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春节里的30个物理现象
篇一:
11个有趣的物理现象和40道趣味竞赛题
一、11个有趣的生活中物理现象及解释
看似平常的现象中,其实隐藏了很多物理知识,只要用心观察、细心体会,相信你的物理学习会变得五彩缤纷!
1、挂在壁墙上的石英钟,当电池的电能耗尽而停止走动时,其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。
这是由于秒针在“9”的位置处受到重力矩的阻碍作用最大。
2、有时,自来水管在邻近的水龙头放水时,偶尔发生阵阵的响声。
这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故。
3、对着电视画面拍照,应关闭照相机闪光灯和室内照明灯,这样照出的照片画面更清晰。
因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光。
4、冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。
烧烫的铁钉放入水中比在同温度的空气中冷却得快。
装有滚烫的开水的杯子浸入水中比在同温度的空气中冷却得快。
这些现象都表明:
水的热传递性比空气好。
5、锅内盛有冷水时,锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干,且直到烧干也不沸腾,这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导,温度大致相同,只要锅内的水未沸腾,水滴也不会沸腾,水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干。
6、走样的镜子,人距镜越远越走样。
因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的,镀银面不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。
走样的镜子,人距镜越远,由光放大原理,镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大,镜子就越走样。
7、天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔,但天然气不会从侧面小孔喷出,只从喷口喷出,这是由于喷嘴处天然气的气流速度大,根据流体力学原理,流速大,压强小,气流表面压强小于侧面孔外的大气压强,所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。
8、将气球吹大后,用手捏住吹口,然后突然放手,气球内气流喷出,气球因反冲而运动。
可以看见气球运动的路线曲折多变。
这有两个原因:
一是吹大的气球各处厚薄不均匀,张力不均匀,使气球放气时各处收缩不均匀而摆动,从而运动方向不断变化;二是气球在
收缩过程中形状不断变化,因而在运动过程中气球表面处的气流速度也在不断变化,根据流体力学原理,流速大,压强小,所以气球表面处受空气的压力也在不断变化,气球因此而摆动,从而运动方向就不断变化。
9、吊扇在正常转动时,悬挂点受的拉力比未转动时要小,转速越大,拉力减小越多.这是因为吊扇转动时空气对吊扇叶片有向上的反作用力。
转速越大,此反作用力越大。
10、电炉“燃烧”是电能转化为内能,不需要氧气,氧气只能使电炉丝氧化而缩短其使用寿命。
11、从高处落下的薄纸片,即使无风,纸片下落的路线也曲折多变。
这是由于纸片各部分凸凹不同,形状各异,因而在下落过程中,其表面各处的气流速度不同,根据流体力学原理,流速大,压强小,致使纸片上各处受空气作用力不均匀,且随纸片运动情况的变化而变化,所以纸片不断翻滚,曲折下落。
二、40道有趣的物理竞赛试题
1、想从镜子里看到放大的像应该使用()。
A.凸面镜B.凹面镜C.平面镜
答:
B
2、用手电筒同时斜射在一面镜子和一张灰色纸上,观察发现()。
A.镜子亮B.灰纸亮C.一样亮
答:
B
3、一朵花放在夹角为60°两面镜子中间,从镜子里可以看到()。
A.2朵B.4朵C.5朵
答:
C
4、在游泳池的水下,仰望水面,水面()。
A.清澈透明B.浑浊C.像水银一样反光
答:
C
5、彩色电视荧光屏上的彩色是3种光合成的()。
A.红、黄、蓝B.红、黄、青C.红、绿、蓝
答:
C
6、黄昏时,太阳呈红色,是因为黄昏时()。
A.太阳发出较多的红光B.阳光经过空气的路途较长C.太阳距地球较近。
答:
B
7、从以下的哪种镜子中看到的像是和你自己一模一样()。
A.平面镜B.两个相交为90°的平面镜C.两个相交为45°的平面镜
答:
B平面镜照出的人是一个反的,可以用报纸上的字在镜子上照一下试一试,你会发现镜子里的字是反的。
偶镜把光线反射两次,所以镜子中看到的是和你一模一样的人。
8、高山上的平均气温比海平面的要低,原因是()。
A.高山终年积雪B.风大、日照少C.高山的气压低
答:
C
9、冬天触摸室外的铁器和木材,会感到冷热不一样,那么()。
A.木头的温度高B.铁的温度高C.铁和木头的温度一样高
答:
C
10、南极海洋上的浮冰的味道是()。
A.淡的B.和海水一样咸C.比海水咸
答:
A
11、两种物质被称为同位素,是因为它们()。
A.原子核内质子数相等B.原子核内中子数相等C.原子核内中子加质数相等
答:
A
12、大气臭氧层的主要作用()。
A.有助于杀菌B.反射电磁波C.吸收阳光中的紫外线
答:
C
13、冬天下雪后,为了融雪要在马路上撒盐,因为()。
A.盐和冰混合后融点提高B.盐和冰混合后融点降低C.盐和冰发生化学反应
答:
B
14、湖面漂浮着一条船,船里有许多块石头,现在把石头拿出来,丢进水里,湖水水面会有什么变化()。
A.不变B.上升C.下降
答:
C
15、水桶里装着水及大量的冰块,冰块触到桶底,冰融化以后,桶内的液面()。
A.高于原来的液面B.等于原来的液面C.低于原来的液面
答:
A
16、在一个密闭的屋子里,有人建议用正在工作的电冰箱降低室内平均温度,哪个做法对()。
A.打开电冰箱的门B.降低制冷温度后,再打开电冰箱的门C.拔掉电源,打开电冰箱的门
答:
C
17、一架抽水机,理论上最多能把多少米深的水抽到地面()。
A.5米B.10米C.15(来自:
WwW.:
春节里的30个物理现象)米
答:
B抽水是由于大气压力,大气压只能把水提高10米。
18、在火车上观看窗外开阔的原野,会感到()。
A.远处景物朝火车前进的方向旋转B.远处景物朝背离火车前进的方向旋转C.不旋转
答:
A从视角的分析,远处的物体相对观察者移动缓慢,近处的快,所以有旋转的感觉。
19、油条比油饼更蓬松好吃的原因是()。
A.形状不同B.油温不同C.蓬松剂不同
答:
A条是由两根面条粘在一起组成的,入油后,相粘的部分不会被油炸硬,因此有膨胀的机会,油饼的外表面被炸硬,不能充分膨胀。
20、用一桶水漂洗衣物,哪种方法洗得最干净()。
A.用整桶水漂洗一次B.将整桶水分成两等份漂洗两次
C.将整桶水分成三等份漂洗三次
答:
C
21、把手放在哪种情况下,不会烫伤()。
A.100℃的水里B.100℃的热空气里C.100℃的水蒸汽里
答:
B热空气不可能烫伤,汗水的蒸发可以降低皮肤的温度。
22、水滴掉在两块铁板上,一块是温热的铁板,一个是灼热的,哪块蒸发得快()。
A.温热的B.灼热的C.同时
答:
A灼热的铁板会在水滴周围形成蒸汽层包裹水滴,使水滴的蒸发变慢。
23、请你判断,哪一件东西最黑()。
A.在封闭不透光的盒上挖的一个小洞B.黑色的丝绒C.月光下的墨滴
答:
A光线进入盒子的小孔后,在里面不断反射,很少有再射出的机会,所以看上去黑。
24、假若乐器依次发出1234567i一组不减弱的声音。
从声源出发,乘坐一架无声的超音速飞机去追赶这组声音,听到的是()。
A.单一持续不变的音调B.1234567iC.i7654321
答:
C
25、管乐器的发声原理是管内空气拄的振动,当室内温度升高时管乐器的音调()。
A.变高B.变低C.没有影响
答:
A
26、将一根胡萝卜放在手指上,使它平衡,再从这个平衡点把胡萝卜切成两半,放在天平上比较,结果是()。
A.一样重B.长的较重C.短的较重
答:
C应为短的一边,这是杠杆原理。
27、假如地球的引力增加一倍,哪个现象会发生()。
A.轻气球不再升起B.水银气压表不必改造C.水电站的发电功率不变
答:
B轻气球照样升空,水电站的发电功率增加一倍,空气和水银的重量均增加,所以气压表不必改造。
28、用天平称一杯水,平衡时把一个手指伸进水中,天平()。
A.有水的一边重了B.有水的一边轻了C.仍然平衡
答案:
A
篇二:
10个有趣的生活中物理现象及解释
10个有趣的生活中物理现象及解释
看似平常的现象中,其实隐藏了很多物理知识,只要用心观察、细心体会,相信你的物理学习会变得五彩缤纷!
1、挂在壁墙上的石英钟,当电池的电能耗尽而停止走动时,其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。
这是由于秒针在“9”的位置处受到重力矩的阻碍作用最大。
2、有时,自来水管在邻近的水龙头放水时,偶尔发生阵阵的响声。
这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故。
3、对着电视画面拍照,应关闭照相机闪光灯和室内照明灯,这样照出的照片画面更清晰。
因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光。
4、冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。
烧烫的铁钉放入水中比在同温度的空气中冷却得快。
装有滚烫的开水的杯子浸入水中比在同温度的空气中冷却得快。
这些现象都表明:
水的热传递性比空气好。
5、锅内盛有冷水时,锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干,且直到烧干也不沸腾。
这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导,温度大致相同,只要锅内的水未沸腾,水滴也不会沸腾,水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干。
6、走样的镜子,人距镜越远越走样。
因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的,镀银面不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。
走样的镜子,人距镜越远,由光放大原理,镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大,镜子就越走样。
7、天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔,但天然气不会从侧面小孔喷出,只从喷口喷出。
这是由于喷嘴处天然气的气流速度大,根据流体力学原理,流速大,压强小,气流表面压强小于侧面孔外的大气压强,所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。
8、将气球吹大后,用手捏住吹口,然后突然放手,气球内气流喷出,气球因反冲而运动。
可以看见气球运动的路线曲折多变。
这有两个原因:
一是吹大的气球各处厚薄不均匀,张力不均匀,使气球放气时各处收缩不均匀而摆动,从而运动方向不断变化;二是气球在收缩过程中形状不断变化,因而在运动过程中气球表面处的气流速度也在不断变化,根据流体力学原理,流速大,压强小,所以气球表面处受空气的压力也在不断变化,气球因此而摆动,从而运动方向就不断变化。
9、吊扇在正常转动时,悬挂点受的拉力比未转动时要小,转速越大,拉力减小越多。
这是因为吊扇转动时空气对吊扇叶片有向上的反作用力。
转速越大,此反作用力越大。
10、从高处落下的薄纸片,即使无风,纸片下落的路线也曲折多变。
这是由于纸片各部分凸凹不同,形状各异,因而在下落过程中,其表面各处的气流速度不同,根据流体力学原理,流速大,压强小,致使纸片上各处受空气作用力不均匀,且随纸片运动情况的变化而变化,所以纸片不断翻滚,曲折下落。
篇三:
中学生物理奥林匹克竞赛第30届试卷及答案
第30届全国中学生物理竞赛复赛考试试题解答与评分标准
[201X-09-21]
【一】15分)一半径为R、内侧光滑的半球面固定在地面上,开口水平且朝上.一小滑块在半球面内侧最高点处获得沿球面的水平速度,其大小为v0(v0≠0).求滑块在整个运动过程中可能达到的最大速率.重力加速度大小为g.
【参考解答】
以滑块和地球为系统,它在整个运动过程中机械能守恒.滑块沿半球面内侧运动时,可将其速度v分解成纬线切向(水平方向)分量v?
及经线切向分量
vθ.设滑块质量为m,在某中间状态时,滑块位于半球面内侧P处,P和
球心O的连线与水平方向的夹角为θ.由机械能守恒得
111222mv0=-mgRsinθ+mv?
+mvθ
(1)222
这里已取球心O处为重力势能零点.以过O的竖直线为轴.球面对滑块的支持力通过该轴,力矩为零;重力相对于该轴的力矩也为零.所以在整个运动过程中,滑块相对于轴的角动量守恒,故
mv0R=mv?
Rcosθ.
(2)
由
(1)式,最大速率应与θ的最大值相对应
vmax=v(θmax).而由
(2)式,q不可能达到π
(3)
2.由
(1)和
(2)式,q的最大值应与vθ=0相对应,即
vθ(θmax)=0.(4)【(4)式也可用下述方法得到:
由
(1)、
(2)式得2gRsinθ-v0tan若sinθ≠0,由上式得
2
2
2
θ=vθ≥0.
sinθ2gR.≤2
cos2θv0
实际上,sinθ=0也满足上式。
由上式可知由(3)式有
sinθmax2gR
=.2
cos2θmaxv0
22
vθ(θmax)=2gRsinθmax-v0tan2θmax=0.
(4)】
将vθ(θmax)=0代入式
(1),并与式
(2)联立,得
2
v0sin2θmax-2gRsinθmax(1-sin2θmax)=0.
(5)
以sinθmax为未知量,方程(5)的一个根是sinq
=0,即q=0,这表示初态,其速率为最小值,不
是所求的解.于是sinθmax≠0.约去sinθmax,方程(5)变为其解为
2
2gRsin2θmax+v0sinθmax-2gR=0.
(6)
sinθmax
2?
v0=1?
.
4gR
(7)
注意到本题中sinθ≥0,方程(6)的另一解不合题意,舍去.将(7)式代入
(1)式得,当θ=θmax时,
考虑到(4)式有
【评分标准】本题15分.
(1)式3分,
(2)式3分,(3)式1分,(4)式3分,(5)式1分,(6)式1分,(7)式1分,(9)式2分.
【二】(20分)一长为2l的轻质刚性细杆位于水平的光滑桌面上,杆的两端分别固定一质量为m的小物块D和一质量为αm(α为常数)的小物块B,杆可绕通过小物块B所在端的竖直固定转轴无摩擦地转动.一质量为m的小环C套在细杆上(C与杆密接),可沿杆滑动,环C与杆之间的摩擦可忽略.一轻质弹簧原长为l,劲度系数为k,两端分别与小环C和物块B相连.一质量为m的小滑块A在桌面上以垂直于杆的速度飞向物块D,并与之发生完全弹性正碰,碰撞时间极短.碰撞时滑块C恰好静止在距轴为r(r>l)处.
1.若碰前滑块A的速度为v0,求碰撞过程中轴受到的作用力的冲量;
2.若碰后物块D、C和杆刚好做匀速转动,求碰前滑块A的速度v0应满足的条件.【参考解答】
1.由于碰撞时间?
t很小,弹簧来不及伸缩碰撞已结束.设碰后A、C、D的速度分别为vA、vC、vD,显然有
vmax==
2
v?
=
12v0+,2
((8)
(9)
vD=
2lvCr.
(1)
以A、B、C、D为系统,在碰撞过程中,系统相对于轴不受外力矩作用,其相对于轴的角动量守恒
mvD2l+mvCr+mvA2l=mv02l.
(2)
由于轴对系统的作用力不做功,系统内仅有弹力起作用,所以系统机械能守恒.又由于碰撞时间?
t很小,弹簧来不及伸缩碰撞已结束,所以不必考虑弹性势能的变化.故
12mv2121212D+2mvC+2mvA=2
mv0.
由
(1)、
(2)、(3)式解得
4lr8l2r2
vC=8l2+r2v0,vD=8l2+r2v0,vA=-8l2+r
2v0(4)
【代替(3)式,可利用弹性碰撞特点
v0=vD-vA.
同样可解出(4).】
设碰撞过程中D对A的作用力为F1',对A用动量定理有
4l2+r2
F1'?
t=mvA-mv0=-8l2+r
22mv0,
方向与v0方向相反.于是,A对D的作用力为F1的冲量为
F4l2+r2
1?
t=8l2+r
22mv0(6)
方向与v0方向相同.
以B、C、D为系统,设其质心离转轴的距离为x,则
x=
mr+m2l2l+(α+2)m=
rα+2
.
质心在碰后瞬间的速度为
v=
vC4l(2l+r)rx=(α+2)(8l2+r2)v0.轴与杆的作用时间也为?
t,设轴对杆的作用力为F2,由质心运动定理有F)
2?
t+F1?
t=(α+2)mv=
4l(2l+r8l2+r
2
mv0.由此得
F)
2?
t=
r(2l-r8l2+r2
2mv0.方向与v0方向相同.因而,轴受到杆的作用力的冲量为
(3)
(3’)
(5)
(7)
(8)
(9)
(10)
F2'?
t=-
r(2l-r)
2mv0,22
8l+r
(11)
方向与v0方向相反.注意:
因弹簧处在拉伸状态,碰前轴已受到沿杆方向的作用力;在碰撞过程中还有与向心力有关的力作用于轴.但有限大小的力在无限小的碰撞时间内的冲量趋于零,已忽略.
【代替(7)-(9)式,可利用对于系统的动量定理F2?
t+F1?
t=mvC+mvD.】
【也可由对质心的角动量定理代替(7)-(9)式.】
2.值得注意的是,
(1)、
(2)、(3)式是当碰撞时间极短、以至于弹簧来不及伸缩的条件下才成立的.如果弹簧的弹力恰好提供滑块C以速度vC=
4lr
v0绕过B的轴做匀速圆周运动的向心力,即
8l2+r2
2vC16l2r2
k(r-)=m=222mv0
(12)r(8l+r)
则弹簧总保持其长度不变,
(1)、
(2)、(3)式是成立的.由(12)式得碰前滑块A的速度v0应满足的条件
v
0(13)
可见,为了使碰撞后系统能保持匀速转动,碰前滑块A的速度大小v0应满足(13)式.
【评分标准】本题20分.
第1问16分,
(1)式1分,
(2)式2分,(3)式2分,(4)式2分,(5)式2分,(6)式1分,(7)式1分,(8)式1分,(9)式2分,(10)式1分,(11)式1分;第2问4分,(12)式2分,(13)式2分.
【三】(25分)一质量为m、长为L的匀质细杆,可绕过其一端的光滑水平轴O在竖直平面内自由转动.杆在水平状态由静止开始下摆,1.令λ=
m
表示细杆质量线密度.当杆以角速度ω绕过其一端的光滑水平轴O在竖直平面内转动L
时,其转动动能可表示为
Ek
=kλαωβLγ
式中,k为待定的没有单位的纯常数.已知在同一单位制下,两物理量当且仅当其数值和单位都相等时才相等.由此求出α、β和γ的值.
2.已知系统的动能等于系统的质量全部集中在质心时随质心一起运动的动能和系统在质心系(随质心平动的参考系)中的动能之和,求常数k的值.
3.试求当杆摆至与水平方向成θ角时在杆上距O点为r处的横截面两侧部分的相互作用力.重力加速度大小为g.
提示:
如果X(t)是t的函数,而Y(X(t))是X(t)的函数,则Y(X(t))对t的导数为
dY(X(t))dYdX
=
dtdXdt
例如,函数cosθ(t)对自变量t的导数为
dcosθ(t)dcosθdθ=dtdθdt
【参考解答】
1.当杆以角速度ω绕过其一端的光滑水平轴O在竖直平面内转动时,其动能是独立变量λ、ω和
L的函数,按题意可表示为
Ek
=kλαωβLγ
(1)
式中,k为待定常数(单位为1).令长度、质量和时间的单位分别为[L]、[M]和[T](它们可视为相互独立的基本单位),则λ、ω、L和Ek的单位分别为
[λ]=[M][L]-1,
[ω]=[T]-1,[L]=[L],
[Ek]=[M][L]2[T]-2
(2)
在一般情形下,若[q]表示物理量q的单位,则物理量q可写为
q=(q)[q](3)式中,(q)表示物理量q在取单位[q]时的数值.这样,
(1)式可写为
(Ek)[Ek]=k(λ)α(ω)β(L)γ[λ]α[ω]β[L]γ(4)在由
(2)表示的同一单位制下,上式即
αβγ
(Ek)=k(λ)(ω)(L)(5)
[Ek]=[λ]将
(2)中第四式代入(6)式得
α
[ω]β[L]γ(6)
-2
[M][L][T]
2
=[M]α[L]γ-α[T]-β(7)
(2)式并未规定基本单位[L]、[M]和[T]的绝对大小,因而(7)式对于任意大小的[L]、[M]和[T]均成立,于是
α=1,所以
β=2,γ=3(8)
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