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1、高观点下的中学物理教学研究考试题一、填空题（每空2分，共计20分）1、 相对论的动量、能量以及它们之间的关系是（E2=p2c2+E02 ）。2、 （爱因斯坦因 ）首次提出了物质粒子不仅具有粒子性也具有波动性。3、 狭义相对论的基本原理是（时间与空间的统一性和相对性 ）。4、 （光电效应 ）成就获得物理学诺贝尔奖金。5、 自然界中有四种相互作用，它们分别是（强相互作用力 ）、（弱相互作用力 ）、（万有引力 ）、（ 电磁力 ）。6、 自旋将粒子分为（ 费米子 ）（有半整数自旋，如1/2，3/2，5/2等）和（玻色子 ）（有整数自旋，如0，1，2等）。二、 简答题（每题5分，共计25分）1、现代物理
2、学的发展，已经大大地扩展了人类认识世界的范围,测量空间、质量和时间的尺度至少跨越了多少个数量级？答：质量：10-27-1030时间：10-25-1018测量空间：10-18-10272、粒子物理的研究对象是什么？ 答。粒子物理分为实验和理论两种研究方法，其中粒子物理理论的研究也属于论物理，而且，粒子物理理论是整个理论物理的核心。粒子宇宙学是将对粒子物理的研究和宇宙学结合起来，探讨宇宙学和粒子物理共同关心的问题，也涉及到整个物理学面临的基本问题。粒子宇宙学是一个很迷的学科。强子物理理论研究的对象当然就是强子了，是粒子物理的一个前沿领域。与自然界的更深层次夸克密切相关。总的说起来，这些领域构成基础
3、物理学的最核心地带，也是最前沿地带。3、举例说明物理学对其它学科的促进作用。答：（1）物理学对信息科学发展的促进作用 信息是一种极为重要的社会资源，它与能源、材料并称为现代社会的三大支柱。 信息科学的内容包括传感技术、通讯技术、计算机技术和自动化技术。物理学中的原子分子物理、光物理、声学物理以及激光技术、近代光学技术、光电子技术、材料科学技术等对现代信息技术影响最大，构成了信息通讯技术的基础。激光的出现使通讯技术的面貌焕然一新，激光出现后蓬勃发展起来的非线性光学在激光技术信息处理和存储、计算技术等方面有重要的应用前景。原子分子物理、光物理和凝聚态物理相结合产生了新的激光器、新的激光波段、新的相
4、干光源和各种各样非线性光学器件，促进了通讯信息科学的飞速发展。而近年来发展起来的“量子信息科学”是物理学与信息科学交叉融合产生的新兴学科，涉及物理、计算机、通信、数学等多个学科。由此可见物理学对信息科学的发展具有重要意义。（2 ） 物理学对材料科学发展的促进作用 材料是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。一个国家材料的品种、质量和产量是直接衡量其科学技术和经济发展水平的重要标志。物理学基础研究的新理论、新发现、新效应和新实验技术是材料科学发展的主要动力之一。其中凝聚态物理是物理学中内容最丰富、应用最广泛、最活跃的领域，也是材料技术的基础。随着高温超导、半导体超晶格物
5、理、新型晶体和晶体学、新型磁性材料物理、超微粒子材料(纳米材料)物理等物理学分支的进一步研究，必将极大地推进材料科学的向前发展。（3）物理学对能源科学发展的促进作用 随着全球能源的需求量愈来愈大，仅靠大力开发石油、天然气、煤等传统能源已不能满足社会可持续发展的需要。对新能源的开发利用、节约能源成为引人瞩目的新技术，而能源科学的发展完善离不开物理学作为基础和后盾。例如，原子能的开发和利用离不开物理学中的核物理和高能物理学，太阳能的开发利用离不开凝聚态物理和光物理学，而近年来物理学家对反物质的研究，则可能会给人类带来新的能源。反物质这东西很神秘，只要一露面，立即就会与正物质结合，同时放出大量的能量
6、。关于通古斯大爆炸有各种假说，其中之一认为，1908年中西伯利亚的通古斯大爆炸，就是由于天外飞来一块由反物质组成的陨石与正物质在通古斯上空结合放出大量能量而造成的。据估计，一克反物质与正物质结合时，放出的能量相当于世界上几个最大水电站发电量的总和。（4） 物理学对空间科学发展的促进作用 空间科学包括应用卫星技术、载人航天技术、从空间研究地球及宇宙整体行为的技术和微重力科学技术，而这些都离不开作为其基础的物理学。物理学研究的水平高低直接决定了空间科学技术的发展。众所周知，物理学是卫星和火箭发射、运行、控制的直接理论基础，天体物理、大气物理和地球物理是空间技术的重要理论背景和设计基础。不久前，经过
7、半年多星际旅行，美国”勇气”号火星车于美国太平洋时间2004年1月3日20时35分(北京时间2004年l月4日12时35分)左右，在火星表面成功着陆。而物理学家对新能源反物质的研究，则会促使空间科学飞速发展。物理学家预测，假如利用反物质推动太空船，只需六个星期便可到达火星。(5) 物理学对生命科学发展的促进作用 生命科学的研究离不开物理学作为基础和手段。研究生命现象会遇到一个根本性的问题:什么是生命?对此，1944年，量子力学创始人之一薛定愕在什么是生命一书中预言了遗传密码的存在和生命赖“负熵”而生存。此外他还指出:量子力学应当成为生命科学的基础。这在生命现象研究中是前所未有的突破。运用力学对
8、生命现象的研究，可追溯到伽里略、牛顿和哈维。4、21世纪物理学面临九大挑战是什么？答：21世纪物理学面临九大挑战挑战1：量子科学和技术。挑战2：纳米科学。挑战3：复杂的系统。挑战4：将物理学应用于生物学和医学。挑战5：新材料。挑战6：探索宇宙。挑战7：统一自然界存在的各种力。挑战8：物理学在维护国土安全与国家安全中的作用。挑战9：元挑战。5、为什么具有物理学背景进入其它学科获诺贝尔奖，而非物理学背景的学者至今无人问津诺贝尔物理学奖？答：据不完全统计，20世纪中叶以来，获得诺贝尔生理及医学奖者中，具有物理学背景者约占60%。获得诺贝尔化学奖者中，具有物理学背景者约占50%以上。诺贝尔经济学奖第一
9、位获奖者便是具有物理学博士学位的杨廷伯根。据不完全统计，获得诺贝尔经济学奖者中，具有物理学背景者约占50%左右。由此可见，物理学对其它学科发展具有巨大的促进功能。然而在物理学方面，迄今为止尚未发现非物理学背景的学者获得诺贝尔物理学奖。为什么具有物理学背景者进入其它学科获得了诺贝尔奖，而非物理学背景者迄今却无人问津诺贝尔物理学奖呢?其主要原因在于物理学研究的是物质的基本结构和物质运动的一般规律，物理学是自然科学的基础学科、核心学科和带头学科，物理学和其它学科相结合，很容易在边缘交叉领域上取得重大突破;另一方面在于物理学研究方法的普适性。例如，具有物理学背景者利用物理学的理想模型方法在经济学领域取
10、得突破，从而获得1997年诺贝尔经济学奖就是重要例证。可见，物理学昨天和今天都对科学技术乃至社会的发展起着重要的推动作用，明天也将如此。三、计算题（共计55分）1、（10分）在两杯重量相等而比重不同的液体里，各浸入用细线吊着的体积相同的铜球与铁球，如图1所示，试问此时天平是否会失去平衡，若认为天平会失去平衡，则向哪一边倾斜？图1解.球悬浮于液体中，则天平两端所受到的力各增加gV，因为液体密度不同，所以增加的力也不同，天平会向密度较大的液体那侧倾斜。2、（15分）如图1所示，斜劈的倾角为，劈尖顶着竖直墙壁静止于水平地面上，现将一个质量与斜劈质量相同、半径为的球放在墙面与斜劈之间，并从图示位置由静
11、止释放，不计一切摩擦，求此后运动中（1）斜劈的最大速度。（2）球触地后弹起的最大高度。（球与地面作用中机械能的损失忽略不计）B图2rA300解：（1）系统机械能守恒：关系式：A球下降距离：解式得：，（2）A球触地反弹向上的初速度大小为，由机械能守恒定律可得：。解得反弹上升的最大高度为：.2、（15分）如图2所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为，现有一边长、质量、电阻的正方形线框以的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求线框能穿过的完整条形磁场区域的个数。dddddddPMONv0图3解. 线框穿过第1个
12、条形磁场左边界过程中： 根据动量定理： 解得：同理线框穿过第1个条形磁场右边界过程中有：所以线框穿过第1个条形磁场过程中有： 设线框能穿过n个条形磁场，则有：解得：可穿过4个完整条形磁场区域4、（15分）光滑绝缘的圆形轨道竖直放置，半径为，在其最低点 处放一质量为的带电小球，整个空间存在匀强电场，使小球受到电场力的大小为，方向水平向右，现给小球一个水平向右的初速度，使小球沿轨道向上运动，若小球刚好能做完整的圆周运动，求。图4 答：小球同时受到重力和电场力的作用，这时也可以认为小球处于等效重力场中，小球受到的等效重力为： 等效重力加速度为： 与竖直方向的夹角，如图所示，B点为等效重力场中轨道的最高点，小球刚好能够做完整的圆周运动，小球到达B点的速度为：在等效重力场中由机械能守恒定律得：将g1和VB代入公式得小球的初速度为: