初中物理競賽輔導—光熱聲(教師使用)doc

1、百度文庫競賽輔導講義一一光、熱、聲、 （教師使用）、知識要點知識點分項細、目（一）光：/1.光的直線傳播，光速2.光的反射及反射定律，光的折射及規(guī)律3.影和像、日食、月食、小孔成像、平面鏡成像凸、凹透鏡成像，照相機、放映機、放大鏡等（二）熱：1.熱膨脹和水的反常膨脹，溫度與溫度計2.熱傳遞的方式，物態(tài)變化，分子運動論的要點，內能3.改變內能的兩種方式，比熱，熱量的計算，熱平衡方程，熱功光量'（二）聲：1.盧自的發(fā)生和傳播2.音調、響度和音色、例題與練習例1處在赤道上某地的人在月落4h后，還能看到一顆繞赤道平面軌道運行的人造衛(wèi)星在其正上方，試求這顆衛(wèi)星距地面高度最小約多少？（地球半徑R=

2、分析與解答：忽略大氣對光的折射，光沿直線傳播。能看到衛(wèi)星，則衛(wèi)星上必須有太陽的反射光線進入觀察者的眼中，作出示意圖如下：圖中 A點處剛日落，地球自轉 4h,原A點轉至A'點，由圓的知識可得：4。a =X 360 =60（1）24一R又：cos a = （2）R h由(1)、(2)兩式得：h=R ( 11 ) =x 106 (m)cos練習1太陽和月亮位于如圖所示的位置，請你根據(jù)光的直線傳播規(guī)律，在圖中畫出當?shù)厍蛏?的人分別處于什么空間區(qū)域時，可以看到月全食、日偏食和日環(huán)食分析與解答：如圖所示1區(qū)一一日全食2區(qū)一一日偏食3區(qū)一一日環(huán)食V勻速沿例2水平桌面上放置一平面鏡，鏡面與桌面成45&

3、#176;角，一個小球以桌面向鏡滾去，如圖所示，問鏡中小球的像將如何運動？14分析與解答：根據(jù)平面鏡成像規(guī)律可知，物像等大，物像對稱。小球沿桌面向鏡主動的任一時 刻，物像關系都符合此規(guī)律。故小球的像將豎直向下運動。練習2只要你稍微注意一下就會發(fā)現(xiàn)，除了大型客車外，絕大多數(shù)汽車的前窗都是傾斜的，你能從光學的原理解釋這一情況嗎？分析與解答：當汽車和前窗玻璃傾斜裝置時，車內乘客經(jīng)過玻璃反射成人像在車的前上方，而路上行人是不可能出現(xiàn)在上方空中的，這樣就將車內乘客的像與路上的行人分離開來，司機就不會出現(xiàn)錯誤，尤其在夜間開車，車內開燈，造成外暗內亮的時候，大型客車較大，前窗離 地面要比小汽車高得多， 即使

4、前窗玻璃豎直裝， 像是與窗同高的， 而路上行人不可能出現(xiàn)在這 個高度，則不會混淆。分別為10cm和13cm.當平囿鏡豎直放直時，則至少要用多大的平囿鏡才能看到自己臉的全部？分析與解答：先求鏡寬（如圖）設A 1、A 2為兩耳，B 1、B 2為兩眼.因為A 1B1MN及A 2 B平行四邊形，即,（矩形），乩，村鳥© / / X / ,/ /2 MN 均為'/ 人 一% 坎昆 4例3一般人臉寬（包括兩耳）約 18cm,兩眼的光心相距約 7cm,兩眼光心離頭頂和下巴設人臉長，眼在B處，因為像長/2= (10+13) /2cm= 115cm練習3如圖所示，水平地面上有一障礙物 ABCD

5、較大的平面鏡 MN在某一高度上水平放 置，試用作圖法求出眼睛位于 。點從平面鏡中所能看到的障礙物后方地面的范圍。如 果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子的高度該怎樣改變？分析：若直做此題目，我們只能確定邊緣光線 FAO的入射光線HF,而另兩條光線 GB訝口 EO卻無法確定。面鏡反射后到達眼睛即 。點。則由光路可逆性原理可知, 經(jīng)平面鏡反射后將到達地面上這部分范圍。若在。點放置點光源，它發(fā)出的光線通過平面鏡看到某部分地面，表明這部分地面上每一點發(fā)出的光線中有一些經(jīng)平解答：將。點看成是一個發(fā)光點。作。點在平面鏡中的像 O ',連接OA交MNT F,連接。F 交地面于H;連接O &#

6、39;B交MNT E,交地面于Go連接OE標上箭頭，光線傳播方向如圖所示。 入射光線為HF GE反射光線為F。EQ圖中GH所圍區(qū)域就是眼睛位于 。點從平面鏡MN中 所能看到障礙物后方地面的范圍。假定水平放置的鏡子的高度降低至與障礙AB面接觸，眼睛就看不到障礙物后面的地面，因此，如果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子在高度該增高（即向上平移）。光路可逆原理是光學知識中的基本原理，用“光路可逆原理”解答一些復雜的光學問題， 顯得相當簡捷明快。例4在水平地面上有一點光源 S,光源正上方有一平面鏡 MN S到MN43點0 的距離為2ml且平面鏡 MN豎直方向成22. 5°角，（如圖）

7、若光斑照在離點 光源5m處的墻上，那么光斑離地面的距離為多少？分析與解答：利用平面鏡成像規(guī)律，找出像點S',連接S'和入射點的直線交墻壁于A點，交地面于 C點，由圖可知：SOS 2 SON 45故 OSE等腰直角三角形，則有：SC=SO=2m所以 BC=BS+SC=5m+2m=7m又因為 ACB COS 45故 ABC也是等腰直角三角形所以AB=BC=7m即光斑在墻上離地面高 7m練習4人立于河邊看對岸的一株樹AB在水中的像，當人離開河岸后退超過6m就不能看到整個樹的像。已知人高 EF=1. 5m,河兩岸都高出水面 1m,河寬40m,如圖所示，求樹高？ 分析與解答：為一定值，則

8、：CO OH CB' GH 又 GF=6m EF=OH 611.5而 CO=40-4=36m所以CB'=1COB、OGHF口4GEF相似,GFEFGH=1m又因為OH4mCOCB'CB' 36 9m 故 AB=A B' =CB'-CA' =9-1=8m 4，樹高為8sBA'TD -例5我國北方為了室內采暖，用管道將熱水從鍋爐輸往室內。在管道上方的天花板上常可看到被“熏”黑的痕跡。1 .根據(jù)你學過的物理知識，解釋形成這種黑跡的原因。2 .提出一種觀察或實驗的方法，用以判斷上述解釋的正確性。分析與解答：1 .熱水管道附近空氣溫度較高，

9、密度較小，上升，對流加快，空氣中的微 塵附著在天花板上，形成黑跡。2 .居住單元通往樓道的門比較嚴實，但門和墻之間仍有小縫，外面的風經(jīng)常吹進來，這種門縫附近的墻壁上，也有類似黑跡。這種現(xiàn)象支持了上述的解釋。練習5解釋我國夏季東南風多的原因 ？分析與解答：東南沿海多水，西北帶多砂，砂的比熱比水小，夏季在陽光照射下，水、砂 吸收的熱量差不多，但砂升溫多，砂上的空氣溫度高，受熱膨脹上升，而水升溫少，水上空氣 溫度也不高，所以東南的冷空氣就水平流向西北去填補，從而形成東南風。例6體溫計的測溫范圍是 35-42C,請你設計一個用體溫計測量沸水溫度的方案。要求：（1）說明測量原理和方法；（2）簡要說明測量

10、步驟；（3）說明測量必須滿足的條件。分析與解答：根據(jù)熱平衡方程，采用混合法間接測量沸水的溫度。（2）步驟：A、取足夠量的冷水，若溫度低于35 C,可適當加入沸水，使之溫度略高于35 C,用體溫計測出ti日用天平測出冷水和容器的質量m' iC將適量沸水倒入容器中，測出混合后的溫度t'D再測總質量m' 2E、倒掉水，測容器質量m.（此步可放到A前）F、冷水質量 m=nd i-mo 沸水質量 m2=nd 2- mi 1G根據(jù)QmQ放 不計熱損失，有Cm1(t' t1) Cm2 at') 得:m1(t' t1)m2t'(3)由于終溫t '

11、 < 42c.則：m1tt 謳 42 cm1m2得：.m2100 4242 t1而 t1>35Cm m2588.287練習6甲、乙、丙三種液體，它們的比熱和質量都不相等，它們的溫度依次是 15C、25c和35 C,若將甲、乙相混合，測混合后的溫度為21C,若將甲、丙相混合，測混合的溫度為32C,求：甲、乙、丙混合后的溫度。（不計熱損失）分析與解答：甲乙兩混時：C甲M甲（t t0甲）C乙M乙（心乙1）2代入數(shù)據(jù)伶：C甲M甲 一C乙m乙3當乙、丙相混時：C乙M乙（t' to乙）C丙M丙（to丙t'）.3 .代入數(shù)據(jù)信：C乙M乙 一C丙M丙設三種液體混合時，甲吸熱，乙和丙

12、放熱。則：C甲M甲（t" to甲）C乙M乙（to乙t”） C丙M丙（to丙t'）將（1）和（2）代入（3）得，t" =C（說明：還可假設這三種不同溫度的水同時降到0C,然后再由0C上升到最終溫度， 也可用熱平衡議程求解。）例7打開冷水管和熱水管向槽內放水，冷水管中水的溫度是 15C,熱水管中水的溫度是60C,要向槽中放水共150kg,混合后溫度為42 C,如不計熱損失，那么應從冷水管和熱水管 中各放出多少水？解答：設所需熱水和冷水的質量分別為m m2,初溫分別為ti,t 2,混合后的溫度為 t,則有m+m=150（1）又因為熱水放也的熱量為：Q放=Cm（t i-t）

13、冷水吸收的熱量為：Q®=Cn2（t-t 2） 即：m（60-42）=m 2（42-15）（2）,一 m 2一由（2）得：m>=- m1代入（1）得3m 1=90kgm2=60kg/練習7有兩個溫度和質量都相同的金屬球，先把甲球放入盛有熱水的杯中，熱平衡后 水溫降低了 Ato把甲球取出，再將乙球放入杯中，熱平衡后水溫又降低了 / At,則甲球比熱 C甲和乙球比熱C乙大小的關系是A. C甲C乙 B. C甲VC乙C . C甲二熱D.以上三種情況都有可能分析解答：設兩個金屬球的質量為m,溫度為t ,甲球與熱水混合后的溫度為t,乙球與熱水混合后的溫度為t2,則有t2t1/根據(jù)熱平衡方程：

14、Q5二Q放有c 甲 m(t 1-t)=cc 乙 m(t 2-t尸c一得(2) t2<t1 ,則t 2-t V t 1-t.c甲v c乙。正確的答案應選例8經(jīng)驗表明，自制家用太陽能熱水器一一曬水箱的效率在夏天可達晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱幅射為x104J/(m2),水箱內裝水不考慮熱損失，并隨時調整水箱位置使陽光總能垂直射入玻璃蓋，計算曬水 少？50%;已知在地球表面，60kg,玻璃蓋面積為，4h后水溫升tWj多分析與解答：設地球表面接收太陽熱輻射的強度為R,水箱下班的面積為 S,熱效率為英，時間為T,由Q/Q放得：C水m水t RSTRST 7.56 104 0.84 4 60 0.

15、5C水m水4.2 103 6030.2 C練習8家庭用花生油的沸點比水的沸點高，想測出油的沸點, 100 C的溫度計，再給你以下器材：' 量熱器、天平、燒杯、 請你設計一個測量花生油沸點的實驗。但手邊只有測量范圍為-10 c小鐵球、冷水(水和鐵的比熱已知)，Q 吸=Q；k分析與解答：本實驗的原理是利用高溫物體與低溫物體混合時,步驟如下：(1)用天平測出小球的質量m鐵(2)將小鐵球放在鍋內的油中加熱至沸騰(3)用燒杯和天平測出一定質量的冷水rnx,倒入量熱器的小筒中。(4 )用溫度計測出冷水的溫度t0水(5)將加熱后的鐵球放入量熱器的冷水中，并測出混合后的溫度t(6)由C水m水(t t0

16、水)C鐵M鐵(t0鐵t)得：%失CKm水(t %水)t t0鐵即為油的沸點C鐵m鐵例9某同學做實驗時發(fā)現(xiàn)一支溫度計不準確，把它和標準溫度計一同插入水中，發(fā)現(xiàn)當實際溫度為2c時，它示數(shù)為 4C, 82c時它的示數(shù)為 80C,仔細觀察，它的刻度是均勻的。(1)請以X表示任意溫度時這支溫度計的示數(shù)，以Y表示這時的實際溫度，導出 X表示Y的公式;(2)這支溫度計的示數(shù)為 26c時，實際溫度是多少?(3)在什么溫度下這支溫度計的示數(shù)等于實 際溫度？分析與解答：(1)因刻度是均勻的，所以溫度計每增加相同的示數(shù)時，實際溫度增加也是相同的，可設想 Y=KX(k為一常量)但由于題中所述情況，當X=0C時，y不太

17、可能為0C,設這個y=b,則y和x的關系在形式上應為y=Kx+b(1)由于 x=4C時，y=2 C x=80 C時，y=82 Ck 4 b 2分別代入（1K 80 b 82解方程組得K= b= C用x表示y的公式為：y二(2)把x=26C時，實際溫度為 25 C表示在44 c時溫度計的示數(shù)與實際溫度相(3)在(2)式中含 x=y即：*=得x=44 C 同。練習9用來發(fā)射衛(wèi)星的火箭，在它的頭部涂了一層特殊物質，它可以避免火箭因高速運動時 與空氣作用產(chǎn)生高溫而被毀壞的危險。這種材料能起這種作用的原因是：A.材料堅硬、不怕熱B.材料不傳熱C.材料非常光滑，不易與空氣作用生熱，/D.材料受熱熔化、汽化

18、，吸收了與空氣作用產(chǎn)生的熱解答：火箭在大氣層中高速運動時，不可避免地要與空氣產(chǎn)生作用，即使火箭的頭部做得十分光滑，也會因與空氣碰撞產(chǎn)生大量的熱， 使得內部的儀器毀壞， 火箭頭部所涂的材料在與 空氣作用升溫后會熔化， 并迅速汽化，在熔化和汽化時吸收了大量的熱， 而自身的溫度卻不再 升高，從而保護了火箭。由此可知，選 D正確。然后把水裝入碗內，使水面 并解釋出現(xiàn)后現(xiàn)象的原這時蠟燭呈四周的壁很薄的漏斗狀。例10 一把一段長約5cm的蠟燭，粘牢在一個碗底, 剛好到蠟燭的邊緣，然后點燃蠟燭，試說明你觀察到的現(xiàn)象, 因。分析與解：點燃蠟燭后，過一會蠟燭會燒到水面以下,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是蠟燭燃燒后，燭芯四

19、周的蠟熔化，當熔化到四周只剩很薄的一層蠟時, 熱從蠟層傳遞到水，使這層蠟達不到熔化的溫度，因而呈漏斗狀。練習10完全相同的銅質球甲、乙；甲放置在水平桌面, 乙懸掛在不可伸長的細線上，若要使用兩球升高相同的溫度， 哪個球吸收的熱量多？分析與解：溫度升高，兩球體積增大；甲球重心升高重力 勢能增加，乙球重心下降重力勢能減少，故甲球吸收更多的熱 量。例11小雪拎起水壺向暖瓶中灌開水，小林在一旁提醒她：“小雪，快滿了 ！”小雪仔細一看真的滿了，奇怪地問：“你怎么知道快滿了 ？”小林說：“聽出來的。"你能說出其中的奧秘 嗎？解答：聲音的高低叫做音調由聲源振動頻率決定。振動頻率越高，音調就高，暖壺灌水 的時候出聲，是由于瓶里的空氣柱發(fā)生振動所致，空氣柱越長，振動頻率越低。向暖瓶里灌水，隨著暖瓶里水的增多，空氣柱越來越短，它的振動頻率越來越高，所以聲調越來越高，這樣就 可以通過聽聲音來判斷暖瓶里水的多少了。練習11海面上一炸彈爆炸， 岸邊的人聽到兩次爆炸聲，兩次之間相隔秒，當時聲音在空氣中和海水中的彳播速度分別為V1米/秒和V2米/秒，那么，爆炸處離岸 米。分析解答：聲音在金屬傳播得比在液體中快，在液體中比在空氣中傳播得快。聲音在海水中傳播速度較快，即V2>V1,故聲音在海水中傳播時間