力势能的大小与物体质量和高度的关系为E=mgh，则一个物体从高为h 二广TOC\o"1-5"\h\zp /X的光滑斜面顶端由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度v /1=;把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大 1偏角为仇小球运动到最低位置时的速度为v=。 。14-22口设雨点下落过程受到的空气阻力f与雨点的横截面积S成正比，与雨点下落的速度v的平方成正比，即f=(其中k为比例系数)。雨点接近地面时近似看做匀速直线运

动，若把雨点看着球形，其半径为厂，球的体积为4兀r3，设雨点的密度为一，求：(1)每个雨点最终的运动速度匕=。(2)牛顿第二定律告诉我们：物体所受的合力等于物体的质量与物体加速度的乘积。那么1当雨点的速度达到-V时，雨点的加速度a= 。2m14-23．学了流体压强与流速的关系以后，小华想流体压强应该如何计算呢?经过查阅资料，他明确了流体压强的计算适用于伯努利方程，其表达式为：0.5pu2+pgh+p=C。式中p、p、“分别为流体的压强、密度和速度；h为竖直高度；g为重力常数：C为常数。(1)由上述公式可以看出，在水平流管中，流体中压强公式可以简化。由此可以看出：流体中流速越大的位置压强越 。(2)如图所示，大桶侧壁有一小孔，桶内盛满了水，小华想求水从小孔流出的速度。他采用了如下方法：取一根从水面到小孔的流管，在水面那一端速度几乎是0(因桶的横截面积比小孔大得多)，水面到小孔的高度差为h，此流管两端的压强皆为p0(大气压)，故由伯努利方程式有p0+ =p0+。由此得大桶侧壁小孔流速为“=。14-24.材料一；自由电子在导体中定向移动形成电流。物理学上把单位时间通过导体横截面积的电荷叫电流，用Q表示电荷量，t表示时间，则电流的定义式为。材料二：磁场对电流有力的作用，这个力被称作安培力。当导线垂直于磁场方向放入磁场中时，/安二BIL(B为磁感应强度，表示磁场强弱)。而电流是由电荷的定向移动形成的。由此，他想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，安培力就是这个力的宏观表现。为了检验这个设想，他在老师的帮助下做了如图实验，把射线管放在蹄形磁体的两极间，从阴极K发射电子束，荧光屏上显示的电子束运动径迹发生了弯曲(如图)这表明运动电荷确实受到磁场的作用力，安培力就是这些电荷所受力的合力。有一段长L为的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v。(1)则导线中的电流为；(2)把这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，所受安培力为；每个电荷上所受力为。14-25口理论和实验表明：质量为ml、m2，间距为r的两个物体之间之间的万有引力大小满足下面的公式：F=Gmtm2/r2(其中G为一个常数，大小为G=6.67x10—11Nm2/kg2).甲 乙 丙⑴甲图中两个小球的质量均为lkg，相距lm，则这两个球间的万有引力大小为N.⑵乙图中A、B、C三个小球分别位于等腰三角形的三个顶点上，质量均为1kg，则A和

B对C产生的引力大小为N.(3)丙图中的细圆环的质量为ml，半径为R,在圆环的轴线上有一个质量为m2的小球，小球与圆心O的距离为L，则整个圆环对小球的吸引力大小为。(用字母表示)14-26口(1)安培力和洛伦兹力：电流是带电粒子定向运动形成的，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，定义式为：/= 。通电导体在磁场中受到的力叫安培力(用方安表示)。运动电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力(用々各表示)。安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。通电导体在磁场中受到安培力的作用，揭示了带电粒子在磁场中运动时要受到磁场力作用的本质。已知长为L的通电导体，垂直放在磁感应强度为B的磁场中，所受到安培力大小的表达式为F^BIL，I为导体中电流大小。安培力和洛伦兹力的大小关系为：F安=N。各，其中N是导体中的定向移动的总电荷数。(2)由安培力大小的表达式推导出洛伦兹力大小的表达式：如图所示，长为L，横截面积为S的通电导体垂直放在磁感应强度为B的磁场中。设导体内单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速度为v。请你将下列推导过程填写完整。①时间t内通过导体横截面的电荷量为：Q=;②通电导体中电流的大小为：1=。③通电导体在磁场中所受的安培力为：F安=BIL=。④导体中定向移动的总电荷数为：N=_ 。⑤运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力为：%= 。洛14-27．小雨要研究通电导体在磁场中受力的问题。(1)磁体周围存在磁场，磁场的强弱叫磁感应强度，用B表示。通电导体在磁场中要受到力的作用。将一段长为L，电流为I的通电直导线垂直放人磁感应强度为B的磁场中时，受力F=BIL。这说明导体中的电流越，导体在磁场中受力越大。(2)有一段通电直导线，横截面积为S，单位体积含有n个自由电荷，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速度为v，则t时间内通过导体横截面A的总电荷数N=。导体内电流的大小称为电流强度，是指：单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，即：I=Q/t，则通过上述导体的电流为I=QIt=。受到的则该导若这段通电导线长为L，将其垂直放人磁感应强度为B的磁场中,力F=.受到的则该导从微观来看，上述力F相当于每个运动自由电荷受力的共同结果,体内平均每个自由电荷受力大小为F= 单14-28．（07中考）车间停电后，各种转轮过了一段时间才能陆续停止转动，可见转动物体有转动惯性。转动惯性的大小在物理学中用转动惯量I来表示。物体可看作由n个微小部分组成，它们的质量分别为m1、m2、…mn，到某转动轴的距离分别为r、丫2、…r力」则该物体对该转动轴的转动惯量为I=m1r产m2r22+…+mmnrn20ABCABC（1）图A是一个质量为m的小球，用长为l的轻质硬杆（不计质量、不形变）连接到转轴。。上，则它对这个轴的转动惯量是o（2）图B是用铁丝制成的质量为M、半径为R的细圆环。我们将该圆环均匀分割为100等份，每一等份可以看作是一个小球（图中。）。则该圆环绕着中心转轴0。转动时的转动惯量为o将它用轻质硬杆与转轴相固定，就制成一个玩具陀螺甲，若用同样型号的铁丝制成半径为2R的陀螺乙，则要使甲乙转动起来，更容易些的是 o（3）图C中的薄圆筒半径为0.1m、质量为0.2kg,则薄圆筒对中心转轴0。的转动惯量是o（带上单位）答案：（1）ml2（2）MR2 甲（3）2x10-314-29.（06中考） （1）探究一：晓丽在研究动能E与m、U关系的实验中，是用小球去撞击k木块，并通过木块来反映动能的大小，这种方法叫做法。若没有木块，还可以用 一代替，这种方法叫做换元法，具体做法是通过1来反映动能的大小。她查阅资料得知：E与m、u的关系是E=-m^2k k2流体风水流小车被推动的距离/cm0.379的风和水流分别通过这两个管道2s（2）探究二：如图所示,将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中,然后让速度相等，小车分别被推动一段距离，实验记录如下：风f々F水流—的风和水流分别通过这两个管道2s①在相同的时间内，相同的面积上，小车从两种不同的能源上获得的能量多少o在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度