初中物理競(jìng)賽輔導(dǎo)—光熱聲(教師使用)doc

1、百度文庫(kù)競(jìng)賽輔導(dǎo)講義一一光、熱、聲、 （教師使用）、知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)分項(xiàng)細(xì)、目（一）光：/1.光的直線傳播，光速2.光的反射及反射定律，光的折射及規(guī)律3.影和像、日食、月食、小孔成像、平面鏡成像凸、凹透鏡成像，照相機(jī)、放映機(jī)、放大鏡等（二）熱：1.熱膨脹和水的反常膨脹，溫度與溫度計(jì)2.熱傳遞的方式，物態(tài)變化，分子運(yùn)動(dòng)論的要點(diǎn)，內(nèi)能3.改變內(nèi)能的兩種方式，比熱，熱量的計(jì)算，熱平衡方程，熱功光量'（二）聲：1.盧自的發(fā)生和傳播2.音調(diào)、響度和音色、例題與練習(xí)例1處在赤道上某地的人在月落4h后，還能看到一顆繞赤道平面軌道運(yùn)行的人造衛(wèi)星在其正上方，試求這顆衛(wèi)星距地面高度最小約多少？（地球半徑R=

2、分析與解答：忽略大氣對(duì)光的折射，光沿直線傳播。能看到衛(wèi)星，則衛(wèi)星上必須有太陽(yáng)的反射光線進(jìn)入觀察者的眼中，作出示意圖如下：圖中 A點(diǎn)處剛?cè)章?，地球自轉(zhuǎn) 4h,原A點(diǎn)轉(zhuǎn)至A'點(diǎn)，由圓的知識(shí)可得：4。a =X 360 =60（1）24一R又：cos a = （2）R h由(1)、(2)兩式得：h=R ( 11 ) =x 106 (m)cos練習(xí)1太陽(yáng)和月亮位于如圖所示的位置，請(qǐng)你根據(jù)光的直線傳播規(guī)律，在圖中畫出當(dāng)?shù)厍蛏?的人分別處于什么空間區(qū)域時(shí)，可以看到月全食、日偏食和日環(huán)食分析與解答：如圖所示1區(qū)一一日全食2區(qū)一一日偏食3區(qū)一一日環(huán)食V勻速沿例2水平桌面上放置一平面鏡，鏡面與桌面成45&

3、#176;角，一個(gè)小球以桌面向鏡滾去，如圖所示，問鏡中小球的像將如何運(yùn)動(dòng)？14分析與解答：根據(jù)平面鏡成像規(guī)律可知，物像等大，物像對(duì)稱。小球沿桌面向鏡主動(dòng)的任一時(shí) 刻，物像關(guān)系都符合此規(guī)律。故小球的像將豎直向下運(yùn)動(dòng)。練習(xí)2只要你稍微注意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了大型客車外，絕大多數(shù)汽車的前窗都是傾斜的，你能從光學(xué)的原理解釋這一情況嗎？分析與解答：當(dāng)汽車和前窗玻璃傾斜裝置時(shí)，車內(nèi)乘客經(jīng)過玻璃反射成人像在車的前上方，而路上行人是不可能出現(xiàn)在上方空中的，這樣就將車內(nèi)乘客的像與路上的行人分離開來，司機(jī)就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，尤其在夜間開車，車內(nèi)開燈，造成外暗內(nèi)亮的時(shí)候，大型客車較大，前窗離 地面要比小汽車高得多， 即使

4、前窗玻璃豎直裝， 像是與窗同高的， 而路上行人不可能出現(xiàn)在這 個(gè)高度，則不會(huì)混淆。分別為10cm和13cm.當(dāng)平囿鏡豎直放直時(shí)，則至少要用多大的平囿鏡才能看到自己臉的全部？分析與解答：先求鏡寬（如圖）設(shè)A 1、A 2為兩耳，B 1、B 2為兩眼.因?yàn)锳 1B1MN及A 2 B平行四邊形，即,（矩形），乩，村鳥© / / X / ,/ /2 MN 均為'/ 人 一% 坎昆 4例3一般人臉寬（包括兩耳）約 18cm,兩眼的光心相距約 7cm,兩眼光心離頭頂和下巴設(shè)人臉長(zhǎng)，眼在B處，因?yàn)橄耖L(zhǎng)/2= (10+13) /2cm= 115cm練習(xí)3如圖所示，水平地面上有一障礙物 ABCD

5、較大的平面鏡 MN在某一高度上水平放 置，試用作圖法求出眼睛位于 。點(diǎn)從平面鏡中所能看到的障礙物后方地面的范圍。如 果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子的高度該怎樣改變？分析：若直做此題目，我們只能確定邊緣光線 FAO的入射光線HF,而另兩條光線 GB訝口 EO卻無法確定。面鏡反射后到達(dá)眼睛即 。點(diǎn)。則由光路可逆性原理可知, 經(jīng)平面鏡反射后將到達(dá)地面上這部分范圍。若在。點(diǎn)放置點(diǎn)光源，它發(fā)出的光線通過平面鏡看到某部分地面，表明這部分地面上每一點(diǎn)發(fā)出的光線中有一些經(jīng)平解答：將。點(diǎn)看成是一個(gè)發(fā)光點(diǎn)。作。點(diǎn)在平面鏡中的像 O ',連接OA交MNT F,連接。F 交地面于H;連接O &#

6、39;B交MNT E,交地面于Go連接OE標(biāo)上箭頭，光線傳播方向如圖所示。 入射光線為HF GE反射光線為F。EQ圖中GH所圍區(qū)域就是眼睛位于 。點(diǎn)從平面鏡MN中 所能看到障礙物后方地面的范圍。假定水平放置的鏡子的高度降低至與障礙AB面接觸，眼睛就看不到障礙物后面的地面，因此，如果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子在高度該增高（即向上平移）。光路可逆原理是光學(xué)知識(shí)中的基本原理，用“光路可逆原理”解答一些復(fù)雜的光學(xué)問題， 顯得相當(dāng)簡(jiǎn)捷明快。例4在水平地面上有一點(diǎn)光源 S,光源正上方有一平面鏡 MN S到MN43點(diǎn)0 的距離為2ml且平面鏡 MN豎直方向成22. 5°角，（如圖）

7、若光斑照在離點(diǎn) 光源5m處的墻上，那么光斑離地面的距離為多少？分析與解答：利用平面鏡成像規(guī)律，找出像點(diǎn)S',連接S'和入射點(diǎn)的直線交墻壁于A點(diǎn)，交地面于 C點(diǎn)，由圖可知：SOS 2 SON 45故 OSE等腰直角三角形，則有：SC=SO=2m所以 BC=BS+SC=5m+2m=7m又因?yàn)?ACB COS 45故 ABC也是等腰直角三角形所以AB=BC=7m即光斑在墻上離地面高 7m練習(xí)4人立于河邊看對(duì)岸的一株樹AB在水中的像，當(dāng)人離開河岸后退超過6m就不能看到整個(gè)樹的像。已知人高 EF=1. 5m,河兩岸都高出水面 1m,河寬40m,如圖所示，求樹高？ 分析與解答：為一定值，則

8、：CO OH CB' GH 又 GF=6m EF=OH 611.5而 CO=40-4=36m所以CB'=1COB、OGHF口4GEF相似,GFEFGH=1m又因?yàn)镺H4mCOCB'CB' 36 9m 故 AB=A B' =CB'-CA' =9-1=8m 4，樹高為8sBA'TD -例5我國(guó)北方為了室內(nèi)采暖，用管道將熱水從鍋爐輸往室內(nèi)。在管道上方的天花板上?？煽吹奖弧把焙诘暮圹E。1 .根據(jù)你學(xué)過的物理知識(shí)，解釋形成這種黑跡的原因。2 .提出一種觀察或?qū)嶒?yàn)的方法，用以判斷上述解釋的正確性。分析與解答：1 .熱水管道附近空氣溫度較高，

9、密度較小，上升，對(duì)流加快，空氣中的微 塵附著在天花板上，形成黑跡。2 .居住單元通往樓道的門比較嚴(yán)實(shí)，但門和墻之間仍有小縫，外面的風(fēng)經(jīng)常吹進(jìn)來，這種門縫附近的墻壁上，也有類似黑跡。這種現(xiàn)象支持了上述的解釋。練習(xí)5解釋我國(guó)夏季東南風(fēng)多的原因 ？分析與解答：東南沿海多水，西北帶多砂，砂的比熱比水小，夏季在陽(yáng)光照射下，水、砂 吸收的熱量差不多，但砂升溫多，砂上的空氣溫度高，受熱膨脹上升，而水升溫少，水上空氣 溫度也不高，所以東南的冷空氣就水平流向西北去填補(bǔ)，從而形成東南風(fēng)。例6體溫計(jì)的測(cè)溫范圍是 35-42C,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)用體溫計(jì)測(cè)量沸水溫度的方案。要求：（1）說明測(cè)量原理和方法；（2）簡(jiǎn)要說明測(cè)量

10、步驟；（3）說明測(cè)量必須滿足的條件。分析與解答：根據(jù)熱平衡方程，采用混合法間接測(cè)量沸水的溫度。（2）步驟：A、取足夠量的冷水，若溫度低于35 C,可適當(dāng)加入沸水，使之溫度略高于35 C,用體溫計(jì)測(cè)出ti日用天平測(cè)出冷水和容器的質(zhì)量m' iC將適量沸水倒入容器中，測(cè)出混合后的溫度t'D再測(cè)總質(zhì)量m' 2E、倒掉水，測(cè)容器質(zhì)量m.（此步可放到A前）F、冷水質(zhì)量 m=nd i-mo 沸水質(zhì)量 m2=nd 2- mi 1G根據(jù)QmQ放 不計(jì)熱損失，有Cm1(t' t1) Cm2 at') 得:m1(t' t1)m2t'(3)由于終溫t '

11、 < 42c.則：m1tt 謳 42 cm1m2得：.m2100 4242 t1而 t1>35Cm m2588.287練習(xí)6甲、乙、丙三種液體，它們的比熱和質(zhì)量都不相等，它們的溫度依次是 15C、25c和35 C,若將甲、乙相混合，測(cè)混合后的溫度為21C,若將甲、丙相混合，測(cè)混合的溫度為32C,求：甲、乙、丙混合后的溫度。（不計(jì)熱損失）分析與解答：甲乙兩混時(shí)：C甲M甲（t t0甲）C乙M乙（心乙1）2代入數(shù)據(jù)伶：C甲M甲 一C乙m乙3當(dāng)乙、丙相混時(shí)：C乙M乙（t' to乙）C丙M丙（to丙t'）.3 .代入數(shù)據(jù)信：C乙M乙 一C丙M丙設(shè)三種液體混合時(shí)，甲吸熱，乙和丙

12、放熱。則：C甲M甲（t" to甲）C乙M乙（to乙t”） C丙M丙（to丙t'）將（1）和（2）代入（3）得，t" =C（說明：還可假設(shè)這三種不同溫度的水同時(shí)降到0C,然后再由0C上升到最終溫度， 也可用熱平衡議程求解。）例7打開冷水管和熱水管向槽內(nèi)放水，冷水管中水的溫度是 15C,熱水管中水的溫度是60C,要向槽中放水共150kg,混合后溫度為42 C,如不計(jì)熱損失，那么應(yīng)從冷水管和熱水管 中各放出多少水？解答：設(shè)所需熱水和冷水的質(zhì)量分別為m m2,初溫分別為ti,t 2,混合后的溫度為 t,則有m+m=150（1）又因?yàn)闊崴乓驳臒崃繛椋篞放=Cm（t i-t）

13、冷水吸收的熱量為：Q®=Cn2（t-t 2） 即：m（60-42）=m 2（42-15）（2）,一 m 2一由（2）得：m>=- m1代入（1）得3m 1=90kgm2=60kg/練習(xí)7有兩個(gè)溫度和質(zhì)量都相同的金屬球，先把甲球放入盛有熱水的杯中，熱平衡后 水溫降低了 Ato把甲球取出，再將乙球放入杯中，熱平衡后水溫又降低了 / At,則甲球比熱 C甲和乙球比熱C乙大小的關(guān)系是A. C甲C乙 B. C甲VC乙C . C甲二熱D.以上三種情況都有可能分析解答：設(shè)兩個(gè)金屬球的質(zhì)量為m,溫度為t ,甲球與熱水混合后的溫度為t,乙球與熱水混合后的溫度為t2,則有t2t1/根據(jù)熱平衡方程：

14、Q5二Q放有c 甲 m(t 1-t)=cc 乙 m(t 2-t尸c一得(2) t2<t1 ,則t 2-t V t 1-t.c甲v c乙。正確的答案應(yīng)選例8經(jīng)驗(yàn)表明，自制家用太陽(yáng)能熱水器一一曬水箱的效率在夏天可達(dá)晴天時(shí)垂直于陽(yáng)光的表面接收到的熱幅射為x104J/(m2),水箱內(nèi)裝水不考慮熱損失，并隨時(shí)調(diào)整水箱位置使陽(yáng)光總能垂直射入玻璃蓋，計(jì)算曬水 少？50%;已知在地球表面，60kg,玻璃蓋面積為，4h后水溫升tWj多分析與解答：設(shè)地球表面接收太陽(yáng)熱輻射的強(qiáng)度為R,水箱下班的面積為 S,熱效率為英，時(shí)間為T,由Q/Q放得：C水m水t RSTRST 7.56 104 0.84 4 60 0.

15、5C水m水4.2 103 6030.2 C練習(xí)8家庭用花生油的沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高，想測(cè)出油的沸點(diǎn), 100 C的溫度計(jì)，再給你以下器材：' 量熱器、天平、燒杯、 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量花生油沸點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。但手邊只有測(cè)量范圍為-10 c小鐵球、冷水(水和鐵的比熱已知)，Q 吸=Q；k分析與解答：本實(shí)驗(yàn)的原理是利用高溫物體與低溫物體混合時(shí),步驟如下：(1)用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m鐵(2)將小鐵球放在鍋內(nèi)的油中加熱至沸騰(3)用燒杯和天平測(cè)出一定質(zhì)量的冷水rnx,倒入量熱器的小筒中。(4 )用溫度計(jì)測(cè)出冷水的溫度t0水(5)將加熱后的鐵球放入量熱器的冷水中，并測(cè)出混合后的溫度t(6)由C水m水(t t0

16、水)C鐵M鐵(t0鐵t)得：%失CKm水(t %水)t t0鐵即為油的沸點(diǎn)C鐵m鐵例9某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)一支溫度計(jì)不準(zhǔn)確，把它和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)一同插入水中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)際溫度為2c時(shí)，它示數(shù)為 4C, 82c時(shí)它的示數(shù)為 80C,仔細(xì)觀察，它的刻度是均勻的。(1)請(qǐng)以X表示任意溫度時(shí)這支溫度計(jì)的示數(shù)，以Y表示這時(shí)的實(shí)際溫度，導(dǎo)出 X表示Y的公式;(2)這支溫度計(jì)的示數(shù)為 26c時(shí)，實(shí)際溫度是多少?(3)在什么溫度下這支溫度計(jì)的示數(shù)等于實(shí) 際溫度？分析與解答：(1)因刻度是均勻的，所以溫度計(jì)每增加相同的示數(shù)時(shí)，實(shí)際溫度增加也是相同的，可設(shè)想 Y=KX(k為一常量)但由于題中所述情況，當(dāng)X=0C時(shí)，y不太

17、可能為0C,設(shè)這個(gè)y=b,則y和x的關(guān)系在形式上應(yīng)為y=Kx+b(1)由于 x=4C時(shí)，y=2 C x=80 C時(shí)，y=82 Ck 4 b 2分別代入（1K 80 b 82解方程組得K= b= C用x表示y的公式為：y二(2)把x=26C時(shí)，實(shí)際溫度為 25 C表示在44 c時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)與實(shí)際溫度相(3)在(2)式中含 x=y即：*=得x=44 C 同。練習(xí)9用來發(fā)射衛(wèi)星的火箭，在它的頭部涂了一層特殊物質(zhì)，它可以避免火箭因高速運(yùn)動(dòng)時(shí) 與空氣作用產(chǎn)生高溫而被毀壞的危險(xiǎn)。這種材料能起這種作用的原因是：A.材料堅(jiān)硬、不怕熱B.材料不傳熱C.材料非常光滑，不易與空氣作用生熱，/D.材料受熱熔化、汽化

18、，吸收了與空氣作用產(chǎn)生的熱解答：火箭在大氣層中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不可避免地要與空氣產(chǎn)生作用，即使火箭的頭部做得十分光滑，也會(huì)因與空氣碰撞產(chǎn)生大量的熱， 使得內(nèi)部的儀器毀壞， 火箭頭部所涂的材料在與 空氣作用升溫后會(huì)熔化， 并迅速汽化，在熔化和汽化時(shí)吸收了大量的熱， 而自身的溫度卻不再 升高，從而保護(hù)了火箭。由此可知，選 D正確。然后把水裝入碗內(nèi)，使水面 并解釋出現(xiàn)后現(xiàn)象的原這時(shí)蠟燭呈四周的壁很薄的漏斗狀。例10 一把一段長(zhǎng)約5cm的蠟燭，粘牢在一個(gè)碗底, 剛好到蠟燭的邊緣，然后點(diǎn)燃蠟燭，試說明你觀察到的現(xiàn)象, 因。分析與解：點(diǎn)燃蠟燭后，過一會(huì)蠟燭會(huì)燒到水面以下,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是蠟燭燃燒后，燭芯四

19、周的蠟熔化，當(dāng)熔化到四周只剩很薄的一層蠟時(shí), 熱從蠟層傳遞到水，使這層蠟達(dá)不到熔化的溫度，因而呈漏斗狀。練習(xí)10完全相同的銅質(zhì)球甲、乙；甲放置在水平桌面, 乙懸掛在不可伸長(zhǎng)的細(xì)線上，若要使用兩球升高相同的溫度， 哪個(gè)球吸收的熱量多？分析與解：溫度升高，兩球體積增大；甲球重心升高重力 勢(shì)能增加，乙球重心下降重力勢(shì)能減少，故甲球吸收更多的熱 量。例11小雪拎起水壺向暖瓶中灌開水，小林在一旁提醒她：“小雪，快滿了 ！”小雪仔細(xì)一看真的滿了，奇怪地問：“你怎么知道快滿了 ？”小林說：“聽出來的。"你能說出其中的奧秘 嗎？解答：聲音的高低叫做音調(diào)由聲源振動(dòng)頻率決定。振動(dòng)頻率越高，音調(diào)就高，暖壺灌水 的時(shí)候出聲，是由于瓶里的空氣柱發(fā)生振動(dòng)所致，空氣柱越長(zhǎng)，振動(dòng)頻率越低。向暖瓶里灌水，隨著暖瓶里水的增多，空氣柱越來越短，它的振動(dòng)頻率越來越高，所以聲調(diào)越來越高，這樣就 可以通過聽聲音來判斷暖瓶里水的多少了。練習(xí)11海面上一炸彈爆炸， 岸邊的人聽到兩次爆炸聲，兩次之間相隔秒，當(dāng)時(shí)聲音在空氣中和海水中的彳播速度分別為V1米/秒和V2米/秒，那么，爆炸處離岸 米。分析解答：聲音在金屬傳播得比在液體中快，在液體中比在空氣中傳播得快。聲音在海水中傳播速度較快，即V2>V1,故聲音在海水中傳播時(shí)間