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2009年全国高中应用物理知识竞赛试题


Vo 1 . 3 8  No . 1 O   oc t . 2 0 0 9  

中   j } b  教学参 考  

竟 赛 辅 导 

知 2   O   O   9年全 国 高 中应 用物 理 


识  竞赛 试 题 



本题 包括

l O小 题 。 每 小 题 5分 。 共 5 O分 . 在 每 小 题 

给 出的 四个选项 中 。 有 的小题 只 有一 个选 项 正确 。 有 的 小 题  有 多个选 项正确 . 请 把 符 合 题 目 要 求 的 选 项 的 序 号 填 入 题  后 的 () 内. 全 选 对 的 得 5分 。 选 不 全 的 得 3分 。 有 选 错 或 不  选 的 得 0分 .  
图 1  

4 . 如 图 2所示 的装 置可将声 音信 号转化 为 电信号 , 该 装 

1 . 有些 楼道 照 明灯 的控 制 电路 具 有这 样 的功 能 : 当 楼  道 里很 昏暗时 , 出现 声 音 灯就 开 启 ; 而 在楼 道 里 明亮 时 , 即  使 有声 音灯 也 没 有 反 应. 既可以方便照 明, 又 可 以 节 约 用  电. 这 样 的照 明灯 的控 制 电路 中, 一定 接 人 了哪几种 传感 器 
(   )  

驱 有 动 金 下 属 层 沿 的 水 振 平 动 方 膜 向 b 振   构 动 成 的 , n 镀 、   b/ 口 l   l = ] I   ) ) l ) 】 ) / l     I I   M H 卜 _ 一 输 出  

A. 温 度传感 器  C . 声音 传感器 

B . 光传感 器  D . 热 传感 器 

2 . 电脑 中用 的光 盘驱 动 器 , 可使 光 盘 以恒 定 角 速 度 转 
动. 光 盘上 凸 凹不 平 的小坑 就是 存贮 的 数据 信 息记 录. 激 光 
头发 出激光 在扫 描这 些 凸 凹不 平 的小 坑 的 过 程 中 , 可 读 取 

相应 的数据 信息 . 要求 激光 头在 读 取数 据 过程 中, 每 秒读 取  的数据 量相 同 , 那 么 光盘 上 凸 凹 不平 的小 坑 的 密集 程 度 应 
为  A. 越 靠 近 内 圈 越 密 集  B . 越 靠 近 外 圈 越 密 集  C . 中间位置 最密集  D. 各 处 密 集 程 度 相 同  3 . 一 辆 卡 车 如 果 在 如 图 1所 示 凸 凹 不 平 的 路 面 上 以 一  (   )  

定速率 行驶 , 由于 载 重量 过 大 , 轮胎 有 可 能 发 生 爆 胎 现 象.  
在 这 段 路 上 最 容 易 发 生 爆 胎 现 象 的 地 段 应 是 
A. a处   B . 6处  C . c 处 D. d 处 

(  

)  

② 在计 算长 方体 B受摩 擦 力 时要 考 虑 A 对 它 的压 力 ,  
即  一 ( ma +  ) g, 这是 一个 很基本 的摩 擦力 计算 问题.  

以上 四点 , 每一 点 都 是 关 键 , 每一 点 都 是基 础 , 弄 清 这 
几个 基本 问题 后 , 题 目就 转 化 为 匀 变 速 直 线 运 动 规 律 的 问 

③在计 算 长方 体 B的 加速 度 时 , 要 考虑 到 A 在水 平 方 

题. 相 信这 种 回归 基础 的压 轴 题 也 将 成 为 以后 广 东高 考 物 
理 试题 的一 个特色 .  

向不影响B , 应为 n   一   量 ±  
卫  十 一 
,H A  1   lH 

m   B  

±   曼   千 万 不能 用


。   : 

从 2 0 0 9年广 东高 考物理 试题 来看 , 无论 高考 是 “ 3 +X”  
模式 或是 其他 模式 , 在 平 时教 学 中或 高 三 的复 习 阶段 , 都 要  重 视基 本概 念 、 基本 知识 、 基 本 方法 、 基本 技 能 的学 习 , 克 服 

计 算 有 同学 受 思 维 定 势 的 影 响 , 把 A、 B  


看成 一个整 体 , 计算 B的加 速 度 时 , 直 接写 成 n   = g . 这 个  过程 涉及运 动 的独立性 原理 和牛 顿第 二定 律.  
④ A 最 远 到 达 b点 , 此 时相对 B 没有 速度 , 但 对 地 是 有  速度 的 , 也即 A 与 B 有相 同的速 度.  

并 摆脱 “ 题 海 战术 ” , 从 根 本 上 加 深 对概 念 、 规律的理解, 并  注 意综 合培 养学 生 理 解 、 推理、 分析能力 ; 有 意 识 地 注 意克  服 思维定 势 , 多在独立思考、 开拓 思 路 上 下 工 夫 , 这是 中学  物理 教学 应 长期坚 持 的方 向.  
饥 



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竟 赛 辅 导 

中   : } b {   教学参考  
U 

第3 8 卷 第l 0 期  2 0 0 9  ̄1 " 0 月 

D . 地 球表 面相 同时 间 内接 受的太 阳辐射 能将不 断减小 
6 . 在抽制很 细 的金 属丝 的 过程 中 , 可 以 用 激 光 随 时 监  测抽 丝 的 粗 细 情 况. 其 装 置  如 图 3甲 所 示 , 在 抽 丝 机 的 
::   ::   l  

细丝 出 1 : 3附 近 , 用 一 束 激 光 
沿 与 细 丝 垂 直 的 方 向 照 射 细 
丝, 在 细 丝 的 另 一 侧 用 光 屏 
甲  图 3  

图  
乙 
C. 1 . 0   Hz  

田  

乙 

图 4   B. 2 . 0   Hz   D. 0 . 5   Hz  

A. 4 . 0   Hz  

接收 激 光. 工 作 人 员 通 过 观 

察光屏上 明 暗相 间亮 斑 的情  况( 如图 3乙所 示 为 沿激 光 传播 方 向 看到 的 光屏 情 况 ) , 便 
可知道抽 制 出的细 丝是 否合格 . 对 于 这 种 监 控 抽 丝 机 的 装  置, 下 列 说 法 中 正 确 的 是  A. 这 是 利 用 光 的 直 线 传 播 规 律  B . 这 是 利 用 光 的 衍 射 现 象  C . 如果屏上 条纹变 宽 , 表 明 细 丝 粗 了  D . 如果屏 上条纹 变宽 , 表 明 细 丝 细 了  7 . 一 航 天 探 测 器 完 成 对 月 球 的 探 测 任 务 后 要 返 回 地  (   )  

1 0 . 扫描 隧道显 微镜 ( S TM) 是根 据 量 子力 学原 理 中的 
隧道效应 而设计 成 的 , 当 原 子 尺 度 的  探 针 针 尖 在 不 到 一 个 纳 米 的 高 度 上 

扫 描样 品时 , 在针 尖 与样 品之 间加 一 
大 小在 2   mV~ 2   V之 间 的电压 , 针 尖 

与样 品 之 间 产 生 隧 道 效 应 而 有 电 子 
逸出, 形成隧道 电流, 电 流  随 针 尖  与 样 品 间 的 距 离 r 的 增 大 而 指 数 减  小( 如 图 5甲所 示 ) . 当 探 针 沿 物 质 表 

球. 若 在离开月球 过程 的开始 阶段 , 由静止 开 始沿 着与月 球 
表 面成一倾 斜角 的直 线 飞行 , 先加 速 运 动 , 再 匀 速 运 动. 探 

面按 给定 高度匀 速 扫 描时 , 因样 品 表  面原 子的 凹凸不 平 , 使 探 针 与物 质 表 

乙 

测 器通过喷 气而 获得 推 动力 , 下 列关 于探 测 器 喷气 方 向的  描述 中正确 的是 
A. 探 测器加速 运动 时 , 向 正 后 方 喷 气  B . 探测 器加速运 动时 , 竖 直 向 下 喷 气  C . 探测 器匀速运 动时 , 竖 直 向 下 喷 气  D. 探测器匀 速运动 时 , 不 需 要 喷 气 

图 5  

(  

)  

面 间的距离 不断 发 生 改变 , 从 而 引 起 

隧道 电流 随时间 不 断发 生 改变 , 这 种变 化 便反 映 了样 品表  面原 子水平 的凹 凸形 态. 如果 在某次 扫描 中隧道 电流如 图 5   乙所 示 , 那 么样 品表 面可能是 图 6中的  (   )  

[ 二 =  
A  B  C  D 

8 . 每 当彗星的碎 屑 高速 运 行 并 与地 球 相 遇 时 , 常 有 部 

分落人 地球大气 层燃烧 , 形 成划 过天 空 的“ 流星 雨” . 关 于 流 
星 的下 列 说 法 中 , 正 确 的是  (   )   的 回答 .  

图 6  

二、 本 题 包 括 3小 题 , 共 2 5分 . 请 按 题 目 的 要 求 做 简 要 

A. 流 星对 地 球 的 引 力 和 地 球 对 流 星 的 引 力 大 小 相 等 .   但流星 质量小 、 加速度 大 , 所 以改变运 动方 向落向地球 
B . 流星对地 球 的吸 引力 远 小于 地 球对 流 星 的 吸引 力 ,  

1 . ( 8分 ) 将从 自来水 管龙头 流 出的水调成 很细 的水流 ,   你 会发 现 , 在靠近 出水 口处的水 流是 连续 的 且较 粗 , 而在 远  离龙头 出水 口处水流 会变得 很细 , 甚 至 会发 生间 断的 现象 ,  
这 是为什 么?   2 . ( 8分 ) 小 刚 和 小 明放 学 后 一 同骑 车 回家 。 经 过 一 段 下 

所 以流 星 落 向地 球  C . 流 星 进 入 地 球 大 气 层 中后 , 速度越来 越 大 , 机 械 能 不 
断 增 加 

D . 流 星 是 因 受 到 彗 星 斥 力 而 落 向 地 球 的  9 . 指 针 式 石 英 钟 的 步 进 电 机 原 理 如 图 4甲 所 示 , 在 由 

坡 路 的过 程 中, 尽 管 不再 用 力蹬 车 , 但 车 速 仍 越来 越 快. 为 
了安全 , 要求 到达坡 路底端 时速 度不 能超 过某 一定 值 , 因此  在 下 坡 过 程 中一 定 要 采 取 刹 车 措 施 . 对 于 采 取 怎 样 的 刹 车  措施 更有 利于减 少 闸皮 的磨 损 , 小 刚 和 小 明 提 出 了 不 同 的  看法 : 小刚认 为应在 下坡 的全过 程一 直轻 捏刹 车 ; 小 明 认 为  应 在接 近 坡 底 时 急 刹 车. 你 认 为 谁 的看 法 正 确? 并 简 述 
理 由.  

硅 钢片叠压 而成 的定 子 上绕 有 线 圈 , 由永磁 体 构 成 的 圆柱  形转 子 , 可绕垂 直线圈 的转轴 O转 动 , 其两磁 极分 布在 柱面  上. 当电路 产 生的 脉 冲电信 号 ( 如 图 4乙所 示 ) 输 入 到线 圈 
时, 线 圈就产生 磁场 , 且 线 圈 两 端 的 磁 极 随 着 输 入 电 流 方 向 

的变化而变 化 , 使转 子 每 次按 预 定 的方 向 ( 弧形 箭 头方 向)   旋转 1 8 O 。 , 转子带 动 齿 轮 , 齿 轮 带 动 秒针 转 过 一 秒. 则图 4   乙中脉 冲电信号 的频 率为  (   )  

3 . ( 9分 ) 有一 种电流 天平 的主要结 构包括螺 线管 、 横 梁  ( 含 U 型 电路 ) 、 直 流电源 、 滑动 变阻 器及 电 流表 等 , 其构 造 

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V O1 . 38   N o. 1 0  0 ct . 2009  

中   圣   学参考  
嘴 K 喷 出 的油 漆 , 形 成带负 电 的  雾状 液滴 ( 初速 度 可忽 略 不计 ) ,   在被 P与 K 之 间的 电 场 加速 后  射 到 P( 被喷漆 的零件 ) 上 并 附  着 在其 上. 已 知 P 与 K 之 间 的 

竞 赛 辅 导 

示 意图如 图 7所 示. 螺线 管水 平放 置 , 横 梁 可绕 固定 在 螺 线  管端 口且垂 直螺 线 管 轴 线 的水 平 轴 00   摆动( 水平轴 O ( )  

2 . ( 1 3分 ) 如图 1 0所 示 为 静 电 喷 漆 过 程 的原 理 图 , 由 喷 

在横梁 的 中间 , 不挂重 物  时 横梁 处 于水 平位 置保 持平衡 ,  
包括 u 型 电路 在 内的横 梁 的重 心位 于 00   的正 下方 附近 ) ,   摆动 过程 中 O O  轴 处 的摩 擦 可 忽 略 不计 , U 型 电 路 通过 导  电 的转轴与 接线 柱 n 、 b相 连 , 且 一直 在 螺线 管 内. 在 横 梁左  端悬挂 一定 质量 的物体 , 当螺线 管 中通 以 电流 j   、 U 型 电路  中通 以电流 J  时 , 可 使横 梁水 平平衡 .  

接  储  漆 
桶 

图 l O  

加速 电 压 U= 5 0 O   V, 每 分 钟 可 

将 6 0   g的油漆 喷到零 件 上. 为 了使油 漆 喷 到零 件 上后 能较  牢 固地 附着在 零件 上 , 要 求 油漆 对 零 件 表 面 的平 均 压 力 不  小 于1 . O   N. 求此 喷漆装 置耗 电 的最小 功率 .   3 . ( 1 5分) 图 1 1所示 电路 是在 环境 温度 为 1 0℃左右 的  条件 下 工 作 的 某 自动 恒 温 箱 原 理 简 图. 箱 内 电阻 R   一  2 O   k Q, Rz 一1 0   k Q, R。 一3 0   k n, R   为热 敏 电阻 , 其 阻值 随 温 

图 7  

度变 化 的图线 如图 1 2所 示 , 电 源 电动 势为 1 2   V, 内 电 阻 不 

( 1 ) 请 简述 这种 电流 天平测 量质 量 的原 理.  
( 2 ) 为提 高这种 电流 天平 的灵 敏度 , 可 以从 哪些 方 面进 
行改 进.  

计. 当电 压 鉴 别 器 的 两 接 入 点 n 、 b间 的 电 势 差 【 ,  小 于  0 . 5   V时 , 鉴 别器 将使 开 关 S接 通 , 使 恒 温 箱 内 的 电热 丝 通  电 而发热 , 从 而使 箱 内温度 升高 ; 当  大 于 1 . 0   V时, 鉴别 
器 将 使 S断 开 , 停 止加 热.  

三、 本 题 包 括 5小 题 , 共 7 5分 . 解 答 时 应 写 出 必 要 的 文 

字说 明、 方 程式 和重 要演算 步骤 . 只 写出 最后 答 案的 不 能得  分. 有数值 计算 的题 。 答 案 中必须 明确 写出数 值和 单位 .   1 . ( 1 2分 ) 一个 喷漆 桶能 够 向外 喷射 不 同速度 的油漆 雾  滴, 某 同学 要 测 量 雾 滴 的 喷射  速率 . 他采 用 如 图 8所 示 的装 
置, 一个直径 为 d的纸带 环,   安 放 在 一 个 可 以 按 照 不 同 转 
标 志 线 
R  b   R 

1 1  

图 1 2  

( 1 ) 根据 以上 说明 , 判 定 该 恒 温 箱 内 的 温 度 将 保 持 在 怎 

速转 动 的 固定 转 台 上 , 纸带 环 
上 刻 有 一 条 狭 缝 A, 在 狭 缝 A  的 正 对 面 的 纸 带 环 的 内 侧 画 


样 的范 围?  
图 8  

( 2 ) 若想 使此 恒温 箱 内的温度 变 化 范 围在第 ( 1 ) 问的基  础上 降低 一些 , 在 鉴别 器功能 和 热敏 电 阻不 变 的条件 下 , 可  采取 怎样 的措施 ?   4 . ( 1 7分) 暑假 期间 , 物理 老 师带物 理小组 的 同学乘 “ 动  车组 ” 参加夏 令 营 的 活动 , 火 车 开 动前 , 广播 里 传 来 了列 车 
员 对“ 动车组 ” 运 行 情况 的介 绍 , 从 广 播 里 他 们 了解 到 , “ 动 

条标 志线 . 在 转 台开始转 动达 到 稳定 转 速时 , 向侧 面 开有 

同样狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴, 当狭缝A转至与狭缝  
B 正对平 行时 , 雾滴 便 通 过狭 缝 A 在 纸带 的 内侧 面 留 下 痕  迹. 将 纸带 从转 台 上取 下 来 , 展 开平 放 , 并 用 毫 米 刻度 尺 进 
行测 量 . 如 图 9所 示 .  

车组 ” 运 行 的最 高时 速 可 达 2 4 0   k m/ h . 于是 , 老 师给 小 组 的  同学 们提 出 了这样 的课题 : 在列 车 开动 的过 程 中 , 用 手边 的  物 品估 测一 下列 车 加 速 过 程 的加 速 度 大 小. 于是 同 学 们开  始讨论 起来 , 并在 列车 启动后 开 始 了测 量. 其 中有 两个 同学 
的测 量过 程如 下 :  

小 刚同学 用塑 料绳 把一 只小 铁 锁 吊在行 李架 上 , 使 悬 
图 9  

挂点 正好 在小 桌边 缘 的正 上 方 , 他 测 出 悬挂 点到 小 铁 锁 的  距离 L及加速 阶段 小 铁 锁 偏 离 桌 子 边 缘 的 水 平 距 离 d后  说, 我 已能算 出火 车 的加速 度 了.   小 明同学 坐在 窗边 不 动 声 色 , 时 而抬 头 看 看 窗 外铁 路 

( 1 ) 简 述侧 面开有 狭缝 B的纸 盒子 的作用 .   ( 2 ) 如果转 台转动 的周 期 为 T, 写 出这 些 雾滴 喷 射速 率 
的 范 围. ( 用字母 表示 )  

,   U 

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竟 赛 辅 导 

中   : } b  

参考  
2 . 小 明的看 法正确 .  

第3 8 卷 第l 0 期 
2 0 0 9 年1 0 月 

边 的里程碑 ( 每隔 1 0 0   m 有一 个 里 程碑 ) , 时 而 看 看 自 己 的 

手表 , 往 复 了几 次 , 依次记 录下列 车通 过相 邻里 程碑 之 间距 
离所 用时 间 t   、 t   …一 . 在别人还 在忙碌 时 , 小明 宣布 说“ 我 
已测 出 了 火 车 的 加 速 度 ” .  

在 车下坡 的过程 中 , 有 空气 阻力 和 闸皮 的阻力 做 负功 ,   而要 想使 车限制 在 一 定 的速 度 内 ( 即动 能 小 于一 定 的值 ) ,   则 要求空 气阻力 和 闸皮 的阻 力所做 功的值 相 同.  
由于空气 阻力随速 度 的增大而增 大 ( 与速度 成正 比) .  

请你判 断一下 : 以上 同学 的方法 能 否测 出加 速度 , 如果 
不能, 请 说明理 由 ; 如 果能 , 请 通 过 计 算 说 明 他 们 的 测 量 结  果各 是什 幺. 并 对 于 小 刚 和 小 明 的 测 量 方 法 做 出评 价 .   5 . ( 1 8分 ) 已 知地 球 和 火 星 都 在 同 一 平 面 上 绕 太 阳做 圆  周运 动 , 火星轨道 半径 R   为地 球 轨 道 半 径 R。 的 1 . 5倍 . 若 
要 从 地 球 向火 星 发 射 探 测 器 , 可 以 先 用 火 箭 对 探 测 器 进 行 


所 以在下坡 过程 中不刹 车可 以使空 气 阻力做 功 尽量 多  些, 从 而 闸皮阻力做 功就 少一 些 , 因此 也就 能尽 量 减少 闸 

皮 的磨损 .   3 . ( 1 ) 因 为维 持 横 梁平 衡 , 就 需 要 对 U 型 电 路 的 右 侧  c d边 施 加 一 定 的 安 培 力 , 而在装置 一定 的条件 下 , 此 安 培 力  的 大 小 由通 过 U 型 电路 的 电 流 大 小 和 螺 线 管 产 生 的 磁 场 强  弱决 定 , 螺 线 管 的磁 场 又 由通 过 其 电流 J  的 大 小 决 定 . 因 

加速 , 使 之成 为一个 沿地球 轨道 绕太 阳运 行的人 造行 星 ( 此  时地 球对探 测器 的引 力可 以忽略 不计 ) , 然 后 在 适 当 时 刻 点 

燃与 探测器连 在 一起 的 火箭 发 动机 , 在 短时 间 内使 探 测 器 
沿原 运动 方向加速 , 当其 速 度 增 到 适 当值 时 , 探 测 器 沿 着 一 
个椭 圆轨道运 动 . 这 个 椭 圆 的 近 日点 和 远 日点 分 别 与 地 球  轨 道 和 火 星轨 道 相 切 , 并 且 在 探 测 器 到 达 远 日点 时 , 恰 好 火  星也 运动到 该点 , 从 而使 探 测 器 正 好射 到 火 星 上 , 如图 1 3  
所示 .  

此, 可以利用通 过 U 型 电路 或通 过 螺线 管 的 电流 大小 来表  示c  边 所受安 培力 的大小 , 即表 示 横梁 左侧 所挂 物体 质量 
的大 小.  

( 2 ) 增加横梁 的长 度 ; 调 整 转轴 的 位 置 , 使 横 梁 的 重 心  与转 轴距 离 靠 近 ; 增 加螺 线 管 线 圈 的匝 数 ; 在利用 J  大 小  表示 质量大 小的情 况下增 大 电流 ,   ; 在 利用 J  大 小 表 示 质  量大 小的情 况下增 大电流 j  等 .  

当探 测 器 脱 离 地 球 并 沿 地 球 公 转 轨 道 稳 定 运 行 后 , 在  某 年 3月 1   E l 零时, 经 观 测 计 算 知 火 星 与 探 测 器 对 太 阳所   张角 度为 6 O 。 , 如图 1 4所 示 . 问 应 在 何 年 何 月 何 日点 燃 探 测  器 卜的 火 箭 发 动 机 方 能 使 探 测 器 恰 好 落 在 火 星 表 面 ( 时 间 

说明

其 他正 确 的改 进方 案 同样 得 分 , 每 种 正确 的方 

案 得 2分 , 最 多 得 4分 .  

三、 1 . 使 进入 狭缝 A 的雾滴 都能 沿半径方 向入 射 , 起 到 
“ 准直” 作用. 以 减 小 由 于 速 度 方 向 不 同 对 于 速 度 大 小 测 量 
带来 的误差.  

计算仅需 精确 到 日) . 已知地球 半径 为 R   一 6 . 4 ×1 0  I T I , 重 
力 加 速 度 g取 9 . 8   m/ s   .  

( 2 ) 雾滴在纸带 环内运动的位移 为 d , 设雾滴 到标志线 的 
火 星 

南  

距离为  , 则雾滴在纸带环内运动的可能时间为 t =n T 4 - ÷T .   丌“ 
所 以 雾 滴 可 能 的速 度 为 
7r  

( mr d+   ) T 
图 1   3   图 l 4  

因 此 雾 滴 可 能 的速 度 范 围 是 

参 考 答 案 




1 .BC  2 .A  3.I )

4.I )

5.A BD  6.BD  7. C 

( n   T r d   +S   T<  <   T  ) … ( 肿【  +  )  


8. A  9.D  1 0.A 

2 . 设 单 位 时 间 内喷 漆 的 质 量 为  。 , 这 些 油 漆 所 带 电 荷  量 为 q, 油 漆 喷 到 零 件 上 时 的 速 度 大 小 为  , 则 根 据 动 能 定 
1  

二、 1 . 水 离开 水 龙 头 在 空 中 做 加 速 直 线 运 动 , 因 此 在 离  出 水 口距 离 越 大 的 位 置 , 水通过 的速度 越大.   因单位时 间 内从水 管 中流 出相 同 质量 的 水 , 所 以 水 的  流速越 大的 位 置 . 水流 的 横 截 面 积 较 小 , 因 此 水 流 会 变 得 
很细.  

理有 q o u一÷ ,   。  .  
油 漆 喷 到 零 件 上 时 的 动 量  一  。   一  .  

由于油 漆喷 到零件上 后便 附着 在其 上 , 即末 速 度为 零 ,   根据 动量定 理可 知 , 油 漆 对 零 件 的 平 均 作 用 力 为 
F— p / 1一   可.  

当在远离 出水 口的位置 , 水流变 得很 细时 , 由 于 水 的 表 

面 张力作用将 会把 水 流拉 断 , 从 而 出现在 远 离 出 水 口的 位 
置 水流间断 的现象.  
三 、  

因 J —q / t , 所 以有 J —q 。 .  

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V o1 . 38 N o. 1 0  

Oc t . 2 0 0 9  

中   j } b  裁  参 考  
操作 .  

竟 囊 辅 导 

因此 P — I U 一  一 一 5 0 0   W.  

( 2 ) 小 刚 的方 案 中 涉 及 的 计 算 量 较 大 , 不便 在旅途 中  

3 . ( 1 ) n 点的电势  一瓦 
因此 当开 始加热 时 , b,  ̄
解得 R   一1 2 . 4   k n.  

E 一4 . 0   V .  
E=3 . 5   V,  

5 . 为 使 探测 器 落到 火 星上 , 必 须选 择 适 当时 机 点 燃 探  测 器 上 的火箭 发 动机 , 使探 测 器沿 椭 圆轨 道 到 达 与火 星 轨 

E g势  一 

道 的相 切 点时 , 火 星也 恰好 运 行 到这 一 点 . 为此, 必 须 首 先 

确定 点 燃 火箭 发 动机 时 探测 器 与火 星 的相 对 位置 . 已知探  测 器在 地 球公 转 轨道 上 运行 周 期 丁 d 与地 球 公转 周期 相 同 
=  一 3 6 5   d .  

由图可 以查 得 , 此 时 的 温度 约 为 4 0℃ , 此 即 恒 温 箱 的 
最低 温度 .  

当 停 止 加 热 时 , 6 点 的 电 势   一 晶 E = 3 . o   V , 解  
得R  = 1 0   k n.  

根据 开普 勒第 三定 律 , 火星 的公转 周期 为 

T   一3 6 5 × ̄ / ( 1 . 5 )  d一 3 6 5 ×1 . 8 4   d一 6 7 1   d .  
而 探 测 器 的 椭 圆 轨 道 上 的 半 长 轴 为 
1  

由图可 以查 得 , 此 时 的 温度 约 为 5 0℃ , 此 即 恒 温 箱 的 
最高 温度.  

÷( R 。 +1 . 5 Ro ) 一1 . 2 5 R。 .  
厶 

所 以此恒温 箱的 温度将 保持 在 4 O ~5 0℃ 的范 围.   ( 2 ) 要使此 恒 温 箱 内 的温 度 变 化 范 围 降低 一 些 , 则 R  的阻值 将增 大 , b点 的电 势  将 升 高 , 若 还 需保 持0 . 5   V<  U s <1 . 0   V时对 电热 丝 的 开关 S进 行 通 断 控制 , 可 以 通过  增大  、 R  及 电源 电动势 等或减 小 R。 的方 法来 实现.  
说明 对 于“ 采 取 怎 样 的措 施 ” 的 回答 , 其 他 正 确 的改 

所 以探测 器在 椭 圆轨道上 的运 行周 期为 

一3 6 5 ×、 / ,  丽

d一 3 6 5 ×1 . 4 0   d 一5 1 0   d .  

因此 探测 器从 点燃 火箭 发动机 至到 达火 星 , 需 时 
T ,  

n  
厶 



2 5 5   d . ‘  

探测 器在 点燃 火箭 发动机 前绕 太 阳转动 的角速 度为 
∞ d —c c J   一3 6 0 。 / 3 6 5   d 一0 . 9 8 6。 / a .  

进方 案同样 得分 , 每 种正 确 的方 案得 2分 , 最 多得 6分.   4 . 两个 同学 的方法 都是 可行 的 , 具体计 算如 下 :   对于 小刚 的做法 :  

火 星绕太 阳转 动的 角速 度为 
一3 6 0 。 / 6 7 1   d 一0 . 5 3 7。 / d .  

设 塑料 绳 与竖 直 方 向 的 夹 角 为 , 小 铁 锁 的受 
力情 况如 图答 1所示 , 因此有 

由于探测 器运行 至火 星需 时 2 5 5   d , 火 星 在此 期 间运 行  的角度 为 

t a n  一  / JL 2 -d   , F =m g t a n   .  
所 以  口 一F /   一g t a n   0 =g d /~ / I 了二  .  

  ÷
mg  

,  

∞  

?

二  一 0


5 3 7。 / d ×2 5 5   d 一1 3 7 。 .  

6 

对 于 小 明 的做 法 :  

图答 1  

即探 测 器 在 椭 圆 轨 道 近 日点 发 射 时 , 火 星 应 在 其 远 日 点 的  切点 之前 1 3 7 。 . 即点燃 发 动机 时 , 探 测 器 与 火 星 之 间 对 太 阳  的 圆心角 应为 1 8 0 。 一1 3 7 。 一4 3 。 , 如 图答 2所 示 .   已知 某 年 3月 1日零 
时 探 测 器 与 火 星 对 太 阳 

利 用 匀变 速 直线 运 动 的 

— 

, 观 察 窗外 里 程 碑 ,  

火车 通过第 一个 1 0 0   m 所用 时间 t 。 , 平 均速 度为  ; 通 过第  二个 1 0 0   r n所用 时间 t   , 平均 速度 为 
贝 0   一l O 0 / t   ,   2 —1 0 0 / t 2 .  
n 一(   2 一u 1 ) / t ,t 一( f 1 +t 2 ) / 2 .  

所张角度 为 6 0 。 ( 火 星 在 

前, 探测器在后) . 为使 其 
解得 。 一  一  .   张角成 为 4 3 。 , 必 须 等 待 

评价

小 刚和小 明的方 法虽 然都 可 以求 出列 车 的 加速 

二者 在 各 自轨 道 中运 行  至某 个 合 适 的 时 日. 设 二 

图答 2  

度, 但从 测量 的简便 程度 和准确 程 度来 看 , 小 明 的方 案 更合 
理一 些. 原 因如 下 :  

者 到达合 适 的位置 , 探 测器 又经 历 的天 数 为 t , 则 
6 0 。 一 4 3 。 一 ∞d t一( u  t .   s e   s   d .  

( 1 ) 刻度尺 一般并 不是 随身 携带 的物 品 , 因此 长 度 测量  需要 靠估计 , 很难测准; 即 使 是 有刻 度 尺 , 由于 铁锁 与列 车 
一  



 


很 难保 持相对 静止 , d的测量 很难 测准 . 钟 表是一 般 旅 途 中  常用 的物 品 , 且 里程 碑之间 的距 离是 比较 准确 的 , 时 间测 量  也 较准确 , 因此 测量 的结果 也会 比较 准确.   故点燃 火箭 发动 机 的时刻 应为 当年 的 3月 1日之 后 3 8  
天, 即 同 年 的 4月 7日.  

母 ◎  
E — ma i l : p h y @c f e 2 1   t o m 


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