初高中衔接的课前作业:物理问题

\boxed{\mathbb{Q1.}} 杰出人物及贡献

以下是一份杰出人物的名单。请写出名单中人物的主要贡献。如果有某个物理量的单位是以名单中的人物命名的,要作出说明。

大部分人的贡献可以在教科书上找到。假如有部分人物找不到也不要紧,说明 “不了解”即可,开课后会讲。

阿基米德、爱迪生、安培、奥斯特、贝尔、富兰克林、法拉第、伏特、赫兹、焦耳、库仑、伽利略、牛顿、欧姆、帕斯卡、托里拆利、瓦特。

示例如下:


人物:赫兹

主要贡献:用实验证实电磁波存在。

物理量:国际单位制中,频率的单位为赫兹,符号为 Hz. 如果物体在 1秒内振动 100次,其频率为 100Hz.


\boxed{\mathbb{Q2.}} 物理学公式及含义

公式是物理学的主要语言。牢记公式并掌握其物理学内涵是学习物理的基本功。在目前的初中物理教科书上,重要的公式都会用红框围住,以示强调。请你翻阅教科书,把所有红框强调的公式抄写一遍,并对其物理学含义作出说明。

示例如下。

\boxed{p=\dfrac{F}{S}}

物理学含义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。在面积不变的前提下,压强与压力成正比;在压力不变的前提下,压强与受力面积成反比。

单位1\,Pa=1\,N/m^2


\boxed{\mathbb{Q3.}} 教科书上的实验清单

实验是物理学研究的主要方式。初中的《物理》教科书上描述了一系列的实验。既有物理学史上的著名实验,也有自己动手能重现的小实验。请你翻阅教科书,整理一份实验清单。不需要描述具体过程,说清要点即可。

示例如下:


实验:盐水浮鸡蛋

原理:阿基米德原理

公式F_{浮}=G_{排}=\rho_{液} \cdot V_{排} \cdot g


\boxed{\mathbb{Q4.}} 电热水壶

21.(10 分)某微电脑电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点,如图是该电热水壶的铭牌。

电热水壶的铭牌

(1)泡茶时,将 1.2\,kg 的水从 25℃ 加热到 100\,°C,则这些水需吸收热量是多少? C_{水}=4.2 \times 10^3 J/(kg \cdot C)

(2)该电热水壶正常工作时的电阻是多少?

(3)若加热上述的水需用时 420 s,电热水壶加热效率为 90\%,不考虑温度对电阻的影响,则它的实际加热功率是多少?


\boxed{\mathbb{Q5.}} 估算地球表面的年平均降雨量

(1)1791年,米被定义为∶在经过巴黎的子午线上,取从赤道到北极长度的一千万分之一. 请由此估算地球的半径 R.(答案保留两位有效数字)

(2)太阳与地球的距离为 1.5 \times 10^{11} m,太阳光以平行光束入射到地面.地球表面 2/3 的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量 W 约为 1.87 \times 10^{24}J. 设水面对太阳辐射的平均反射率为 7\%,而且将吸收到的 35%能量重新辐射出去. 太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发 1 kg 水需要 2.2 \times 10^6J 的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.

①估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示,球面积为 4πR^2).

②太阳辐射到地球的能量中只有约 50% 到达地面,W 只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面,这是为什么? 请说明两个理由.


\boxed{\mathbb{Q6.}} 电阻的功率如何变化

【2014年上海卷题15】 将阻值随温度升高而减小的热敏电阻 Ⅰ 和 Ⅱ 串联,接在不计内阻的稳压电源两端。开始时 Ⅰ 和 Ⅱ 阻值相等,保持 Ⅰ 温度不变,冷却或加热 Ⅱ,则 Ⅱ 的电功率在

(A)加热时变大,冷却时变小
(B)加热时变小,冷却时变大
(C)加热或冷却时都变小
(D)加热或冷却时都变大

以上是2014年上海的高考真题。解答这道题需要综合应用物理和数学知识。假如我们稍作简化,可以改编为一个初中范围内的物理习题。


【简化的初中物理习题】电阻 Ⅰ 和 Ⅱ 串联,接在不计内阻的稳压电源两端。稳压电源的电压为 U_0=6\,V. 电阻 Ⅰ 和 电阻 Ⅱ 的阻值分别用 r,R 来表示。

(1)记电阻 Ⅱ 的电功率为 P, 是否可以根据 U_0,r,R 算出 P ? 请写出计算公式.

(2)开始时,r=R_0=15 \,\Omega, 求电阻 Ⅱ 的电功率 P_0

(3)电阻 Ⅰ 不变,仍为 r=15 \,\Omega, 电阻 Ⅱ 的阻值变为 R_1=45\,\Omega, 求电阻 Ⅱ 的电功率 P_1

(4)电阻 Ⅰ 不变,仍为 r=15 \,\Omega, 电阻 Ⅱ 的阻值变为 R_2=5\,\Omega, 求电阻 Ⅱ 的电功率 P_2

在完成以上 4个小问题后,2014年的高考题中哪个选项正确?你是不是已经心中有数了?


在《数学:八年级下册》中有这样一段描述:

在一个变化过程中,我们称数值发生变化的量为『变量』;数值始终不变的量为『常量』。

一般地,在一个变化过程中,如果有两个变量 xy,并且对于 x 的每个确定的值,y 都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说 x 是『自变量』,yx 的『函数』,如果当 x=ay=b,那么 b 叫做当自变量的值为 a 时的『函数值』.

按照以上描述,在两个电阻串联的物理模型中找一找,是不是可以找出众多的函数?请谈谈你的看法。

提示:考虑以下物理量:r,R,U,I,P, \eta ;哪些不变?哪些在变?


\boxed{\mathbb{Q7.}} 能量的转化与守恒

『能量守恒定律』被称为统治自然界的最高定律。在初中的物理教科书中是这样表述的:

能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。这就是『能量守恒定律』。

请你联系身边的事物,举出一些能量转化的具体实例。

提示:我们的生活已经时刻离不开电。请思考:电从哪里来?电有什么用?


\boxed{\mathbb{Q8.}} 三辆车的距离

甲乙两地相距 100\,km. A,B,C 三辆车同时从甲地出发,匀速地开往乙地. A 车到达终点时,B 车与 A 车相距 10\,kmC 车距离 B9\,km. 在到达终点前,三辆车均保持各自的速度不变.

问:当 B 车到达终点时,C 车距离 B 车多远?


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