二、物理學(xué)與現(xiàn)代生產(chǎn)

1、二、物理學(xué)與現(xiàn)代生產(chǎn)眾所周知，物理學(xué)與生產(chǎn)技術(shù)極為密切。物理學(xué)的基礎(chǔ)理論的重大突破，往往推動(dòng)著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和變革，促進(jìn)新的技術(shù)科學(xué)的興起。因此在物理教學(xué)中，必須重視物理學(xué)與現(xiàn)代生產(chǎn)的關(guān)系。聯(lián)系現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)反映了物理學(xué)習(xí)的時(shí)代特征，使學(xué)生能夠用現(xiàn)代觀念看待物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)也可以使學(xué)生注意并加深對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)問題的能力，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，并了解物理學(xué)習(xí)的社會(huì)意義。例1混凝土便宜而堅(jiān)固耐壓，但不耐拉，鋼耐壓也耐拉，通常在混凝土建筑物需承受張力的部位用鋼筋來加固。下面各圖中，樓板和陽臺(tái)的加固鋼筋位置都正確的是（ ） A、(a) B、(b) C、(

2、c) D、(d)答案A評(píng)注本題涉及的鋼筋水泥是日常生活中最常見的建筑材料，雖然只是物理力學(xué)中的一個(gè)問題，沒有和其他科目結(jié)合，但是，題目結(jié)合實(shí)際，考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，是一道鍛煉思維能力的好題。要正確解答本題，絕不能靠死記硬背，也沒有辦法找到現(xiàn)成的答案，必須經(jīng)過學(xué)生獨(dú)立的思維分析、邏輯推理和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)才行，這正是本題要考查的目的。例2如圖所示是一種手控制動(dòng)器，a是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的輪子，b是摩擦制動(dòng)片，c是杠桿，O是其固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，手壓在A點(diǎn)施加一個(gè)作用力F時(shí)，使輪子制動(dòng)。若使輪子制動(dòng)所需的力矩是一定的，則下列說法正確的是（ ）A、輪a逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所需的力F較小。B、輪a順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)

3、，所需的力F較小。C、無論a逆時(shí)針還是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所需的力F相同。D、無法比較F的大小。答案A例3 把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩，篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成20次全振動(dòng)用15s，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是88r/min。已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓，可以使其轉(zhuǎn)速提高，增加篩子的質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。為使篩子的振幅增大，有下列做法（r/min讀作“轉(zhuǎn)每分”）降低輸入電壓 提高輸入電壓 增加篩子質(zhì)量 減少篩子質(zhì)量可供選擇的是：A、 B、 C、 D、 答案C例4如圖所示是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈A是通

4、高頻交流電的線圈，B是自行車的零件，a是待焊接的接口，接口兩端接觸在一起，當(dāng)A中通有交變電流時(shí)，B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化而焊接起來。（1） 為什么在其他條件不變的情況下，交變電流的頻率越高，焊接越快？（2） 為什么焊接過程中，接口a處已被熔化而零件的其他部分并不很熱？答案 略例5電力部門常用一種鉗形測量儀，如圖所示，在不切斷電源的情況下，測量輸電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度，請(qǐng)你用所學(xué)知識(shí)說明該測量儀的測量原理。 答案 略例6電動(dòng)機(jī)通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩子拉力不能超過720N，電動(dòng)機(jī)的功率不能超過1200W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m（已知此物體在被吊高接近90m

5、時(shí)已開始以最大速度上升），所需時(shí)間為多少？答案7.75s例7A、B兩地間鋪有通訊電纜，長為L, 它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱為雙線電纜，在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(hù)層損壞，導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電，相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻，檢查人員經(jīng)過下面的測量可以確定損壞處的位置：（1）令B端的雙線斷開，在A處測出雙線兩端間的電阻RA; (2)令A(yù)端的雙線斷開，在B處測出雙線兩端的電阻RB；（3）在A端的雙線間加一已知電壓UA，在B端用內(nèi)阻很大的電壓表測出兩線間的電壓UB。試由以上測量結(jié)果確定損壞處的位置。答案 評(píng)注本題涉及到物理知識(shí)在實(shí)際技術(shù)中的應(yīng)用，是理論聯(lián)

6、系實(shí)際的典型問題，這類問題著重考查學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)處理實(shí)際問題的能力，它體現(xiàn)了高考命題中理論聯(lián)系實(shí)際和學(xué)以致用的指導(dǎo)思想。例8為了探測海洋中水的運(yùn)動(dòng)，海洋工作者有時(shí)依靠水流通過地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢測水的流速，假設(shè)在某處地磁場的豎直分量為0.710-4T，兩個(gè)電極插入相距2.0m的水流中，且兩極所在的直線與水流的方向垂直，如果與兩電極相連的靈敏電壓表的讀數(shù)為7.010-5V，測水的流速為_m/s.答案0.5例9如圖所示是靜電除塵的原理示意圖，A為金屬管，B為金屬絲，在A、B之間加上高電壓，使B附近的空氣分子被強(qiáng)電場電離為電子和正離子，電子在向A極運(yùn)動(dòng)過程中被煙氣中的煤粉俘獲，使煤粉帶負(fù)電

7、，最終被吸附到A極上，排出的煙就比較清潔了。有關(guān)靜電除塵的裝置金屬管A應(yīng)接高壓電源的正極，金屬絲B接負(fù)極。金屬管A應(yīng)接高壓電源的負(fù)極，金屬絲B接正極。C為煙氣的進(jìn)氣口，D為排氣口。D為煙氣的進(jìn)氣口，C為排氣口。 A、 B、 C、 D、答案A例10在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中推動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí)，由于不允許傳動(dòng)的機(jī)械部分與這些液體相接觸，常使用一種電磁泵。如圖表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)管放在磁場中，當(dāng)電流穿過導(dǎo)電液體時(shí)，這種液體即被驅(qū)動(dòng)，問：（1） 這種電磁泵的原理是怎樣的？（2） 若導(dǎo)管內(nèi)截面積為wh, 磁場的寬度為L，磁感強(qiáng)度為B，液體穿過磁場區(qū)域的電流強(qiáng)度為I，求驅(qū)動(dòng)力造成的壓

8、強(qiáng)差為多少？答案（1）略 （2）P=BI/w例11如圖是靜電分選器的原理示意圖，將磷酸鹽和石英的混合物顆粒由傳送帶送至兩個(gè)豎直的帶電平行板上方，顆粒經(jīng)漏斗從電場區(qū)域中央處開始下落，經(jīng)分選后的顆粒分別裝入A、B桶中，混合顆粒離開漏斗進(jìn)入電場時(shí)磷酸鹽顆粒帶正電，石英顆粒帶負(fù)電，所有顆粒所帶的電量與質(zhì)量之比均為105C/kg，若已知兩極間的距離為10cm，顆粒在電場中下落的豎直高度為50cm，設(shè)顆粒進(jìn)入電場時(shí)的初速度為零，顆粒間的相互作用力不計(jì)，如果要求兩種顆粒離開兩極板間的電場區(qū)域時(shí)不接觸到極板而且有最大的偏轉(zhuǎn)量，則：（1） 兩極板間所加的電壓應(yīng)多大？（2） 若帶電平行板的下端距A、B桶底的高度H

9、=1.0m，求顆粒至桶底時(shí)速度的大小。答案（1）1104V （2）5.5m/s例12如圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖。（1） 請(qǐng)你簡述自動(dòng)控制的原理。（2） 如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1mm的鋁板，在、和三種射線中， 你認(rèn)為哪一種對(duì)鋁板的厚度控制起主要作用，為什么？ 例13如圖是一種光電計(jì)數(shù)裝置的原理圖，被計(jì)數(shù)的制品放在傳送帶上，光源安裝在傳送帶的一側(cè)，光電計(jì)數(shù)裝置安裝在傳送帶的另一側(cè)，每當(dāng)傳送帶上有一個(gè)制品通過時(shí)，光線被擋住，電磁鐵放開銜鐵，計(jì)數(shù)齒輪轉(zhuǎn)過一齒，計(jì)數(shù)器自動(dòng)地把制品數(shù)目記下來。（1） 試說明這種計(jì)數(shù)裝置的工作原理。（2） 電計(jì)數(shù)裝置，實(shí)際上是一個(gè)用光控制的繼電器，叫做

10、光控繼電器。光控繼電器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用很多，例如可用來控制航標(biāo)信號(hào)燈，使信號(hào)燈自動(dòng)地“夜亮?xí)兿ā?。?qǐng)你利用學(xué)過的知識(shí)，自行設(shè)計(jì)一個(gè)航標(biāo)信號(hào)燈的簡單電路。例14建在雅礱江上的二灘水電站于1991年9月開工，1997年11月10日下閘蓄水，1998年開始向西南電網(wǎng)送電，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為330104kw，2000年竣工之后，年發(fā)電量將達(dá)到170億度。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高240m，是20世紀(jì)亞洲裝機(jī)容量、庫容最大的水利樞紐工程。設(shè)想將二灘的電能輸送到成都地區(qū)，如果使用相同的輸電線，從減少輸電線上的電能損失來看，在50104V超高壓和11104V高壓輸電方案中應(yīng)選用_輸電方案，因?yàn)樵摲桨傅妮旊娋€損

11、失為另一種的_。 答案50104 V , 4.84 例15在對(duì)某一容器E抽氣后，需要測量該容器的真空度，如圖所示裝置就是用來測量E內(nèi)稀薄氣體的真空計(jì)，其中K1、K2是手動(dòng)閥門，球形容器C的容積為200cm3，與之相通的K1A管是內(nèi)腔截面積為1.00mm2，長度幾十厘米的均勻細(xì)管，BK2也是內(nèi)徑很小的細(xì)管，其體積可忽略不計(jì)，對(duì)E抽氣前打開K1、K2，然后開動(dòng)抽氣機(jī)，隨著E及C內(nèi)氣壓的降低，水銀槽內(nèi)的水銀通過K2上升，當(dāng)水銀即將進(jìn)入C球時(shí)，將K2關(guān)閉，再繼續(xù)抽氣，抽氣結(jié)束時(shí)先關(guān)閉K1，再打開K2，則水銀充滿C球后將繼續(xù)上升到K1A管中的某點(diǎn)D，只要測出K1D的長度L及D點(diǎn)到水銀槽液面的高度差H，并

12、在另一氣壓計(jì)上讀出當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)，就可算出E中的氣壓（設(shè)整個(gè)過程中氣體溫度不變）。（1） 在某次測量時(shí)，大氣壓強(qiáng)P0=75.60cmHg,L=20.00cm, H=63.10cm，請(qǐng)計(jì)算E內(nèi)氣壓。（2） 試說明C球所起的放大作用。答案（1）1.2510-2 cmHg . （2）略例16如下左圖所示，激光液面控制儀的原理是：固定一束液光AO以入射角i照射液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光電管將光訊號(hào)變成電訊號(hào)，電訊號(hào)輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度。如果發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)在屏上向左移動(dòng)了S的距離射到B點(diǎn)，由此計(jì)算液面降低了多少？ 例17如上右圖所示，是一個(gè)測定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當(dāng)外電路的電流變化說明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h變化情況為A、增大 B、減小 C、不變 D、無法確定答案A例18有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部