汇编演绎式探究历汇总题.docx

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汇编演绎式探究历汇总题

14-1．（09中考）现在，叶子和小雨要研究有关电场强弱的问题：

（1）电场强度：

我们知道，磁体周围存在磁场；同样，带电体周围存在电场。

我们用电场强度E表示电场的强弱。

在电场中各点E的大小一般是不同的，E越大，表示该点电场越强。

不同点E的方向也一般不同。

如图所示，若一个小球带的电量为q，则与其距离为r的A点处的电场强度大小为

（k为常数），这说明距离带电体越远，电场越。

A点处E的方向如图中箭头所示。

（2）环形带电体的电场强度：

如图所示，有一个带电均匀的圆环，已知圆环的半径为R，所带的总电量为Q。

过圆环中心O点作一垂直于圆环平面的直线，那么在此直线上与环心相距为x的P点处的电场强度Ep的表达式是怎样的呢?

小雨首先把圆环均匀分割为许多等份，每一等份的圆弧长度为

，则每一等份的电量为；每一等份可以看作一个带电小球，则每一等份在P点所产生的电场强度的大小为E1=；E1沿着OP方向的分量

。

Ep的大小等于圆环上所有等份的E1x大小之和，即Ep=。

答案：

（1）弱…………………………………1分

（2）

……计2分

14-2.（09模拟）晓丽探究了串联电路中电流关系后，得出了结论：

给串联的导体a与导体b通电，通过导体a的电流与通过导体b的电流相同。

她想：

两根粗细不同的导体可以流过相同的电流，或者说相同截面积中流过的电流可以不同。

那么，相同截面积中流过的电流由谁决定呢？

带着这个问题，她查阅了资料，知道：

单位时间内通过导体横截面的电荷叫做电流；通过单位截面积的电流称为电流密度，用J表示。

那么电流密度的大小与什么因素有关呢？

（1）晓丽想探究这个问题，首先对该问题进行了如下简化：

①电子沿着截面积为S的金属导体运动；

②这些电子均以漂移速度v运动。

（2）已知每个电子所带电荷为e，单位体积内的电子数为n0；晓丽推导出了电流密度的数学表达式。

她的推导过程如下：

（请你将推导过程填写完整）

①在Δt时间内，通过导体某一截面的电子数为ΔN=；

②在Δt时间内通过圆柱体底面的电荷ΔQ=；

③在Δt时间内通过圆柱体的电流为I=；

④电流密度J=。

答案：

①

②

③

④

14-3．有一段长度为L的导线，横截面积为S，单位面积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，定向移动的平均速度为υ，该导线的电阻为

，

查阅资料可知：

单位时间内通过导体横截面的电荷叫做电流；当电流通过导体时，单位体积释放的热功率成为热功率密度，用p表示，请你推出热功率密度的表达式：

①在

时间内通过圆柱体的电流为I=；

②在

时间内电流所放出的热量为Q=；

③在

时间内电流的热功率为P=；

④热功率密度为p=。

答案：

①

②

③

④

14-4.（08中考）晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”，她首先做了如下实验：

如图，将托盘天平的左盘扣在支架上，调节天平平衡后，将一袋绿豆源源不断地从同一高处撒到左盘上，发现天平指针偏转并保持一定角度，左盘受到一个持续的压力。

容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似。

可见，容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力，而面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强。

（1）上述过程中运用的科学方法主要有法。

（2）气体分子对器壁的压强与哪些因素有关呢？

①晓丽对该问题进行了如下简化：

a、容器为长方体；

b、容器中的气体分子不发生相互碰撞；

c、容器中气体分子分为6等份，每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞；

d、所有气体分子的速度均等于它们的平均速度v；

e、所有气体分子与器壁的碰撞均为完全弹性碰撞（详见②中“c”）.

②已知每个气体分子的质量为m，单位体积中的气体分子个数为n0。

晓丽推导出了气体分子的数学表达式。

她的推导过程如下：

（请将推导过程填写完整）

a、单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数n＝；

b、△t时间内垂直碰撞到某一器壁△S面积上的平均分子数△N＝；

c、由于是完全碰撞，因此△S面积上所受的平均压力F与△t的乘积为：

d、气体分子对器壁的压强公式为：

P＝。

答案：

单位类比（或转换）

14-5.（08模拟）

（1）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。

若用字母Q表示电荷，用字母t表示通电时间，则电流的定义式为：

I=。

（2）若流过导体的电流为0.5A，导体中要流过20C的电荷（C为电荷的国际单位库仑），则通电时间为s。

（3）若流过导体单位体积的电子个数为n，每个电子所带电荷为e，电子在导体中流动速度为v，导体直径为d，则导体中电流的数学表达式为：

I=。

答案：

.

（1）Q/t

（2）40（3）neπd2v/4

14-6.（07中考）由于流体的粘滞性，使得在流体中运动的物体要受到流体阻力。

在一般情况下，半径为R的小球以速度υ运动时，所受的流体阻力可用公式

表示。

（1）小球在流体中运动时，速度越大，受到的阻力。

（2）密度为ρ、半径为R的小球在密度为ρ0、粘滞系数为η的液体中由静止自由下落时的υ-t图像如图所示，请推导出速度υT的数学表达式：

υT=。

答案：

（1）越大

（2）

14-7.（07模拟）

（1）用起重机将货物匀速吊起的过程中，货物的动能，重力势能，此过程中力对物体做了功。

可见，当机械能（填如何改变）时，必定有外力对物体做功。

（2）理论和实验证明：

对物体所做的功等于物体机械能的增量，这个结论就叫做“功能原理”。

其表达式为：

W合=E2-E1=△E，式中E1和E2各表示物体在初状态和末状态时的机械能，W合表示除了重力和弹性力以外所有外力对物体所做功的总和。

已知物体动能的计算公式是：

。

让质量为m的物体以初速度v0在粗糙的水平面上运动，如果物体受到的滑动摩擦力大小恒定为f，则：

①当物块的初速度为1m/s时，滑行的最大距离为1m；则当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离是m。

②已知在水平面上运动的物体受到的摩擦力大小与物体的质量成正比，即f=km，k为常数，则当物体初速度相同，增加物体的质量，物体滑行的最大距离将填如何变化）。

答案：

（1）（共2分，每空0.5分）不变变大外力变大

（2）（共2分，每空1分）4不变

14-8.（06年模拟）下面是小红小明搜集的一些图片：

（1）从上图中可见，螺丝钉D实质可以看作是我们学过的一种简单机械——，这种

机械叫做螺旋。

在圆柱体的侧表面上刻出螺旋形沟槽的机械就是螺旋。

（2）旋常和杠杆连结在一起使用，达到省力的目的。

那么螺旋是如何省力的呢？

下面以举重螺旋（千斤顶）为例进行分析。

右图为举重螺旋的结构示意图，设螺距为h，螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离为L，当螺旋旋转一周时，重物被升高一个螺距。

若这个螺旋的机械效率为η，用它将重力为G的物体举起，需要作用在手柄上的动力为F为多少？

答案：

（1）斜面

（2）η=W有/W总=Gh/F2πLF=Gh/2πηL

14-9.为减少太空污染，一般在航天器完成预定任务后要使它坠落销毁。

设航天器坠落开始时的机械能为E，质量为M。

经过与大气摩擦，航天器的绝大部分因升温熔化、汽化而销毁，剩下的残片坠人大海。

航天器制作材料单位质量升温1℃所需能量为C，每销毁单位质量所需能量为μ，入海时残片质量为m，温度升高，具有的动能为Ek。

航天器原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E’通过其他方式散失。

请用以上所列物理量的符号表示E’的表达式。

（不考虑坠落过程中化学反应的能量。

）

答案：

E′=E－μ（M－m）－Cm△t－Ek

14-10.小丽在探究“质量为m、底面积为S的硬币起飞”的条件。

（1）她查阅资料得知：

在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为：

式中C是常量，ρ表示空气密度。

根据上述关系式可知：

①空气流速越大，压强。

②常量C表示空气流速为0时的。

（2）设计实验：

如图所示，在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气，气流通过硬币上部，由于硬币下面没有气流通过，从而产生压力差，给硬币一个向上的动力，这个压力差刚好等于硬币重力时，硬币刚好“飞起”。

①根据上述流速与压强的关系式可知，硬币下方空气压强p下=。

②刚好将硬币吹起时，硬币上、下表面的压力差△F=。

③她测得硬币的直径D,可算出硬币上（或下）表面面积S。

（3）请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式（用ρ、S、m或g表示）。

14-11．探究：

气压与流速的关系。

（1）查阅资料得知：

在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速

与压强

的关系可表示为：

式中C是常量，ρ表示空气密度。

根据上述关系式可知：

①空气流速越大，压强；②若环境为1标准大气压，则空气流速为0，C=。

（2）有一枚硬币平放在水平桌面上，其表面积为S、质量为m、空气密度为

，在硬币上方，平行于硬币表面吹气，要将硬币吹起，则吹气的流速至少为：

。

14-12．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υ成正比，即：

E=hυ。

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，一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

，根据能量守恒定律可得该光的频率υ=。

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α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，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有关。

设想一沾有液膜的铁丝框ABCD（如图），其中长为L的BC边是可以滑动的（BC边与铁丝框的摩擦不计）。

①由于液膜有上下两个表面，所以，要使BC边保持不动，必须加一个力F=。

②现拉动BC以速度υ向右做匀速直线运动，经△t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△S=。

④克服表面张力所做的功W与液体表面积增量△S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r的小圆球状油滴，需要做多少功？

（设：

油的表面张力系数为α，球体积：

，求面积：

，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△S=。

⑦需要做得功W=。

答案：

①

（注：

长方框有两个液面）②

③

（注：

前后两个表面积都增加）④

⑤

⑥

⑦

14-14.（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。

如图所示，若一段长为

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

（k为常数）。

距离导线越远，磁感应强度越.其方向垂直于纸

面向里（与导体

和距离

均垂直）

（2）环形电流的磁感应强度：

如图，一带电圆环半径为R，电荷均匀分布在圆环上，圆环绕轴OP以速度υ高速旋转，从而形成环形电流。

在轴OP上距圆心O为x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σ，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△l，则每一等份在P点的磁感应强度B1=，B1沿着OP方向的分量

。

Bp的大小等于圆环上所有等份的B1x大小之和，即Bp=。

答案：

弱

14-15．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横截面的体积，若用QV表示体积流量，体积流量的公式为

，其单位为m3/s。

在测量液体流量时，我们也常用质量流量（Qm）来表示，质量流量的公式为

。

（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ρ，河水流速为υ，河水横截面积为S，则河水的质量流量Qm=。

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I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

（2）已知单位体积介质中的波动传播的能量为ω，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Δt时间内，通过圆柱体介质某一截面的能量ΔE=；

②在Δt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：

①ωSv⊿t②ωSv③ωv

14-17．物体动能Ek的计算公式是

。

让质量为m的物块以初速度υ0在不光滑的水平面上运动，已知物体受到的滑动摩擦力的大小为f。

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：

（1）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f=km，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”）。

14-18．物体动能Ek的计算公式是

。

m表示物体的质量，υ表示物体的速度。

某合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υ，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υ0时，经过一段时间后物体的速度达到υ，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ρ，河水的流动速度为υ，河水的横截面积为S，则河水的流量Q=。

14-19．

（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。

她查阅资料得知：

Ep与m、g、h的关系是

。

动能

。

晓丽回忆起来，

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．

他们查阅资料可知：

物体动能的计算公式是

，m表示物体的质量，v表示物体的速度。

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v0，经过一段时间后物体的速度达到v，则物体下落的距离h=．

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。

（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

，

重力势能的大小与物体质量和高度的关系为

，则一个物体从高为h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=___________；把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大偏角为θ，小球运动到最低位置时的速度为v=_____________。

14-22．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r，球的体积为

，设雨点的密度为ρ，求：

（1）每个雨点最终的运动速度vm=。

（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。

那么当雨点的速度达到

时，雨点的加速度a=。

14-23．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：

。

式中p、ρ、υ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υ=。

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，

（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．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=Gmlm2／r2（其中G为一个常数，大小为G=6．67×10—11Nm2/kg2）．

（1）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．

（2）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．

（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：

I=。

通电导体在磁场中受到的力叫安培力（用F安表示）。

运动电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力（用F洛表示）。

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安=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=NF洛，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：

I=。

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：

F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