第4个回答 2008-04-23
3+X理综试题集（一）
1.家用电热驱蚊器中电热部分的主要元件是PTC，它是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ与温度t的个关系图象如右。电热驱蚊器的原理是：通电后电阻器开始发热，温度上升，使药片散发出驱蚊药，当电热器产生的热与向外散发的热平衡时，温度达到一个稳定值。由图象可以判定：通电后，PTC电阻器的功率变化情况是＿＿＿＿＿＿＿，稳定时的温度应取＿＿＿＿区间的某一值。
2.潮汐发电就是利用潮水涨落产生的水位差来发电。由于太阳和月球对海水的作用力（引潮力）与它们的质量成正比，与它们到地球的距离的三次方成反比，已知太阳的质量M1=2.00×1030kg，月球的质量M2=7.36×1022kg，地日距离R1=1.50×1011m，地月距离R2=3.84×108m，则太阳与月球对海水的引潮力大小之比为F1∶F2=＿＿＿。建于浙江江厦的双向潮汐电站是我国第一座潮汐电站。它利用海水每天涨落两次，共能进行四次发电。已知其年发电量为1.07×107kwh,总功率为3.20×103kw,则该电站每天平均满负荷发电的时间为＿＿＿h。已知该发电站水库面积为S=2.50×106m2，电站的总效率为10%，则每次涨、落潮的平均潮差是＿＿＿m。
3.美国航天飞机上曾做过“卫星悬绳发电”实验。航天飞机在赤道上空以7.5km/s从西向东做匀速圆周运动。所在处地磁场的磁感应强度B=5.0×10-5T，从航天飞机上向下释放出一颗卫星，带着一根长L=20km的电缆绳，其电阻为r=800Ω。电缆绳的方向始终指向地心，电缆线随航天飞机运动，从而切割磁感线产生感应电动势，通过稀薄气体中的离子形成回路，给航天飞机里的电器供电。实验中得到的电流为I=3.0A。电缆线中产生的感应电动势E=＿＿＿V，航天飞机中获得的电功率为P=＿＿＿w。
4.我国自行研制发射的“风云一号”、“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的。“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T1=12h；“风云二号”是同步轨道卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为T2=24h。两颗卫星相比：＿＿＿＿离地面较高；＿＿＿＿观察范围较大；＿＿＿＿运行速度大。若某天上午8点“风云一号”正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空，那么“风云一号”下一次通过该小岛上空将是＿＿＿＿＿＿。
5.（2000年上海高考题）自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其它物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%的吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8瓦/（米2开4）。
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径RS=696000千米，太阳表面温度TS=5770开，火星半径r=3395千米，球面积S=4πr2，其中R为球半径。
⑴太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7米――1×10-5米范围内，求相应的频率范围。
⑵每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
⑶火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
6、为了解决日益紧迫的能源问题，有些科学家正在研究太空电站的问题。所谓太空电站，就是地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如右：在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，把光能转化为电能；再经过微波转换器把直流电转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向地面固定接收站发送；地面的接收站再把微波转换成电能。⑴已知太阳能硅电池每片面积S0=4cm2，可提供电功率P0=50mW，巨大的太阳能收集板电池阵列面积为S=5×109m2，其总功率为多少？⑵利用微波传输，实现了“无缆输电”，输电效率可达80%，微波输电采用的频率为ν=2450MHZ，求其波长和到达地面时接收站接收到的功率。⑶若已知地球本影长为地球半径的216倍，同步轨道电站离地面的高度是地球半径的5.6倍，试估计太阳能电站一天内处于地球阴影内而不能发电的时间有多长？
7.前不久，“奋进号”航天飞机进行了一次太空飞行，主要任务是给国际空间站运送物资和给国际空间站安装新的太阳能电池板。该太阳能电池板长L=73m，宽d=12m，将太阳能转化为电能的转化率为η=11%，已知太阳的辐射总功率为P0=3.83×1026W，地日距离为R0=1.5×1011m，国际空间站离地球表面h=370km，它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球的阴影内，所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内。由以上数据，估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少？
8.（2000年广东综合题）在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约370C，它发出的最强的热辐射的波长为λm,根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为：Tλm=2.90×10-3mK。
⑴老鼠发出最强的热辐射的波长为：
A.1.16×10-4m B.9.4×10-6m C.7.8×10-5m D.9.7×10-8m
⑵老鼠发出的最强的热辐射属于：
A.红外波段 B.紫外波段 C.可见波段 D.X射线波段
⑶下列符合生物学意义的食物链是：
A.青草→鼠→蛇→鹰 B.阳光→青草→鼠→蛇→人
C.大米→鼠→蛇→人 D.营养物质→鼠→蛇→鹰
⑷上述符合生物学意义的食物链可与其他多条食物链彼此交错形成复杂的食物网。在该食物网中：
A.任何一种生物的灭绝，都将导致其他生物的消失
B.生物之间存在着十分复杂的客观联系
C.有些生物的存在只是为了别的生物的存在提供食物
D.任何一种生物的灭绝，都将导致生态平衡的破坏
9.（2000年广东综合题）超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90K的高温超导材料。
⑴上述临界温度对应的摄氏温度为：A.-1830C B.-1000C C.1000C D.1830C
⑵利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40KW，电压为800V。如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为：
A.1.6KW B.1.6×103KW C.1KW D.10KW
10.右图是电流表内部构造图，其转动部分由圆柱形铁心、铝框、线圈、轴和螺旋弹簧组成。试说明铁心、铝框和螺旋弹簧的作用各是什么？
11. 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。在10-1ms内电子已经能获得很高的能量了。最后把电子引入靶室，进行实验工作。北京正负电子对撞机的环形室周长为L=240m，加速后电子在环中做匀速圆周运动的速率接近光速，其等效电流大小I=8mA，则环中约有_______个电子在运行。
12. 目前人类用最好的硅电池把太阳能转化为电能的效率才达到10%左右。而经测试，在某种绿色植物的光合作用中，每放出1个氧气分子只需要吸收8个波长为λ=690nm的光子，每放出1mol氧气的同时，植物体将能储存469kJ的能量，已知普朗克常量h=6.63×10-34Js，求绿色植物将太阳能转化为生物能的转化效率。
13. 燃料电池是把化学能直接转化为电能的装置，它的原料是氢气和氧气，生成物是水，所以它的优点很多：原料来源丰富、价格低廉、不污染环境、生成物可利用（尤其在宇宙航行中）。目前唯一的缺点是催化剂太昂贵。如果解决了这个问题，燃料电池将是很有前途的一种发动机。燃料电池的工作原理是：用多孔的Ni电极浸泡在KOH电解液中，氢气和氧气连续通入电极，两极所进行的化学反应，其总效果是：
H2（气）+ O2（气）→H2O（液）。
若燃料电池工作于温度为298K的定压条件下，反应前后每消耗1mol氢气产生的能为ΔHm=-285.8KJ/mol，极间电压为U=1.229V，试求该燃料电池的效率
14.人眼对可见光中的绿光最敏感，已知绿光的波长为λ=600nm，为引起人眼的视觉，进入人眼的绿光的能量至少为每秒E=10-16J，普朗克常量为h=6.63×10-34Js，⑴为了引起人的视觉，每秒进入人眼的绿光光子至少为多少个？⑵假设在漆黑的夜晚，在距人S=100m远处点亮一只绿色小灯泡，为使人看到它的光线，小灯泡的功率至少多大？（人用一只眼看，瞳孔直径为4mm）
⑶引起人的视觉的部位是：A.虹膜 B.视网膜 C.晶状体 D.视觉中心
⑷调节眼球运动的高级神经中枢位于：
A.小脑 B.下丘脑 C.大脑皮层第一运动区 D.大脑皮层S区
15.葡萄糖在人体内经氧化生成CO2和H2O，同时放出能量。实验测得1mol葡萄糖可产生2.80×103kL能量。当质量为m=60kg的运动员起跑时在最初0.4s内冲出1m（视为匀加速运动）。⑴写出葡萄糖被氧化而放能的化学方程式。⑵每个葡萄糖分子被氧化过程放能多少？⑶该运动员在起跑后的这最初0.4s内消耗了多少克体内储存的葡萄糖？
16、糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因。利用高度聚焦的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10W的氩激光器，能发出波长λ=500nm的激光，每次“点焊”视网膜需要2×10-3J的光能，所以每次“点焊”的时间只需______s。在这段时间内发出的激光光子数是_______个。
17.利用薄膜干涉的原理，可以制成增透膜和高反射膜。例如，在光学元件的透光表面上，用真空镀膜的方法镀上一薄层透明胶，如果我们选择的透明胶的折射率介于空气和光学元件之间，那么当膜的厚度为λ/4，3λ/4，…时，薄膜上下表面反射的两束光相干叠加的结果为暗场，从而使光学元件因反射而造成的光能损失大为减少，增加了光的透射，这就是增透膜。⑴上述膜的厚度为λ/4，3λ/4，…中的λ表示什么？⑵为制作激光器中的高反射镜，或宇航员头盔和面甲上对红外线有高反射率的高反射膜，也可以选用折射率介于空气和光学元件之间的透明胶，这时所镀透明胶的厚度至少为多少？（所针对的红外线在真空中的波长为λ0=900nm，透明头盔和面甲的折射率为n1=1.6,选用的透明胶的折射率n2=1.5）
18.经测定，在夏季雷雨天的一次闪电中，云层与地面间的电势差约为1010V,通过的电荷量为30C。试问：⑴在这次闪电中释放出的电能是多少？⑵如果能把这些能量都利用起来，给拥有600户人家的小区供电，平均每户每天用电1.5度，那么这些能量够该小区用多少天？
19.关于中子星问题：中子星是恒星演变到最后的一种存在形式。⑴有一密度均匀的星球，以角速度ω绕自身的几何对称轴旋转。若维持其表面物质不因快速旋转而被甩掉的力只有万有引力，那么该星球的密度至少要多大？⑵蟹状星云中有一颗中子星，它每秒转30周，以此数据估算这颗中子星的最小密度。⑶若此中子星的质量约为太阳的质量（2×1030kg），试问它的最大可能半径是多大？
20.新型轿车前排都安有安全气囊。气囊内储有某种物质，一受到冲击就立即分解成大量气体，使气囊迅速膨胀，填补在乘员与挡风玻璃、方向盘之间，防止乘员受伤。某次实验中汽车速度为144km/h，驾驶员冲向气囊后经0.2s停止运动。人冲向气囊部分的质量为40kg，头部和胸部作用在气囊上的面积为700cm2,在这种情况下，人的头部和胸部受到的平均压强是多大？
21.利用万有引力定律、小孔成像原理和生活常识，就可以估算出太阳的平均密度。用长L=80cm的不透光圆筒，在其一端封上厚纸，纸的中间用针扎一个直径0.5mm的小孔；筒的另一端封上一张白纸。把有小孔的一端对准太阳，在另一端可看到太阳的像。若测得太阳像的直径为d=7.4mm，试估算太阳的平均密度ρ。
22.频率为ν0的光子由地球表面竖直向上运动，当它上升ΔH=22.5m的高度时，由于地球的引力作用，它的波长会变长一些，我们称这种现象为引力红移。试分析下列问题：⑴光子能量的表达式是什么？⑵爱因斯坦的质能联系方程是什么？⑶由以上两式，试写出光子质量m 的表达式。⑷用能量守恒的观点求光子上升ΔH=22.5m时，该光子频率的红移量Δν跟原有频率ν0的比值。
23.鸵鸟是当今世界上最大的鸟。有人说，如果鸵鸟能长出一副与身体大小成比例的翅膀，就能飞起来。是不是这样呢？生物学统计的结论得出：飞翔的必要条件是空气的上举力F至少与体重G=mg平衡。鸟煽动翅膀，获得上举力的大小可以表示为F=cSv2，式中S为翅膀展开后的面积，v为鸟的飞行速度，而c是一个比例常数。我们作一个简单的几何相似形假设：设鸟的几何线度为L，那么其质量m∝L3，而翅膀面积S∝L2，已知小燕子的最小飞行速度是