步入日常生活 反映科技脉搏——高考物理新动向试题分析，本文主要内容关键词为：脉搏论文,日常生活论文,试题论文,新动向论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近两年的高考物理试题出现了一个明显的特点，即在注意考查学生的基本概念、基本规律是否清楚，科学思维能力和设计性实验能力是否具备的同时，还引入了日常的生活模型和反映高科技脉搏的科技模型，要求学生用所学过的物理知识进行分析和解答。
这种立足于物理、生活和科技的命题的方向，不仅可以使学生接受日新月异的科技信息，激发学生学习物理的兴趣，而且对加强素质教育，培养跨世纪人才，也具有重要意义。
分析和解答涉及日常生活和科学技术的物理问题，一般有两个基本步骤。
第一，建立物理模型——将生活模型和科技模型抽象为最简单的物理模型。
第二，建立数学模型——根据物理的基本概念和基本规律，列出相应的方程式。
下面，仅以近两年全国和上海的高考试题为例，具体介绍这两类基本模型的分析和解答方法。
一、生活模型
例1.人的心脏每跳一次，大约输送△V＝8×10[－5]米[3]的血液。正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约为P=1.5×10[4]帕，心跳约每分钟N=70次。据此，估测心脏工作的平均功率约为＿＿＿瓦。
分析：如图1所示，将心脏输送血液与气筒等压打气相类比。根据恒力做功的公式，人的心脏每跳动一次所做的功为
=F△L=PS△L=P△V=1.2焦
所以，心脏的平均功率为
例2.在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后在对岸着地。已知汽车从最高点至着地经历时间约t=0.8秒，两点间的水平距离约为s=30米。忽略空气阻力，则最高点与着地点间的高度差约为＿＿＿米，在最高点时的速度约为＿＿＿。（取g=10(米/秒[2])）
分析：如图2所示，飞车的全过程为斜上抛运动，而从最高点到着地点则可视为平抛运动——水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动。根据分运动与合运动具有同时性，所以两点间的高度差约为
例3.如图3所示，某商场安装了一台倾角为α=30°的自动扶梯。该扶梯在电压为U=380伏的电动机的带动下，以v=0.4米/秒的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为P=4.9千瓦。不载人时，测得电动机中的电流为1=5安。若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为＿＿＿（设人的平均质量为M=60千克，g=10(米/秒[2])）。
分析：在空载时，扶梯因克服摩擦阻力和自身重力等需要消耗的功率为
二、科技模型
例4.现在，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。据此，若有反α粒子，它的质量数为＿＿＿，电荷数为＿＿＿。
分析：α粒子，即氦的原子核
，其质量数为4，核电荷数为2。所以，反α粒子的质量数仍为4，而核电荷数为-2，即
。
例5.如图4所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地面圆轨道1；然后点火，使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）。
(A)卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
(B)卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
(C)卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
(D)卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
分析：当卫星分别在三个轨道正常运行时，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有
在Q点和P点，卫星无切向加速度，其加速度(a)就等于向心加速度（a[,n]），即该处的重力加速度(g′)。根据万有引力定律，加速度可以表示为
式中r分别表示Q、P到地心的距离。
所以，应选答案(B)和(D)。
例6.来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为U=800千伏的直线加速器，形成电流强度为I=1毫安的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10[-19]库。这束质子流每秒打到靶上的质子数为＿＿＿。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n[,1]和n[,2]，则n[,1]/n[,2]＝＿＿＿。
分析：设每秒打到靶上的质子数为N，则
例7.静止在太空的飞行器上，有一种装置。它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射的是2价氧离子，发射功率为P，加速的电压为U，每个氧离子的质量为m，单位电荷的电量为e。不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：
(1)射出的氧离子速度；
(2)每秒钟射出的氧离子数；
(3)射出离子后飞行器开始运动的加速度。
分析：(1)以氧离子为研究对象，根据动能定理，有
所以，氧离子数为
N=P/2eU
(3)以氧离子和飞行器为系统，设飞行器的反冲速度为V。根据动量守恒定律Σmv-MV=0，有
N△tmv=MV (3)
所以，飞行器的加速度为
最后，应该指出，为了适应高考的新动向和素质教育的需要，教师在平时的教学中，除了注意加强对学生进行理论联系实际的训练之外，还应结合科学技术的发展，深入浅出地给学生介绍高科技成果中的物理学基本原理，尤其是我国科学家所取得的瞩目成就：如在第五届国际机床展览会上，引起轰动的“超高压数控万能水切割机”的原理——动量定理；不久前搭乘美国“发现号”航天飞机升空，探寻反物质的“阿尔法磁谱仪”的原理——磁偏转原理，等等。