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一、导轨式电磁炮
例1 （2005年北京高考理综第25题）图1是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间放置金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在的位置可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，比例常量k=2.5×
。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。(1)求发射过程中电源提供的电流强度；(2)若电源提供的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？(3)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为d。设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦，求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。
附图
图1
解析 (1)由匀加速运动公式知：
。
由安培力公式和牛顿第二定律有：
。
(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即
。发射过程中电源供电时间
。
附图
(3)设滑块和砂箱相对静止时共同速度为u，在滑块嵌入砂箱的深度为d的过程中，砂箱相对于地面移动距离为S，则滑块相对地面移动距离为S+d，滑块对砂箱的平均冲击力为f。分别对砂箱和滑块应用动能定理有：
附图
点评 本题把安培力和电路分析及碰撞知识巧妙结合在一起，是一道综合题，涉及匀变速运动定律、牛顿运动定律、能量守恒、动能定理、动量守恒及电路知识，知识容量大，考查学生掌握知识的能力和分析解决综合问题的能力。
二、PET
例2 （2005年天津高考理综第25题）正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。
(1)PET在心脏疾病治疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中还同时产生另一种粒子，试写出该核反应方程。
(2)PET所用回旋加速器示意如图2，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为月，方向如图2所示，质子质量为m，电荷量为q，设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。
附图
图2
(3)试推证当
时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。
附图
点评 本题以“正电子发射计算机断层(PET)”为背景立意命题，是一道与高科技相结合的题目，试题涉及电场力、洛仑兹力、牛顿第二定律、带电粒子在电场中的加速、在磁场中的匀速圆周运动等知识点，考查考生理解、分析、推理、综合等能力。
三、电子显微镜
例3 （2005年天津高考理综第20题）现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为
，且n＞1，其中，已知普朗克常量为h，电子质量m，电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时的加速电压应为（ ）
附图
点评 本题涉及波粒二象性、德布罗意波等知识，考查考生对知识的迁移和综合能力，试题要求考生理解宏观粒子也具有波动性。
四、中子衍射技术
例4 （2005年江苏物理试题第6题）在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量
的热中子动能的数量级为（ ）
附图
点评 本题涉及到德布罗意波长、动量和动能的关系等知识点，考查了学生获取信息的能力和综合分析问题的能力。
五、激光器与传感器
例5 （2005年上海物理试题第23题）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝，将激光器与传感器上下对准，使两者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动。激光器连续向下发射激光束，在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图3为该装置示意图。图4为所接受的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中
。
附图
(1)利用图4中的数据，求1s时圆盘转动的角速度；
(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；
(3)求图4中第三个激光信号的宽度Δt3。
解析 (1)由图4读得，圆盘的转动周期T=0.8s，故其角速度为
。
(2)由图4可知，圆盘转动的角速度不变，说明圆盘在做匀速圆周运动；脉冲宽度逐渐变窄，表明光信号通过狭缝的时间逐渐减少，而狭缝的宽度为一定值，则说明圆盘上对应传感器所在的位置的线速度逐渐增加，因此激光器和传感器沿半径由中心向边缘移动。
(3)设狭缝的宽度为d，传感器接收到的第i个脉冲信号时距转轴的距离为
，第i个脉冲信号的宽度为
，激光器和传感器沿半径的运动速度为v。
附图
点评 这是一道现代科技激活基础知识的题目，具有起点高落点低的特点。题干叙述中出现了现代的教学手段：传感器、激光器、计算机等现代科技，落脚点为匀速圆周运动、匀速运动等基础知识，考查考生的识图能力、逻辑思维能力、分析综合能力。能够从图中获取有用的信息，挖掘隐含条件，弄清其中的物理过程、物理状态、物理情景，找出其中起决定作用的条件，是突破本题的关键。
六、光纤通信
例6 （2005年广东物理B卷第7题）光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法中正确的是（ ）
A.光纤通信利用光作为载体来传递信息
B.光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特质玻璃丝
解析 光导纤维是一种非常细的特质玻璃丝，直径只有几微米到100微米之间，由内芯和外套组成，内芯的折射率大。其原理是光传播时在两个界面处发生全反射，故选项D正确，选项B、C错误。光是一种电磁波，它像无线电波一样，作为一种载体来传递信息，选项A正确。
点评 本题考查了光导纤维对光的传导作用（全反射原理），光导纤维作为一种高新科技，它始终是高考命题的热点内容，同时也考查了考生对高科技内容的认识和了解。
七、硅光电池
例7 （2005年广东大综合第29题）硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能。若有N个频率为γ的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常数）（ ）
A.hγ B.
Nhγ
C.2Nhγ D.2Nhγ
解析 由爱因斯坦光子说，每个光子的能量为
，则N个光子的能量为
，所以选项C正确。
点评 此题考查了爱因斯坦光子说的内容，同时也考查了学生利用所学知识解决问题的知识迁移能力。