创新设计与新情景问题

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1、创新设计与新情景问题灵活运用已学过的物理知识、实验方法和实验仪器去处理新情景问题、探索物理规律或设计一个新的物理实验，这在过去几年的高考题中是不断出现，实际上就是考查学生知识的迁移和创新能力。一．新情景物理问题例1．（2004上海高考）下图为一测量灯泡发光强度的装置，AB是一个有刻度的底座，两端可装两个灯泡。中间带一标记线的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同。已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。现有一个发光强度I0的灯泡a和一个待测灯泡b。分别置于底座两端（如图）(1)怎样测定待测灯泡的发光强度？____

2、__________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)简单叙述一个可以减小实验误差的方法。___________________________________________________________________________。解析：移动光度计可使左右两光源在光度计上的照度相同，已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度

3、计到灯泡的距离的平方成反比。只要测量出两光源到光度计的距离，比较可得到待测灯泡的发光强度（1）接通电源，移动光度计，使灯泡a和一个待测灯泡b照度相等，测量出它们与光度计各自距离r1、r2则有I/r22=I0/r12,I=I0r22/r12(2)减小误差方法就是多次测量求平均值。例2．(2004广西物理高考)已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为2e/3，下夸克带电为-e/3，e为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10-15m,试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）解析：质子带电

4、＋e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的，三个夸克比位于等边三角形的三个定点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为代入数值，得，为斥力上夸克与下夸克之间的静电力为=23N为引力二．创新设计实验例3．（2004高考）图中R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx（1）写出操作步骤：（1）由R及测得的量，可测俄E＝_________,=__________解析：电压表内阻极大，所以可用电压表直接测量电源电动势，因为实验

5、中涉及的未知的物理量有电动势、内阻及电阻Rx，所以至少要测量三组数据。（1）①K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1；②K2仍接到a端，闭合K1，记下电压表的读数U2；③K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3.（2）U1例4．（2004高考）图中给出器材为：电源E（电动势为12V，内阻不计），木板N（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张），两个金属条A、B（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极），滑线变阻器R（其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻），直流电压表（量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连），开关K。

6、现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线。AB间的电压要求取为6V。（Ⅰ）在图中连线，画成实验电路原理图。（Ⅱ）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方。a.接好实验电路。b.c.合上K，并将探针P与A相接触。d.e.用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。画一线段连接AB两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上。f.将探针与某一基准点相接触，，这一点是此基准的等势点。用探针把这一点的位置也压印在白纸上。用相同的方法找出此基准点的其它等势点。g.重复步骤f，找出其它4个基准点的等势点。取出白纸画出各条等势线

7、。解析：本题是课本实验描绘电场等势线的一种简单变化，利用电流场模拟静电场，注意由于导电纸的电阻较大，滑线变阻器R只能采用分压式连接。（I）连接线路如图（II）b.把变阻器的滑动触头移到靠近D端处d.调节R，使电压表读数为6Vf.记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点练习：1．科学家们使两个带正电的重离子被加速后沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞，试图用此模拟宇宙大爆炸的情境.为了使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有A．相同的速率B．相同的质量C．相同的动能D．