物理问题1000例

1.在诊断中，有一种验血叫“血沉”。假设血液是由红细胞和血浆组成的悬浮液，将其放入垂直的红细胞沉降管中，红细胞会在血浆中匀速下沉，其下沉速度称为红细胞沉降率。某人的红细胞沉降率为v = 10 mm/h .将红细胞视为半径为R的小球，其在血浆中下沉时的粘滞阻力为f = 6ρρRv，其中η=1.8×10-3PaS，血浆的密度为ρ1 = 1.0×103kg/m3，红细胞的密度

解析:红细胞在血浆中匀速下沉的应力图如下:F1为血浆对红细胞的浮力，F2为红细胞的重力，F为粘性阻力。这三个力的合力为零，可以求出r。

答案:F2=F1+f，F1=ρ1Vg，F2=ρ2Vg，V=4πR3/3，f = 6πρRv，代入数据可得R=2.7×10-6m。

2.医学测试可以通过使用放射性同位素来完成。例如将含放射性同位素钠24的1毫升溶液注入人体，测得注射前溶液每秒释放2000个辐射粒子。7.5小时后抽取人体内1毫升血液，测得这1毫升血液每秒释放0.24个辐射粒子。已知钠24的半衰期为15小时，求出这个人体的血液总量。

分析:7.5小时后，可以认为钠24均匀分布在所有血液中。每秒每毫升液体中的辐射粒子数与其中含有的钠24原子核数成正比。先计算半个半衰期后所有钠注入人体后，每24秒应释放的辐射粒子数，再按比例计算血液总量。

答案:7.5小时后，剩余的钠24每秒释放粒子，而提取的1毫升每秒只释放N=0.24个粒子。因为钠24已经在血液中均匀混合，所以有:，即血液总量为5.9× 103ml = 5.9L..

二。交通安全类别

3.为了安全起见，在高速公路上行驶的汽车之间应该保持必要的距离。已知一条高速公路的最高限速为V = 120km/h，假设前面的车辆突然停止行驶，后面那辆车的司机从眼睛里注意到了这一点。经过大脑反应，需要0.50s(也就是反应时间)来指挥他的手脚刹车，刹车时汽车的阻力是汽车重量的0.40倍。为了避免追尾事故，在这条高速公路上行驶的汽车之间至少应该保持多大的距离？

分析:在反应时间内，汽车仍然保持原来的速度和匀速运动；开始刹车后，做匀速减速运动。两个距离之和就是两个车间之间的最小距离。

答案:先换算一下单位，v=120km/h=33.3m/s，匀减速时的加速度为a=kmg/m=4m/s2。匀速阶段的位移为s1=vt1=16.7m，减速阶段的位移为s2=v2/2a=139m，所以两车距离至少为s=s1+s2=156m。

4.太阳能汽车是一种新型汽车，它利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能，然后用电机驱动汽车。目前正处于试验阶段。实验车的外形千奇百怪，一块太阳能电池板几乎覆盖了所有的车身，流线型的外形，只有一个乘员(司机)拥有的空间极其有限。未来，随着太阳能电池板效率的提高和轻质高强度车身材料的出现，实用的太阳能汽车必将出现在我们的生活中。在一辆实验车上，太阳能电池板总面积为S=8m2，电池组提供的电压为U=120V，提供给电机的工作电流为I=10A，电机内阻为R = 2ω，单位面积太阳光对电池板的辐射功率为P0=1KW/m2。已知电机效率η = 90。它使用的太阳能电池板的效率η/是多少？

解析:从电压、电流、内阻可以得到电池组的输出功率P1，再从电机效率可以得到汽车的机械功率P2。最大速度时的牵引力等于阻力，最大速度可由P2=Fvm求得。

答案:P1=UI-I2R=1000W，P2=P1η=900W，∴ VM = P2/f = 6m/s

η/=UI/P0S=15%

5.火车在铁路上的运行速度很高，车轮与钢轨之间的动摩擦系数不大，所以超速行驶的火车在遇到危险时从紧急制动到完全停止的制动距离很大。据实测，当车速为80km/h时，制动距离为800m·m，经过三次提速，我国铁路在部分区段和列车上的运行速度已经达到140km/h。问:(1)紧急制动时列车的加速度是多少？⑵当车速达到140km/h时，制动距离是多少？

答案:(1) v1 = 80km/h = 22.2m/s，a=v12/2s=0.309m/s2。

⑵v2=140km/h=38.9m/s，s=v22/2a=2.45×103m

三。生活和家电。

6.如果家用暖水瓶里的热水没有灌满，软木塞盖得很紧，一段时间后可能很难打开软木塞。假设装开水时水温为970C，再次打开软木塞时水温为570C，瓶口截面积为S=10cm2，大气压为标准值(P0=105Pa)，手指与软木塞的摩擦系数为μ=0.5。试着估计一下当软木塞再次打开时，你的手指应该用多大的力来握住软木塞。

解析:以封闭在瓶中的空气为研究对象(不考虑水蒸气的影响)，利用查理定律计算出最终压力，根据内外压差计算出打开软木塞所需的向上力。这个力就是静摩擦力，然后根据摩擦力F=μFN计算压力。

解:把瓶塞想象成一个圆柱体，它的应力图如右图。若两根手指与瓶塞的摩擦力为F，压力为FN，则2F+PS=P0S，F=μFN，P/P0=T/T0，其中T0=370K，T=330K，代入即可得到数据:FN=11N。

7.高压锅的锅盖密封得很好，锅盖上有排气孔，限压阀反扣在上面，排气孔被其重力压住。加热后，当锅内气压达到一定程度时，气体会向上推动限压阀排出高压气体，从而使锅内保持较高且稳定的压力。如果限压阀质量为m=0.1kg，截面直径为D=2cm，排气孔直径为d=0.3cm，大气压力为标准值(P0=105Pa)，锅内最大压力是多少？如果压力每增加3.6kPa，水的沸点增加10C，那么高压锅的最高水温是多少？

分析:从限压阀刚顶起时的应力图可以得到当时锅内的压力p，再从压差可以得到沸点。

答:当高压气体刚好提起限压阀时，由图可知P=P0+mg/S，其中S为泄放口的截面积(不是限压阀的截面积，因为只有泄放口区域内外气压不同)，得到P=2.4×105Pa。每增加3.6kPa，沸点上升10C，现在压力比标准大气压高1.4×105Pa，所以沸点上升1.4×105÷3.6×103 = 390 c，所以锅炉最高水温可以达到690C。

8.微波炉是一种新型的家用电器。用更多的水加热食物是非常有效的。它的加热原理是磁控管发射频率为2450MHZ的微波，微波通过炉子顶部的波导管传输到加热室。水分子是极性分子，其正负电荷中心不重合。因此，当微波通过时，水分子会随着微波引起的振荡电场的变化而快速振动。而且由于微波的频率与水分子振动的固有频率相同，可以使水分子振动，分子的动能迅速增加，食物的内能增加，温度上升。如果水以冰的形式存在，由于固体分子结合紧密，吸收微波的能力很低，受热会不均匀。根据上面的解释，微波炉之所以能加热水分多的食物，是因为它具有以下特点:① _ _ _ ② _ _ _ ③ _ _ _ _。可以推导出水分子振动的固有频率是_ _ _ _ _ _ Hz。

答案:①水分子是极性分子；②水是液体；③水分子的固有频率与微波炉发出的微波频率相同。水分子的固有频率为2.45×109HZ。

9.在电视显像管中，电子撞击电视屏幕的动能为E=1.8×104ev。发现:①电子撞击屏幕的速度v ②已知电子连续撞击电视屏幕的等效电流为I=20mA且全部被屏幕吸收，那么电子流对电视屏幕的平均冲击力f是多少？(基本电荷e=1.6×10-19C，电子质量m=9×10-31kg)。

解析:①只要把电子伏特换成焦耳就可以了。②设时间t内撞击屏幕的电子数为n，用动量定理研究这些电子。每个电子的动量变化为mv，Ft = nmv；根据电流的定义，I=Q/t=ne/t可以组合起来求f。

答案:①

② 。

10.设喜庆烟花爆炸高度为80m，从炮管垂直向上抛，直至爆炸，在最高点爆炸。那么(1)礼花从炮筒中射出的初速为_ _ _ _ _ _ _ _ _ m/s .⑵已知礼花在炮筒中的时间为t=0.02s，那么火药对礼花的平均推力为f = _ _ _ _ _ _ n，礼花射出的炮筒长度至少为l = _ _ _ _ _ _ m..(3)假设烟花在最高点爆炸后各个碎片向各个方向飞行的初速度相同，那么每个碎片在空中运动的轨迹是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _，同时这些碎片在空中处于同一_ _ _ _ _ _ _ _平面上。

解析:烟花在筒内的运动也可视为匀加速，合力为F-mg。平均推力可以通过动量定理或牛顿第二定律得到(计算过程中也可以忽略重力)。碎片飞出的初速度是一样的。抛物线运动分为沿初速度方向的匀速运动和沿垂直方向的自由落体运动。我们可以想象爆炸中心处于自由落体运动，那么所有碎片在垂直方向上的运动与中心点的运动是完全一致的，它们相对于中心点的运动是不同方向的匀速直线运动，所以在同一时刻，它们都在同一个球面上(球的半径是递增的，球的中心处于自由落体运动)。

答:(1)

⑵动量定理用于炮筒内烟花的加速过程:

辊身长度

(3)每个碎片的轨迹是一条抛物线，这些碎片同时在空中的同一个球面上。

四。生态和能源

11.风能是一种环保能源。目前全球风力发电总功率已达7000MW，我国约为100MW。据调查，中国风力资源至少为2.53×105MW。所以风力发电是一种很有前途的能源。(1)风力发电是将风的动能转化为电能。假设空气的密度为ρ，水平风速为V，风力机每片叶片的长度为L，风能转化为电能的效率为η，那么风力机产生的电功率P是多少？⑵某地平均风速v=9m/s，所用风机叶片长度L=3m，空气密度ρ=1.3kg/m3，效率η=25%，平均每天发电20小时，每户平均每天用电量1.5度。那么这台风力发电机能为多少家庭提供日常用电呢？

解析:叶片旋转形成的圆的面积为S=πL2，t秒内流过这个面积的空气质量为m=ρSvt，动能为

解:将数据代入上式，产生的电功率为P=3.35×103W=3.35KW .每天发电量E=Pt=3.35×20=67KWh=67度。可供67÷1.5=45户使用。

12.大气中臭氧含量很少，其浓度分布随海拔高度而变化。浓度峰值在地面以上24km左右。在从地面到天空的垂直气柱中，臭氧总含量相当于00C温度下一个压强为1atm，厚度为0.30cm的薄气体层。已知从地面每上升1公里，大气压力下降约4千帕。假设臭氧集中在离地面24公里的高度，该高度的温度为-500摄氏度，试着估算一下臭氧层的厚度。

解析:以单位面积垂直气柱中的臭氧为研究对象，先计算24km高空的气压，然后可以得到一定质量的理想气体的状态方程。

答:海拔24km，气压约为P = 105-24×(4×103)Pa = 0.04×105 Pa，温度T=223K，P0 = 105。

动词 （verb的缩写）运动

13.蹦床是一项新运动。运动员在水平放置的弹性网上跳上跳下，同时做出各种优美的手势。如果把运动员看成一个质量为50kg的质点，垂直方向的跳跃周期为3s，距离弹簧网的最大高度为5m，那么运动员与弹簧网接触过程中弹簧网对运动员的平均弹力为_ _ _ n..(取g=10m/s2)

解析:整个过程分为上升和下降两个阶段，两个阶段完全对称。所以从最高点到最低点的时间是t/= 1.5s，在这1.5s的时间段内，利用动量定理，外力的冲量是重力冲量和弹力冲量的矢量和，初末冲量都为零，所以动量变化为零，所以重力冲量和弹力冲量一定相等，就可以求出平均弹力。

答案:以人为对象，整个下降过程使用动量定理:mg(t1+t2)-Ft2=0，其中t1为1s的自由落体时间，t2=t/-t1=0.5s，∴ F = 3mg = 60。

不及物动词电流

14.甲乙双方距离50km，中间有两条一模一样的电话线，其中一条因为绝缘皮被老鼠咬到触地而失灵。为了确定接地点到地面的距离，地面的维修人员先让地面B的工作人员短接两条电话线，然后调整电阻箱的电阻值R，使通过电流表G的电流为零(R1和R2两个固定电阻的电阻值相同)。此时电阻箱的电阻值为360ω，已知电话线每1km的电阻值为6ω，则接地点到地面的距离为_ _ _ _。(注:图中D、E均接地，相当于在B、D处间接连接了一个电源)

分析:它相当于一个桥式电路。g的读数为零，表示AD和CD之间的电阻相等。

答案:设d点距离a点xkm，则有:(2×50-X)×6=6X+360，∴X=20.

希望对你有帮助。