題目列表(包括答案和解析)
法拉第 |
邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)是19世紀電磁學領域中最偉大的實驗物理學家。他于1791年9月22日生于倫敦附近的紐因格頓，父親是鐵匠。由于家境貧苦，他只在7歲到9歲讀過兩年小學。12歲當報童，13歲在一家書店當了裝訂書的學徒。他喜歡讀書，利用在書店的條件，讀了許多科學書籍，并動手做了一些簡單的化學實驗。 1812年秋，法拉第有機會聽了著名化學家戴維的四次講演，激起對科學研究的極大興趣。他把戴維的講演精心整理并附上插圖后寄給戴維，希望戴維幫助他實現科學研究的愿望。1813年3月，戴維推薦法拉第到皇家研究院實驗室作了自己的助理實驗員。1813年10月，法拉第跟隨戴維到歐洲大陸進行學術考察18個月。在這期間他有機會參觀了各國科學家的實驗室，結交了安培、蓋·呂薩克等著名科學家，了解了他們的科學研究方法。回到英國后，法拉第就開始了獨立的研究工作，并于1816年發表了第一篇化學論文，以后又接連發表了幾篇。 1820年奧斯特發現電流的磁效應，受到科學界的關注，促進了科學的發展。1821年英國《哲學年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述奧斯特發現以來電磁學實驗的理論發展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現象的研究產生了極大的熱情，并開始轉向電磁學的研究。他仔細地分析了電流的磁效應等現象，認為既然電流能產生磁，磁能否產生電呢?1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉化成電”。他在這方面進行了系統的研究。起初，他試圖用強磁鐵靠近閉合導線或用強電流使另一閉合導線中產生電流，做了大量的實驗，都失敗了。經過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的論文中，他把產生感應電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導體。他指出：感應電流與原電流的變化有關，而不是與原電流本身有關。他將這一現象與導體上的靜電感應類比，把它取名為“電磁感應”。為了解釋電磁感應現象，法拉第曾提出過“電張力”的概念。后來在考慮了電磁感應的各種情況后，認為可以把感應電流的產生歸因于導體“切割磁力線”。在電磁感應現象發現二十年后，直到1851年才得出了電磁感應定律。 1833年到1834年，法拉第從實驗得出了電解定律，這是電荷不連續性的最早的有力證據。 法拉第的另一貢獻是提出了場的概念。他反對超距作用的說法，設想帶電體、磁體周圍空間存在一種物質，起到傳遞電、磁力的作用，他把這種物質稱為電場、磁場。1852年，他引入了電力線(即電場線)、磁力線(即磁感線)的概念，并用鐵粉顯示了磁棒周圍的磁力線形狀。場的概念和力線的模型，對當時的傳統觀念是一個重大的突破。 法拉第從近距作用的物理圖景出發，還預見了電、磁作用傳播的波動性和它們傳播的非瞬時性。他在1832年3月12日寫給英國皇家學會的一封密封信中，信封上寫著“現在應當收藏在皇家學會檔案館里的一些新觀點”，這封信直到1938年才啟封公布，信中法拉第說明了他的上述新觀點。表現了法拉第深邃的物理洞察力和深刻的物理思想。 法拉第把他做過的實驗整理成《電學實驗研究》一書，書中收集了三千多個條目，詳細記述了他做過的實驗和結論，是一本珍貴的科學文獻。 法拉第是靠自學成才的科學家，在科學的征途上辛勤奮斗半個多世紀，不求名利。1825年，他參與冶煉不銹鋼材和折光性能良好的重冕玻璃工作，不少公司和廠家出重金聘請法拉第為他們的技術顧問。面對15萬鎊的財富和沒有報酬的學問，法拉第選擇了后者。1851年，法拉第被一致推選為英國皇家學會會長，他也堅決推辭掉了這個職務。把全身心獻給了科學研究事業，終生過著清貧的日子。 1855年他從皇家學院退休。1867年8月25日在倫敦去世。遵照他“一輩子當一個平凡的邁克爾·法拉第”的意愿，遺體被安葬在海格特公墓。為了紀念他，用他的名字命名電容的單位──法拉。 選自：《物理教師手冊》 |
第十四屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題
一、(14分)1998年某地區遭受特大洪澇災害。為了抗洪搶險，急需在20h內從甲地調運65t鋼材到乙地。現僅剩下一艘滿載時排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計水流速度)。
(1)請你設計一個完成此項任務的可行性方案；
(2)通過分析、計算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無數小的渦流(感應電流)而產生焦耳熱。同時，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發熱。從而使鍋體自身發熱達到加熱食物的目的。
(1)使用電磁爐加熱食物時，不產生明火，無煙塵，無廢氣，清潔、安全、高效、節能。請寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(只寫名稱不寫內容，不少于10個可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時，爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______
____能轉化為__________能；若用該電磁爐1次蒸熟
5個饅頭需用時間25min，那么，1次只蒸熟1個同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數如下表所示：
型號 | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調節范圍 | 溫度調節范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根據上表數據，若電磁爐在功率調節和溫度調節的范圍內，加熱溫度隨功率調節的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個標準大氣壓下，燒開一鍋質量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時間(不計鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴，這不僅能節省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度的大小。也就是說，太陽光垂直照射地球表面時，地球表面單位時間單位面積所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示，曬水箱內部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開口并蓋有透明玻璃板。
在估測之前要首先弄清，透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實驗用的玻璃板，把陽光反射到墻上的同一個地方，他們發現，兩塊反射光斑重疊處的強度，和太陽光直接射到地上的強度差不多。
(1)透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個結論時做了什么假設?假設的根據是什么?
(2)請你幫助他們設計實驗方案，并寫出具體的實驗步驟。
(3)請你對這個實驗方案的可行性做出評價。
四、(18分)用電流表和電壓表測電流和電壓時，通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認為電流表的內電阻為零，電壓表的內電阻為無限大。實際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測電路時，就相當于在待測電路中串聯一個電阻，或并聯一個電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過一定的電流，因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。
1．現有一個量程為0．6A，內電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測量某電路兩端的電壓?若不能，請說明理由。若能，請說明用它能測量的最大電壓值。
2．現要精確測量一個阻值約為8Ω的電阻Rx，實驗室提供下列器材。
·電流表A1：量程100mA，內電阻r1=4Ω
·電流表A2：量程500mA，內電阻r2=750Ω
·電壓表V：量程10V，內電阻r3=10kΩ
·變阻器R0：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ
·電池E：兩端電壓約l.5V
·開關s、導線若干個
(1)選出你測量時所需的適當器材，并在虛線方框中畫出電路圖。
(2)需要測量哪些物理量?根據所測物理量，寫出被測電阻Rx的表達式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運動。圖3乙是此過程中汽車拉動重物的功率P隨時間t變化的圖象。設t=0時汽車開始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圓柱形重物的質量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學對電飯煲工作原理的研究，請你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開關，有一種“粘連”“吸引”的感覺，取出飯鍋，發現電飯煲的底部有一個凸起物．它可以上下彈動，能被磁鐵吸引。王寧同學通過用
這個電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況，請回答他在使用過程中發現的如下問題。
(1)圖4中只有兩根外接導線，這樣的用電器有什么危害?應當怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開關，指示燈就發亮，按下開關后，指示燈亮度不變。此時為什么開關對指示燈的亮度沒有影響?
(3)電飯煲工作了15min，會出現大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min，聽到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min，指示燈又發光，一會兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長一段時間后，常常在飯未完全熟透時就“跳閘”，這樣就會出現“夾生飯”，請問這種情況電飯煲可能在什么地方出現了故障?為什么?
第十四屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題
一、(14分)1998年某地區遭受特大洪澇災害。為了抗洪搶險，急需在20h內從甲地調運65t鋼材到乙地。現僅剩下一艘滿載時排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計水流速度)。
(1)請你設計一個完成此項任務的可行性方案；
(2)通過分析、計算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無數小的渦流(感應電流)而產生焦耳熱。同時，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發熱。從而使鍋體自身發熱達到加熱食物的目的。
(1)使用電磁爐加熱食物時，不產生明火，無煙塵，無廢氣，清潔、安全、高效、節能。請寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(只寫名稱不寫內容，不少于10個可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時，爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______
____能轉化為__________能；若用該電磁爐1次蒸熟
5個饅頭需用時間25min，那么，1次只蒸熟1個同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數如下表所示：
型號 | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調節范圍 | 溫度調節范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根據上表數據，若電磁爐在功率調節和溫度調節的范圍內，加熱溫度隨功率調節的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個標準大氣壓下，燒開一鍋質量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時間(不計鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴，這不僅能節省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度的大小。也就是說，太陽光垂直照射地球表面時，地球表面單位時間單位面積所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示，曬水箱內部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開口并蓋有透明玻璃板。
在估測之前要首先弄清，透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實驗用的玻璃板，把陽光反射到墻上的同一個地方，他們發現，兩塊反射光斑重疊處的強度，和太陽光直接射到地上的強度差不多。
(1)透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個結論時做了什么假設?假設的根據是什么?
(2)請你幫助他們設計實驗方案，并寫出具體的實驗步驟。
(3)請你對這個實驗方案的可行性做出評價。
四、(18分)用電流表和電壓表測電流和電壓時，通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認為電流表的內電阻為零，電壓表的內電阻為無限大。實際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測電路時，就相當于在待測電路中串聯一個電阻，或并聯一個電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過一定的電流，因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。
1．現有一個量程為0．6A，內電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測量某電路兩端的電壓?若不能，請說明理由。若能，請說明用它能測量的最大電壓值。
2．現要精確測量一個阻值約為8Ω的電阻Rx，實驗室提供下列器材。
·電流表A1：量程100mA，內電阻r1=4Ω
·電流表A2：量程500mA，內電阻r2=750Ω
·電壓表V：量程10V，內電阻r3=10kΩ
·變阻器R0：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ
·電池E：兩端電壓約l.5V
·開關s、導線若干個
(1)選出你測量時所需的適當器材，并在虛線方框中畫出電路圖。
(2)需要測量哪些物理量?根據所測物理量，寫出被測電阻Rx的表達式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運動。圖3乙是此過程中汽車拉動重物的功率P隨時間t變化的圖象。設t=0時汽車開始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圓柱形重物的質量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學對電飯煲工作原理的研究，請你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開關，有一種“粘連”“吸引”的感覺，取出飯鍋，發現電飯煲的底部有一個凸起物．它可以上下彈動，能被磁鐵吸引。王寧同學通過用
這個電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況，請回答他在使用過程中發現的如下問題。
(1)圖4中只有兩根外接導線，這樣的用電器有什么危害?應當怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開關，指示燈就發亮，按下開關后，指示燈亮度不變。此時為什么開關對指示燈的亮度沒有影響?
(3)電飯煲工作了15min，會出現大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min，聽到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min，指示燈又發光，一會兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長一段時間后，常常在飯未完全熟透時就“跳閘”，這樣就會出現“夾生飯”，請問這種情況電飯煲可能在什么地方出現了故障?為什么?
（2010?揚州三模）小明同學做了如圖所示的探究實驗，對比甲、乙，可以發現電流周圍存在
最先發現電流周圍存在磁場的科學家是丹麥的湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區 | 電信詐騙舉報專區 | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區 | 涉企侵權舉報專區
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