題目列表(包括答案和解析)
| 物理量 數(shù)據(jù) 測(cè)量點(diǎn) |
測(cè)量點(diǎn)到O 點(diǎn)的距離s （cm） |
測(cè)量點(diǎn)前后 兩點(diǎn)間距離d （cm） |
小車獲得 的速度v （m/s） |
小車獲得速度的平方v2 [（m/s）2] |
小車獲得速度的三次方v3 [（m/s）3] | |
| 第 一 次 |
A | 20.05 | 3.58 | 0.90 | 08.1 | 0.73 |
| B | 40.00 | 5.06 | 1.27 | 1.61 | 2.05 | |
| C | 60.15 | 6.20 | 1.55 | 2.40 | 3.72 | |
| D | 80.24 | 7.16 | ||||
| 第 二 次 |
A | 20.15 | 2.53 | 0.63 | 0.40 | 0.25 |
| B | 40.10 | 3.58 | 0.90 | 0.81 | 0.73 | |
| C | 59.90 | 4.38 | 1.10 | 1.21 | 1.33 | |
| D | 81.20 | 5.06 | 1.27 | 1.61 | 2.05 | |
| 1 |
| v |
| 1 |
| v2 |
| 1 |
| v3 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s） | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
| 通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度（cm/s） | 44.0 | 62.0 | 81.0 | 100.0 | 110.0 | 168.0 |
| △v |
| △t |
| △v |
| △t |
| FL |
| D |
| FL |
| D |
L/cm |
伸長(zhǎng) 拉力F/N x/cm 直徑 D/mm |
50.0 | 100.0 | 200.0 | ||
| 5.00 | 0.040 | 0.20 | 0.40 | 0.80 | ||
| 10.00 | 0.040 | 0.40 | 0.80 | 1.60 | ||
| 5.00 | 0.080 | 0.10 | 0.20 | 0.40 |
| U1R |
| U2-U1 |
| U1R |
| U2-U1 |
（此大題其它小題不屬于本學(xué)科）
31．下圖是2005年“世界物理年”的徽標(biāo)。觀察這個(gè)徽標(biāo)，提出一個(gè)問(wèn)題；并寫(xiě)在下面的橫線上。（例：為什么把2005年確定為世界物理年？）
__________________________________________________________
33．“世界物理年”決議的作出與愛(ài)因斯坦的相對(duì)論時(shí)空觀有關(guān)。根據(jù)愛(ài)因斯坦的理論，一把米尺，在它與觀察者有不同相對(duì)速度情況下，米尺長(zhǎng)度是不同的，它們之間的關(guān)系見(jiàn)下圖。由此可知，當(dāng)米尺和觀察者的相對(duì)速度達(dá)到0.8c（c為光速）時(shí)，米尺長(zhǎng)度大約是______________米。在日常生活中，我們無(wú)法察覺(jué)到米尺長(zhǎng)度變化的現(xiàn)象，是因?yàn)橛^察者相對(duì)于米尺的運(yùn)動(dòng)速度________________。
34．愛(ài)因斯坦是歷史上繼牛頓之后最偉大的科學(xué)家之一。他在1905年發(fā)表的五篇論文涉及到了分子動(dòng)理論、相對(duì)論和量子理論，為日后的諸多技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)于愛(ài)因斯坦孜孜不倦地探索科學(xué)的動(dòng)機(jī)，以下組合是最為可能的是（ ）
①財(cái)富 ②名聲 ③好奇心 ④科學(xué)的美 ⑤研制原子彈 ⑥創(chuàng)造神話
A.①② B.③④
C.①⑥ D.②⑤
35.為紀(jì)念“世界物理年”，各國(guó)聯(lián)合舉辦了全球性的“物理照耀世界”光束傳遞活動(dòng)。4月19日19：00，中國(guó)區(qū)的光束傳遞活動(dòng)正式開(kāi)始，下圖描繪了傳遞路線及終了時(shí)間。從圖中可知：中國(guó)區(qū)光束傳遞活動(dòng)的首站是____________。光信號(hào)在每個(gè)城市平均停留的時(shí)間最接近（ ）。
A.1分鐘 B.3分鐘
C.5分鐘 D.7分鐘
36.“物理照耀世界”光束傳遞中國(guó)區(qū)的活動(dòng)受到了全國(guó)主流新聞媒體的廣泛關(guān)注，吸引了十萬(wàn)學(xué)子踴躍參加，這有助于“讓物理走進(jìn)大眾，讓世界擁抱物理。”下表選自《中國(guó)公眾科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查報(bào)告》。
類別 | 基本科學(xué)觀點(diǎn) | 正確率 | 錯(cuò)誤率 | 不知道 |
第一類 | 熱氣流上升，冷氣流下降（對(duì)） | 59.3 | 6.4 | 33.8 |
月亮本身不會(huì)發(fā)光（對(duì)） | 65.3 | 11.6 | 22.6 | |
光速比聲速快（對(duì)） | 74. 4 | 2.4 | 22.8 | |
第二類 | 所有的輻射都是人為造成的（錯(cuò)） | 46.0 | 9.9
| 43.6 |
地心非常熱（對(duì)） | 39.0 | 9.3 | 51.2 | |
第三類 | 激光因會(huì)聚聲波而產(chǎn)生（錯(cuò)） | 15.8 | 8.9 | 74.5 |
發(fā)射火箭等空間探索活動(dòng)影響氣候（錯(cuò)） | 20.1 | 25.7 | 53.6 | |
電子比原子�。▽�(duì)） | 24.2 | 14.1 | 61.1 |
由表可知_______________。
①公眾對(duì)不同類別的基本科學(xué)觀點(diǎn)的正確理解差異很大
②被調(diào)查者的年齡越大，對(duì)基本科學(xué)觀點(diǎn)的理解情況越好
③第一類屬于日常，傳統(tǒng)的科學(xué)觀點(diǎn)，大部分公眾都能理解
④第二類科學(xué)觀點(diǎn)和現(xiàn)代高科技相關(guān)，公眾的理解情況較好
37．由上題的表格可以看出，目前公眾在理解基本科學(xué)觀點(diǎn)方面存在的主要問(wèn)題是：__________________________________________________。
第十部分 磁場(chǎng)
第一講 基本知識(shí)介紹
《磁場(chǎng)》部分在奧賽考剛中的考點(diǎn)很少，和高考要求的區(qū)別不是很大，只是在兩處有深化：a、電流的磁場(chǎng)引進(jìn)定量計(jì)算；b、對(duì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了更深入的分析。
一、磁場(chǎng)與安培力
1、磁場(chǎng)
a、永磁體、電流磁場(chǎng)→磁現(xiàn)象的電本質(zhì)
b、磁感強(qiáng)度、磁通量
c、穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)
*畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart law）：對(duì)于電流強(qiáng)度為I 、長(zhǎng)度為dI的導(dǎo)體元段，在距離為r的點(diǎn)激發(fā)的“元磁感應(yīng)強(qiáng)度”為dB 。矢量式d
= k
，（d
表示導(dǎo)體元段的方向沿電流的方向、
為導(dǎo)體元段到考查點(diǎn)的方向矢量）；或用大小關(guān)系式dB = k
結(jié)合安培定則尋求方向亦可。其中 k = 1.0×10?7N/A2 。應(yīng)用畢薩定律再結(jié)合矢量疊加原理，可以求解任何形狀導(dǎo)線在任何位置激發(fā)的磁感強(qiáng)度。
畢薩定律應(yīng)用在“無(wú)限長(zhǎng)”直導(dǎo)線的結(jié)論：B = 2k
；
*畢薩定律應(yīng)用在環(huán)形電流垂直中心軸線上的結(jié)論：B = 2πkI
；
*畢薩定律應(yīng)用在“無(wú)限長(zhǎng)”螺線管內(nèi)部的結(jié)論：B = 2πknI 。其中n為單位長(zhǎng)度螺線管的匝數(shù)。
2、安培力
a、對(duì)直導(dǎo)體，矢量式為 
= I
；或表達(dá)為大小關(guān)系式 F = BILsinθ再結(jié)合“左手定則”解決方向問(wèn)題（θ為B與L的夾角）。
b、彎曲導(dǎo)體的安培力
⑴整體合力
折線導(dǎo)體所受安培力的合力等于連接始末端連線導(dǎo)體（電流不變）的的安培力。
證明：參照?qǐng)D9-1，令MN段導(dǎo)體的安培力F1與NO段導(dǎo)體的安培力F2的合力為F，則F的大小為
F = 
= BI
= BI
關(guān)于F的方向，由于ΔFF2P∽ΔMNO，可以證明圖9-1中的兩個(gè)灰色三角形相似，這也就證明了F是垂直MO的，再由于ΔPMO是等腰三角形（這個(gè)證明很容易），故F在MO上的垂足就是MO的中點(diǎn)了。
證畢。
由于連續(xù)彎曲的導(dǎo)體可以看成是無(wú)窮多元段直線導(dǎo)體的折合，所以，關(guān)于折線導(dǎo)體整體合力的結(jié)論也適用于彎曲導(dǎo)體。（說(shuō)明：這個(gè)結(jié)論只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。）
⑵導(dǎo)體的內(nèi)張力
彎曲導(dǎo)體在平衡或加速的情形下，均會(huì)出現(xiàn)內(nèi)張力，具體分析時(shí)，可將導(dǎo)體在被考查點(diǎn)切斷，再將被切斷的某一部分隔離，列平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程求解。
c、勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)線圈的轉(zhuǎn)矩
如圖9-2所示，當(dāng)一個(gè)矩形線圈（線圈面積為S、通以恒定電流I）放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且磁場(chǎng)B的方向平行線圈平面時(shí)，線圈受安培力將轉(zhuǎn)動(dòng)（并自動(dòng)選擇垂直B的中心軸OO′，因?yàn)橘|(zhì)心無(wú)加速度），此瞬時(shí)的力矩為
M = BIS
幾種情形的討論——
⑴增加匝數(shù)至N ，則 M = NBIS ；
⑵轉(zhuǎn)軸平移，結(jié)論不變（證明從略）；
⑶線圈形狀改變，結(jié)論不變（證明從略）；
*⑷磁場(chǎng)平行線圈平面相對(duì)原磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)α角，則M = BIScosα ，如圖9-3；
證明：當(dāng)α = 90°時(shí)，顯然M = 0 ，而磁場(chǎng)是可以分解的，只有垂直轉(zhuǎn)軸的的分量Bcosα才能產(chǎn)生力矩…
⑸磁場(chǎng)B垂直O(jiān)O′軸相對(duì)線圈平面旋轉(zhuǎn)β角，則M = BIScosβ ，如圖9-4。
證明：當(dāng)β = 90°時(shí)，顯然M = 0 ，而磁場(chǎng)是可以分解的，只有平行線圈平面的的分量Bcosβ才能產(chǎn)生力矩…
說(shuō)明：在默認(rèn)的情況下，討論線圈的轉(zhuǎn)矩時(shí)，認(rèn)為線圈的轉(zhuǎn)軸垂直磁場(chǎng)。如果沒(méi)有人為設(shè)定，而是讓安培力自行選定轉(zhuǎn)軸，這時(shí)的力矩稱為力偶矩。
二、洛侖茲力
1、概念與規(guī)律
a、
= q
，或展開(kāi)為f = qvBsinθ再結(jié)合左、右手定則確定方向（其中θ為
與
的夾角）。安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。
b、能量性質(zhì)
由于
總垂直
與
確定的平面，故
總垂直
，只能起到改變速度方向的作用。結(jié)論：洛侖茲力可對(duì)帶電粒子形成沖量，卻不可能做功�；颍郝鍋銎澚墒箮щ娏Ｗ拥膭�(dòng)量發(fā)生改變卻不能使其動(dòng)能發(fā)生改變。
問(wèn)題：安培力可以做功，為什么洛侖茲力不能做功？
解說(shuō)：應(yīng)該注意“安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)”這句話的確切含義——“宏觀體現(xiàn)”和“完全相等”是有區(qū)別的。我們可以分兩種情形看這個(gè)問(wèn)題：（1）導(dǎo)體靜止時(shí)，所有粒子的洛侖茲力的合力等于安培力（這個(gè)證明從略）；（2）導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子參與的是沿導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)v1和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v2的合運(yùn)動(dòng)，其合速度為v ，這時(shí)的洛侖茲力f垂直v而安培力垂直導(dǎo)體棒，它們是不可能相等的，只能說(shuō)安培力是洛侖茲力的分力f1 = qv1B的合力（見(jiàn)圖9-5）。
很顯然，f1的合力（安培力）做正功，而f不做功（或者說(shuō)f1的正功和f2的負(fù)功的代數(shù)和為零）。（事實(shí)上，由于電子定向移動(dòng)速率v1在10?5m/s數(shù)量級(jí)，而v2一般都在10?2m/s數(shù)量級(jí)以上，致使f1只是f的一個(gè)極小分量。）
☆如果從能量的角度看這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)導(dǎo)體棒放在光滑的導(dǎo)軌上時(shí)（參看圖9-6），導(dǎo)體棒必獲得動(dòng)能，這個(gè)動(dòng)能是怎么轉(zhuǎn)化來(lái)的呢？
若先將導(dǎo)體棒卡住，回路中形成穩(wěn)恒的電流，電流的功轉(zhuǎn)化為回路的焦耳熱。而將導(dǎo)體棒釋放后，導(dǎo)體棒受安培力加速，將形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（反電動(dòng)勢(shì)）。動(dòng)力學(xué)分析可知，導(dǎo)體棒的最后穩(wěn)定狀態(tài)是勻速運(yùn)動(dòng)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電源電動(dòng)勢(shì)，回路電流為零）。由于達(dá)到穩(wěn)定速度前的回路電流是逐漸減小的，故在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)的焦耳熱將比導(dǎo)體棒被卡住時(shí)少。所以，導(dǎo)體棒動(dòng)能的增加是以回路焦耳熱的減少為代價(jià)的。
2、僅受洛侖茲力的帶電粒子運(yùn)動(dòng)
a、
⊥
時(shí)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r = 
，周期T = 
b、
與
成一般夾角θ時(shí)，做等螺距螺旋運(yùn)動(dòng)，半徑r = 
，螺距d = 
這個(gè)結(jié)論的證明一般是將
分解…（過(guò)程從略）。
☆但也有一個(gè)問(wèn)題，如果將
分解（成垂直速度分量B2和平行速度分量B1 ，如圖9-7所示），粒子的運(yùn)動(dòng)情形似乎就不一樣了——在垂直B2的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)？
其實(shí)，在圖9-7中，B1平行v只是一種暫時(shí)的現(xiàn)象，一旦受B2的洛侖茲力作用，v改變方向后就不再平行B1了。當(dāng)B1施加了洛侖茲力后，粒子的“圓周運(yùn)動(dòng)”就無(wú)法達(dá)成了。（而在分解v的處理中，這種局面是不會(huì)出現(xiàn)的。）
3、磁聚焦
a、結(jié)構(gòu)：見(jiàn)圖9-8，K和G分別為陰極和控制極，A為陽(yáng)極加共軸限制膜片，螺線管提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
b、原理：由于控制極和共軸膜片的存在，電子進(jìn)磁場(chǎng)的發(fā)散角極小，即速度和磁場(chǎng)的夾角θ極小，各粒子做螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)可以認(rèn)為螺距彼此相等（半徑可以不等），故所有粒子會(huì)“聚焦”在熒光屏上的P點(diǎn)。
4、回旋加速器
a、結(jié)構(gòu)&原理（注意加速時(shí)間應(yīng)忽略）
b、磁場(chǎng)與交變電場(chǎng)頻率的關(guān)系
因回旋周期T和交變電場(chǎng)周期T′必相等，故 
=
c、最大速度 vmax = 
= 2πRf
5、質(zhì)譜儀
速度選擇器&粒子圓周運(yùn)動(dòng)，和高考要求相同。
第二講 典型例題解析
一、磁場(chǎng)與安培力的計(jì)算
【例題1】?jī)筛鶡o(wú)限長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線a、b相距40cm，通過(guò)電流的大小都是3.0A，方向相反。試求位于兩根導(dǎo)線之間且在兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)的、與a導(dǎo)線相距10cm的P點(diǎn)的磁感強(qiáng)度。
【解說(shuō)】這是一個(gè)關(guān)于畢薩定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。解題過(guò)程從略。
【答案】大小為8.0×10?6T ，方向在圖9-9中垂直紙面向外。
【例題2】半徑為R ，通有電流I的圓形線圈，放在磁感強(qiáng)度大小為B 、方向垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求由于安培力而引起的線圈內(nèi)張力。
【解說(shuō)】本題有兩種解法。
方法一：隔離一小段弧，對(duì)應(yīng)圓心角θ ，則弧長(zhǎng)L = θR 。因?yàn)棣?u> →
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