东北师大研究生班《高观点下的中学物理专题分析》考试卷.docx

研究生课程进修班试卷封面姓名：单位：专业：课程与教学论（物理）考试科目：高观点下的中学物理专题分析考试分数：2010 年 12月22日1东北师范大学研究生课程进修班考试试卷评分表课程名称高观点下的中学物理专题分析姓名单位郑州回民中学专业 课程与教学论（物理）2010 年12月22 日题 号分数签名12345678910总 分评阅教师签字：年月日2高观点下的中学物理教学研究考试题一、填空题（每题2 分，共计 20 分）1、物质存在的基本形式是（固态、液态、气态、液晶态）。2、（ 麦克斯韦）从理论上预言了电磁波的存在，（赫兹）又用实验验证了电磁波的存在。3、 吉布斯在统计力学的基本原理 中建立了（热力学理论）体系 , 提出了（许多势力学）等概念，阐明了（化学平衡、相平衡、表面吸附）等现象的本质。4、（波尔）在物理学史上第一次提出能量子的概念。5、规范粒子是指（传递相互作用的媒介粒子）。6、戴维逊和汤姆逊因验证 （晶体对电子的衍射）分享 1937 年的物理学诺贝尔奖金。7、泡利提出（泡利不相容原理），获诺贝尔物理学奖。二、简答题（每题5 分，共计 25 分）1、例举几个混沌现象。答：混沌现象是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动， 一个确定性理论描述的系统， 其行为却表现为不确定性一不可重复、不可预测，这就是混沌现象。2、粒子物理面临十大问题是什么？答：粒子物理面临十大问题悬而未解：（1）是否存在未发现的自然规律，如新的对称性和新的物理规律？（2）是否存在额外维空间？（3）能否把自然界所有的力统一为一种力？（4）为什么存在如此多的种类不同的粒子？（5）为什么夸克和轻子只有三代？粒子质量的起源是什麽?（6）什么是暗物质 ?如何在实验室中产生它？（7）什么是暗能量？（8）中微子能给我们什么启示？它如此微小的质量及其在宇宙演化中的作用实在是个迷。（9）宇宙是如何形成的？如果宇宙大爆炸理论是对的，那么大爆炸之前是什么？（10）为什么今天宇宙中只有物质而没有反物质？3、举例说明物理学对其它学科的促进作用。答： 1、原子核物理的发展，是人类直接利用射线与核能成为可能；2 、带电粒子在电磁场中的运动规律在科学技术的许多领域都有重大许多意义。如电子显微镜，电视显像管，粒子加速器等。3 、相对论和量子力学的建立，使近代物理进入高科技时代，使半导体等电子产业快速发展。34 、光学中的激光器的诞生，在制造业、医疗技术和国防工业中得到广泛的应用。5 、热学使社会进入蒸汽时代，促进了交通发展和大工业革命。6 、电磁学的研究使人类进入电气时代。4、21 世纪物理学面临九大挑战是什么？答：挑战 1：量子科学和技术， 挑战 2：纳米科学，挑战 3：复杂的系统， 挑战 4：将物理学应用于生物学和医学，挑战 5：新材料，挑战 6：探索宇宙，挑战 7：统一自然界存在的各种力， 挑战 8：物理学在维护国土安全与国家安全中的作用，挑战 9：元挑战。5、举例说明相对论的时空特点。答：在狭义相对论中，要把测地线、自平行线、自由质点轨道线均理解为4 维时- 空中的直线，但这三条线也是合而为一的。为了避免过多地涉及数学，对狭义相对论中的测地线、自平行线、 自由质点轨道线，我们就不详细说明了。只是指出 , 由于狭义相对论时空的特点 , 当一个运动质 点的速度小于光速时 , 它沿测地线走过的 4 维时 - 空距离最长。测地线在实质上是极值线，由于习惯常称为测地线。广义相对论的时空是弯曲时空，在弯曲时空的大范围内，不存在直线，因之其测地线、自 平行线、自由质点轨道线都是 4 维曲线。这三条曲线是否也是合而为一呢？我们先来指出，的 确在广义相对论的时空中，测地线、自平行线、自由质点轨道线这三条 4 维曲线也是合而为一 的。三、计算题（共计55 分）1、（10 分）子弹穿过一块木板后, 损失原有速度的1 ，试问它可以穿过几块同20样的木板 ?解：设子弹的速度为v0，质量为 m，木板的阻力为f ，一块木板的厚度为d。22（1）则由题意可得： -fd=m/2 （ 19 v 0/20 ） m v0 /22/2（2）设能穿透 n 块同样的木板，则： -nfd=0 m v0由方程（ 1）（2）可得： n =10.3答：可以穿透 10 块同样的木板。2、（15 分）如图 1所示，在倾角为的固定光滑斜面上有一从静止开始下滑的小车，车厢顶上有一摆长为l 的单摆，摆球质量为m ，求此摆的周期。ag sin图 14解：用等效重力加速度的方法，图示如右上图，所受重力为mg，非惯性力为mgsin，由余弦定理可得：故其周期为：3、（ 15 分）图 2 所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A ，上端固定在 C 点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为m0 的子弹 B 沿水平方向以速度v0 射入 A 内（未穿透），接着两者一起绕C 点在竖直面内做圆周运动。在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F 随时间t 的变化关系如图 3 所示。已知子弹射入的时间极短，且图15 中 t0 为 A 、 B 开始以相同速度运动的时刻。根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量 （例如 A 的质量）及 A 、B 一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？FCFmABOt 03t 05t0v图 2图 3解：由题图（ 2）可直接得出， A、B 一起做周期性运动，运动的周期：T=2t 0令 m表示 A 的质量， l 表示绳长， v1 表示 B 运动到最低点时的速度， v2 表示运动到最高点时的速度， F1 表示运动到最低点时绳的拉力， F2 表示运动到最高点时绳的拉力 . 根据动量守恒定律，得m0v0=(m0+m)v1在最低点和最高点处运用牛顿定律可得F m+m g= m 0 +m v1210lm 0+m v22F2 m 0 +m g=l根据机械能守恒定律可得2l (m m0 )g1 ( m m0 )v121 (m m0 )v2222由题图（ 2）可知 F2=0F1=Fm5由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是mFmm06gl36m02v022 g5FmA、B 一起运动过程中的守恒量是机械能E，若以最低点为势能的零点，则E1m m0 v122解得 .E3m02 v02gFm4、（ 15 分）材料的电阻率随温度变化的规律为0 (1t ) ，其 称为电阻恒温系数，0 是材料在 t0 C 时的电阻率。在一定温度范围内是与温度无关的常量，金属的电阻一般随温度的增加而增加， 具有正温度系数； 而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数，利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知：在0 C 时，铜的电阻率为 1.710 8 m ，碳的电阻率为 3.510 8 m ；在 0 C 附近，铜的电阻温度系数为 3.910 3C-1 ，碳的电阻温度系数为5.0 10 4 C-1 。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长 1.0m 导体，要求其电阻在 0 C 附近不随温度变化， 求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）。解：设碳棒的长度为X,则铜棒的电阻为 R11(1 x)o 1 (1 1t) (1 x) ,ss碳棒的电阻 R22xo2 (12t) x0c附近总电阻不随温度变化 , 则, 要使得在 0ss有 R1 R2 定值 , 则有式中 t的系数必须为零 , 即有 x0.0038m.6