高考物理热点分析——关注生活的变化 9页

‎2009年高考物理热点分析 关注生活的变化 一、背景材料 ‎“柴米油盐酱醋茶”，百姓细微生活的变化，如同阳光下的一滴水珠，闪烁着“赤橙黄绿青蓝紫”七彩幸福指数，折射出我国经济社会翻天覆地的变化.一位老汉颇有感慨地说:“要说变化，生火做饭是我们这代人感触最深的。那时的伙房就是在院子里搭一个小房，盖一个土炉，烧不起煤，都用柴.至今，我的小儿子还记得他和姐姐捡锯末的日子.后来别人打起了“煤糕”，算是先进了一步．“蜂窝煤”的出现，人们当时感觉要是一辈子用它烧火做饭是多美的事情，既省钱，又干净.没有想到，现在有更干净的煤气出现.改革开放以来，生活真是发生了翻天覆地的变化”.随着经济社会的发展、经济收入的提高，人们在解决了衣、食、住的问题后，电磁炉、太阳能热水器、抽烟机、洗衣机、微波炉、电冰箱等一大批现代高科技电器进入我国百姓之家; 在出行上有了更高的追求，代步工具由自行车到摩托车、电动自行再到车汽车的人比比皆是,我国的私人汽车拥有量成倍增加．‎ 二、考点链接 新课程将“从生活走向物理，从物理走向社会”定位于课程理念，联系生活实际不仅可以使学生深刻地理解物理规律，同时也可以引起学生兴趣，扩大学生的知识面，也是近几年高考命题的热点．高考的许多物理问题多是以“粗糙”的生活原型中的物理现象为背景，尤其是家用电器涉及到力学、热学、电磁学等各个方面的知识，广泛地考查学生的推理能力、分析和综合能力、几何作图和空间想象能力，因而倍受命题专家青睐．‎ 三、例题分析 例1．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成。接通电源后，220V交流变压器，一方面在次级产生3.4V交流电对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压电经整流加热到磁控管的阴阳两极之间，使磁控管产生频率为2450MHz的微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用，使食物内分子高频地运动而内外同时受热，并能最大限度地保存食物中的微生素。‎ ‎（1）微波产生的微观机理是 ‎ A.振荡电路中自由电子的运动而产生 B.原子外层电子受到激发而产生 C.原子内层电子受到激发而产生 D.原子核受到激发而产生 ‎（2）试计算微波输出功率为700W的磁控管每秒产生的光子数。‎ ‎（3）试计算微波炉变压器的高压变压比。‎ ‎（4）导体能反射微波，绝缘体可使用权微波透射，而食物通常含有的成份是 ，较易吸收微波能转换成热，故在使用微波炉时应 。‎ A.用金属容器盛放食物后放入炉内加热。‎ B.用陶瓷容器盛放食物后放入炉内加热器加热。‎ C.将微波炉置于磁性材料周围。‎ D.将微波炉远离磁性材料周围。‎ 解析：（1）根据电磁波谱内容可知，微波系振荡电路中自由电子的运动而产生的，故本题答案为A。‎ ‎（2）由光量子理论可知，光子的能量与光子的频率成正比，即E＝nhν…………①‎ 又E＝Pt…………②‎ 由上两式可得：n＝ 将t＝1s,ν＝2.45×109Hz，h＝6.63×10-34J·s代入上式可得n＝4.3×1026 (个)‎ ‎（3）由理想变压器的变压比关系可知，＝＝ ‎（4）因食物通常含有的成份是蛋白质、水、脂肪等，属于绝缘体较易吸收微波能而转化成热，故在作用微波炉时应用陶瓷容器盛放食物后，放入炉内加热器，并将微波炉远离磁性材料周围。故本题答案为：绝缘体，B、D。‎ 例2．电冰箱是一种类型的制冷机，是用机械的方式制造人工低温的装置。图1为电冰箱的原理图，一般电冰箱使用氟里昂12，即二氯二氟甲烷（CCl2F2）作为制冷剂。试回答下列问题：（1）叙述电冰箱的工作原理。‎ ‎（2）一小孩看到电冰箱能制冷，便打开电冰箱使室内凉快些，试问此方法是否可行？‎ 压缩机 ‎ 蒸发 器 ‎ 毛细管 ‎ 冷凝器 ‎ 图1‎ ‎（3）压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么下列说法中正确的是 ‎ A．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量。‎ B．在电冰箱的外管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量。‎ C．在电冰箱的内管道中，制冷剂剧烈压缩吸收热量。‎ D．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量。‎ 解析：（1）热量不会自发地从低温热源移向高温热源，要实现这种逆向传热，需要外界做功。气态的制冷剂二氯二氟因压缩机中经压缩成高温气体，送入冷凝器，将热量传给空气或水，同时制冷剂液化成液态氟里昂，再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后，进入箱内蒸发器，液态氟里昂在低压下可以在较低的温度下蒸发为气体，在蒸发过程中制冷剂吸热，使周围温度降低，产生低温环境，蒸发后汽态的制冷剂再送入压缩机，这样周而复始，由外界（压缩机）做功，系统（制冷剂）从低温热源（蒸发器）吸热，把热量传到高温热源（冷凝器），从而在冰箱内产生低于室温的温度。‎ ‎（2）因为电冰箱的吸热装置（蒸发器）和散热器（冷凝器）同处室内，因此无法使室内温度降低，由于压缩机不断消耗电能做功转化为内能，室内温度还会升高。‎ ‎（3）根据前面的分析可知，本题正确答案为：A、D 例3．有一种太阳能、电能两用热水器，它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.25m2，能将接收的太阳能中的40%转化为水的内能。该电热水器铭牌见下表：‎ ‎（1）晴天时，用太阳能加热，每年6月份，梅州地区向着阳光的地方平均每1m2的面积在1h内得到的太阳能为4.2×106J，如果每天接收太阳能的时间以10h计算，可以将125kg、初温为30℃的水加热到多少摄氏度？[水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃)]‎ ‎（2）如果遇到雨天用电加热，热水器在额定电压下工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间？（假定所消耗的电能全部转化为水的内能）‎ 解析：（1）依题意可知：‎ 例4．下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。‎ 额定 车速 整车 质量 载重 电源 电源输 出电压 充电 时间 额定输出 功率 电动机额定工作电压和电流 ‎18km/h ‎40kg ‎80kg ‎36V/12Ah ‎≥36V ‎6~8h ‎180W ‎36V/‎‎6A ‎ 请参考表中数据，完成下列问题（g取‎10 m/s2）：‎ ‎　（1）此车所配电动机正常工作时，内部损耗的功率是多少？‎ ‎　（2）在行驶过程中电动车受阻力是车重（包括载重）的K倍，试计算K的大小。‎ ‎　（3）若电动车满载时以额定功率行驶，当车速为‎3m/s时的加速度为多少？‎ 解析：（1）从表中可知，输出功率P出= 180W，‎ 输入功率P入=UI=36×6W=216W P损==P入-P出 =36W ‎ ‎（2）P额=f=K(M+m)g K= ‎ ‎(3) P额=F F-K（M+m）g=（M+m）a a=‎0.2米/秒2 ‎ 例5．电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图2①为某种电热式电器的简化电路图，主要远件有电阻丝R1、R2和自动开关S。 （1）当自动开关 S闭合和断开时，用电器 分别处于什么状态？ ‎ ‎（2）用电器由照明电路供电(U=220V )，设加热时用电器的电功率为400W，保温时用电器的电动功率为40W，则R1 和R2分虽为多大？ ‎ ‎（3）若将图2①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D， 图2‎ 如图②所示，其它条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。 ‎ 解析: 电热式电器在人们的日常生活中有其重要应用，本题以此为背景，主要考查电路图的识别能力与电路计算能力。‎ ‎（1）S闭合，处于加热状态；S断开，处于保温状态。 ‎ ‎（2）由电功率公式得 ‎ 联立解得 ‎（3） 例6．煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的。当泄漏的煤气与厨房的空气混合，使得混合后厨房内气体的压强达到1.05atm(设厨房原来的空气压强为1.00atm)，如果此时遇到火星就会发生爆炸。设某居民家厨房的长高宽为4m×2m×3m,且门窗封闭。煤气管道内的压强为4.00 atm，且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变。‎ ‎(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房，遇到火星就会姓爆炸？‎ ‎(2)设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1.05 atm时遇到了火星并发生了爆炸。爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至‎2000℃‎，估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍？‎ ‎(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况。‎ 解析：此题以煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的进行设问，巧妙考查热学中理想气体的等温、等容规律，以及改变内能的两种方式。‎ ‎(1)居民厨房的体积为V2=‎24m3‎=‎‎24000L 设有V-1升煤气泄漏出来，将其作为研究对象，它经历等温过程，泄漏前后的气压为P1和P2。由 P1V1=P2V2‎ 达到发生爆炸的气压条件是：P2=0.05atm V1=P2V2/P1‎ 代入数值，得V1=0.05×24000/4.00=300L ‎(2)爆炸瞬间气体来不及外泄，经历的是一个等容过程。‎ 爆炸前的温度和压强力：‎ T1=(27+273)K=300K P1=1.05atm 爆炸后的温度和压强为：T2=(200+273)K=2273K P2=？‎ 由等容过程P1/T1=P2/T2‎ 得 P2=(T2/T1)P1 ‎ 代入数值，得P2=(2273/300)×1.05atm=7.96atm≈8 atm ‎ ‎(3)爆炸时，煤气将其化学能转化为气体的内能，爆炸后的气体将其内能通过发光、推动周围的空气膨胀产生声波、作用于墙壁等方式转移。‎ 四、相关练习及参考答案 ‎1．有一只电熨斗，内部电路如图3甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”“中”“低”“关”四个挡，每个挡内部接线有如 图3乙中所示的四种方式，下列判断中正确的是 图3‎ A.a方式为“高”挡 B.b方式为“低”挡 C.c方式为“关”挡 D.d方式为“中”挡 ‎2．图4为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（ ）‎ A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 ‎ C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 图4‎ D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 ‎ ‎3．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图1—4—12所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻．下表是从其说明书中摘录下的一些技术数据（不考虑R0、R的阻值受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率）．‎ 额定电压 ‎220V 频率 ‎50Hz 加热功率 ‎550W 保温功率 ‎22W ‎（1）用你学过的物理知识推理、说明开关S闭合时，饮水机是处于加热状态，还是处于保温状态（要写出必要的推导过程才能得分）．‎ ‎（2）求R的阻值．‎ ‎4．.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的圆心为O,半径为r 。当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘的P点，需要加磁场，是电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B为多少？‎ θ P M O ‎- U +‎ 电子束 图5‎ ‎5．右表是LG微波炉的部分技术参数．请根据表中信息完成下列问题：(计算结果保留二位小数)‎ 冷冻室容积 ‎86L 冷藏室容积 ‎120L 额定电压 ‎220V 额定频率 ‎50Hz 输入总功率 ‎125W 耗电量 ‎0.55kw·h/24h ‎ (1)求该微波炉在使用微波档工作时的额定电流．‎ ‎ (2)若使用微波档工作时，做一道菜需用15min，则消耗的电能是多少KW·h?‎ ‎ (3)该微波炉在使用烧烤档工作时的效率是 ．‎ ‎(4)使用微波档和烧烤档都可以用来加热食物，但它们加热的方式是不同的，前者采用微波加热，后者采用热传递的方式(红外线)加热．请猜测“振荡频率”是针对微波炉哪种工作状态而言的?‎ ‎6．图6是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（‎103 ℃‎）时，会自动断开，S2是一个自动控温开关，当温度低于‎70 ℃‎时，会自动闭合；温度高于‎80 ℃‎时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1=R2=500 Ω，加热电阻丝R3=50 Ω，两灯电阻不计. 图6‎ ‎（1）分析电饭煲的工作原理. ‎（2）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？ ‎（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比.‎ 参考答案：‎ ‎1．解析：在电压一定的情况下，电阻越小，消耗的功率越大.所以选项B正确 ‎2．解析：‎ 由热力学第二定律知，热量不能自发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电能。故答案为BC。‎ ‎3．解析：（1）根据P = UI= U 2/R可知，在电压U=220V不变时，‎ 当温度控制开关S接通时：P = U 2/（R0＋R）[电阻R被短接]‎ 饮水机的功率：P加 = U 2/R0 所以饮水机处于加热状态．‎ 当温度控制开关S断开时：P = U 2/（R0＋R）[电阻R、R0串联]‎ 饮水机的功率：P保 = U 2/（R0＋R） 所以饮水机处于保温状态．‎ ‎（2）根据题目所给表中技术数据：饮水机处于加热状态时： P加 =550W，U = 220V得R0 = U 2/R0 =（220V）2/550W =88Ω ‎ 饮水机处于保温状态时： P保 =22W．U = 220V得P保 = U 2/（R0＋R）‎ 所以 （R0＋R）= U 2/ P保 =（220V）2/22W （88Ω＋R）=（220V）2/22W 解得：‎ R =2200Ω－88Ω= 2112Ω ‎4．解析：电子在磁场中沿圆孤ab运动，圆心为c，半径为R，v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，如图5所示。则：‎ eU＝mv2 ………………①‎ Bev＝ ………………②‎ tan＝ ………………③‎ 解以上各式可得：B＝ · tan ‎5．解析：(1)根据P =UI可以求得微波炉在使用微波档工作时的额定电流：‎ I =P/U =1050W/220V =‎‎4.8A ‎ (2)若使用微波档工作时，消耗的电能是 W =UIt = 220V× ‎4.8A× (15×60)S = 0.2 6 kw·h ‎ (3) 微波炉在使用烧烤档工作时的效率是 所以 η= W有/ W总 （W = Pt）‎ ‎= 700W/900W = 78％‎ ‎(4) 振荡频率：2450MHz是针对微波档工作时而言的．‎ ‎6．解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到‎80℃‎时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到‎103℃‎时，开关S1‎ 自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至‎70℃‎时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到‎80℃‎时，S2又自动断开，再次处于保温状态. ‎(2)如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到‎80℃‎. ‎(3)加热时电饭煲消耗的电功率P1=，保温时电饭煲消耗的电功率P2=，两式中R并=Ω。从而有：‎ P1∶P2==12∶1。‎