生活中的物理題，有解釋越多越好

【專家解說】：一. 醫(yī)藥衛(wèi)生類 1. 在診斷中，有一項(xiàng)血液檢查叫“血沉”。設(shè)血液是由紅血球和血漿組成的懸浮液，將它放進(jìn)豎直放置的血沉管內(nèi)，紅血球就會(huì)在血漿中勻速下沉，其下沉的速率就叫血沉。某人的血沉值為v=10mm/h。把紅血球看作是半徑為R的小球，它在血漿中下沉?xí)r所受的粘滯阻力為f=6πηRv，其中η=1.8×10-3PaS，血漿的密度為ρ1=1.0×103kg/m3,紅血球的密度為ρ2=1.3×103kg/m3，試估算紅血球半徑的大小。 分析：紅血球在血漿中勻速下沉?xí)r的受力圖如右：F1為血漿對紅血球的浮力，F(xiàn)2為紅血球的重力，f為粘滯阻力。這三個(gè)力的合力為零，可求R。 解答：F2=F1+f，F(xiàn)1=ρ1Vg，F(xiàn)2=ρ2Vg，V=4πR3/3，f=6πηRv,代入數(shù)據(jù)計(jì)算后可得R=2.7×10-6m。 2.利用放射性同位素可以做醫(yī)學(xué)檢測。比如將1mL含有放射性同位素鈉24的溶液注射入人體內(nèi)，注射前測得該溶液每秒放出2000個(gè)射線粒子。經(jīng)7.5個(gè)小時(shí)后，抽取該人體內(nèi)1mL血液，測得這1mL血液每秒放出0.24個(gè)射線粒子。已知鈉24的半衰期是15小時(shí)，求該人體內(nèi)的血液總量。 分析：鈉24進(jìn)入人體內(nèi)后經(jīng)過7.5小時(shí)可認(rèn)為已經(jīng)均勻分布在全部血液中。而每毫升液體每秒鐘放出的射線粒子數(shù)和其中所含的鈉24的原子核的個(gè)數(shù)是成正比的。先計(jì)算經(jīng)過半個(gè)半衰期后注入人體內(nèi)還剩余的全部鈉24 每秒鐘應(yīng)放出的射線粒子數(shù)，再用比例求出血液總量。 解答：7.5小時(shí)后，剩余鈉24每秒放出粒子 個(gè)而抽出的1mL每秒只放出N=0.24個(gè)，因?yàn)殁c24已均勻混合在血液中，所以有： ，即血液總量為5.9×103mL=5.9L。 二. 交通安全類 3.為了安全，在高速公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離。已知某高速公路的最高限速為v=120km/h。假設(shè)前方車輛突然停止運(yùn)動(dòng)，后面汽車的司機(jī)從眼睛發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)過大腦反應(yīng)，指揮手、腳操縱汽車剎車，到汽車真正開始減速，所經(jīng)歷的時(shí)間需要0.50s（即反應(yīng)時(shí)間），剎車時(shí)汽車所受阻力是車重的0.40倍，為了避免發(fā)生追尾事故，在該高速公路上行駛的汽車之間至少應(yīng)保留多大的距離？ 分析：在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，汽車仍保持原速勻速運(yùn)動(dòng)；開始剎車后，做勻減速運(yùn)動(dòng)。兩段距離之和就是兩車間的最小距離。 解答：先把單位換算好，v=120km/h=33.3m/s,勻減速過程的加速度大小為a=kmg/m=4m/s2。勻速階段的位移s1=vt1=16.7m,減速階段的位移s2=v2/2a=139m，所以兩車至少相距s=s1+s2=156m。 4.太陽能汽車是利用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車的一種新型汽車，目前正處在實(shí)驗(yàn)階段。實(shí)驗(yàn)車的形狀都比較怪，有一個(gè)幾乎布滿全部車身的太陽能電池板，還有流線型的外形，僅有的一位乘員（駕駛員）擁有的空間也極為有限。今后隨著太陽能電池板效率的提高和輕型高強(qiáng)度的車體材料的出現(xiàn)，實(shí)用型的太陽能汽車必將會(huì)出現(xiàn)在我們的生活中。某輛實(shí)驗(yàn)車，太陽能電池板的總面積為S=8m2，電池組提供的電壓為U=120V，提供給電動(dòng)機(jī)的工作電流為I=10A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為R=2Ω，太陽光照射到電池板上單位面積上的輻射功率為P0=1KW/m2，已知電動(dòng)機(jī)的效率為η=90%，在水平路面行駛時(shí)車受的阻力為f=150N那么這輛實(shí)驗(yàn)車在該路面上行駛的最大速度是多大？它所用的太陽能電池板的效率η/是多少？ 分析：由電壓、電流、內(nèi)阻，可以求出電池組的輸出功率P1，再由電動(dòng)機(jī)效率求出汽車的機(jī)械功率P2，最大速度行駛時(shí)牽引力等于阻力，由P2=Fvm可求該最大速度。 解答：P1=UI-I2R=1000W，P2=P1η=900W，∴Vm=P2/f=6m/s。 η/=UI/P0S=15% 5.鐵路上列車的運(yùn)行速度很大，車輪與鐵軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)又不大，所以飛馳的列車在發(fā)生險(xiǎn)情緊急剎車到完全停下的制動(dòng)距離是很大的。據(jù)實(shí)際測定，車速為80km/h時(shí)，這個(gè)制動(dòng)距離為800m。我國鐵路經(jīng)過三次提速，在一些路段，一些車次上，行車速度已達(dá)到140km/h。求：⑴緊急剎車時(shí)列車的加速度大小是多大？⑵當(dāng)車速提到140km/h時(shí)，制動(dòng)距離變?yōu)槎嗌伲? 解答：⑴v1=80km/h =22.2m/s，a=v12/2s=0.309m/s2 ⑵v2=140km/h=38.9m/s，s=v22/2a=2.45×103m 三. 生活與家電. 6.如果家用熱水瓶中的熱水沒有灌滿而被蓋緊瓶塞，而且瓶塞的密封程度又很好的話，經(jīng)過一段時(shí)間后再打開瓶塞時(shí)可能會(huì)比較困難。設(shè)灌開水時(shí)水溫為970C，再次想打開瓶塞時(shí)水溫為570C，瓶口的橫截面積為S=10cm2，大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)值（取P0=105Pa），手指與瓶塞間的摩擦因數(shù)為μ=0.5，試估算再次打開瓶塞時(shí)手指至少要用多大的壓力捏住瓶塞？ 分析：以被封閉在瓶內(nèi)的空氣為研究對象（不考慮水汽的影響），用查理定律，求出末壓強(qiáng)，根據(jù)內(nèi)外壓力差求出打開瓶塞所須向上的力。這個(gè)力是靜摩擦力，再根據(jù)摩擦力F=μFN求出壓力。 解答：把瓶塞近似看作圓柱體形，其受力圖如右。兩個(gè)手指跟瓶塞間的摩擦力為F，壓力為FN，則2F+PS=P0S，F(xiàn)=μFN，P/P0=T/T0，其中T0=370K，T=330K，代入數(shù)據(jù)可得：FN=11N。 7.高壓鍋的鍋蓋密封良好，蓋上有一個(gè)排氣孔，上面倒扣一個(gè)限壓閥，利用其重力將排氣孔壓住。加熱后，當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到一定程度時(shí)，氣體就會(huì)把限壓閥頂起來，使高壓氣排出，這樣就使鍋內(nèi)能保持一個(gè)較高的穩(wěn)定的壓強(qiáng)。設(shè)限壓閥的質(zhì)量為m=0.1kg,橫截面直徑為D=2cm，排氣孔直徑為d=0.3cm，大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)值（取P0=105Pa），則鍋內(nèi)氣壓最大可達(dá)多少Pa？若壓強(qiáng)每增加3.6kPa，水的沸點(diǎn)相應(yīng)升高10C，那么高壓鍋內(nèi)的水溫最高能達(dá)到多高？ 分析：由剛好把限壓閥頂起時(shí)的受力圖可求當(dāng)時(shí)鍋內(nèi)的壓強(qiáng)P，再由壓強(qiáng)差求沸點(diǎn)。 解答：高壓氣剛好把限壓閥頂起時(shí)，由圖知P=P0+mg/S,其中S是排氣孔的橫截面積（不是限壓閥的橫截面積，因?yàn)橹挥信艢饪酌娣e內(nèi)的內(nèi)外氣壓不同），得P=2.4×105Pa。每增加3.6kPa沸點(diǎn)升高10C，現(xiàn)在壓強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓增加1.4×105Pa，所以沸點(diǎn)升高1.4×105÷3.6×103=390C，因此鍋內(nèi)水溫最高可達(dá)1390C。 8.微波爐是一種新型家用電器。用它加熱含水分較多的食品效果很好。它的加熱原理是利用磁控管發(fā)出頻率為2450MHZ的微波，微波經(jīng)爐頂?shù)牟▽?dǎo)傳輸?shù)郊訜崾?。水分子是極性分子，它的正負(fù)電荷的中心是不重合的。因此當(dāng)有微波通過時(shí)，水分子將隨著微波引起的振蕩電場的變化而快速振動(dòng)起來。又因?yàn)樵撐⒉ǖ念l率和水分子振動(dòng)的固有頻率相同，因此能使水分子發(fā)生共振，分子動(dòng)能迅速增大，使食物的內(nèi)能增大，溫度升高。如果水以冰的形式存在，由于固體分子間的結(jié)合得較緊密，吸收微波的能力就很低，加熱時(shí)會(huì)很不均勻。根據(jù)以上說明，微波爐能加熱含水分較多的食品的原因是由于它們具有以下特點(diǎn)：①____②____③_____?？梢酝瞥鏊肿诱駝?dòng)的固有頻率為_______HZ。 解答：①水分子是極性分子；②水是液態(tài)；③水分子的固有頻率和微波爐發(fā)出的微波的頻率相同。水分子的固有頻率為2.45×109HZ。 9.電視機(jī)顯象管里，電子以E=1.8×104ev的動(dòng)能打在電視屏上。求：①電子打在屏上時(shí)的速度大小v ②已知電子連續(xù)不斷地打到電視屏上的等效電流的大小為I=20mA 并設(shè)電子全部被屏吸收，那么電子流對電視屏的平均沖擊力F為多大？（基本電荷e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量為m=9×10-31kg） 分析：①只要將電子伏特變?yōu)榻苟涂梢粤?。②設(shè)時(shí)間t內(nèi)打到屏上的電子數(shù)為n，以這些電子為研究對象用動(dòng)量定理，每個(gè)電子的動(dòng)量變化是mv有Ft=nmv；再根據(jù)電流的定義：I=Q/t=ne/t兩式結(jié)合可求F。 解答：① ② 。 10.設(shè)節(jié)日禮花炮的爆炸高度為80m，從炮筒中射出后到爆炸前一直做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，且在最高點(diǎn)爆炸。則⑴花炮從炮筒中射出的初速度為________m/s。⑵已知花炮在炮筒中經(jīng)歷的時(shí)間為t=0.02s，則火藥對花炮的平均推力大小F=________N，發(fā)射花炮的炮筒長至少為L=_______m。⑶假設(shè)花炮在最高點(diǎn)爆炸后向各個(gè)方向飛去的每個(gè)碎片的初速度大小都相同，那么每個(gè)碎片在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡是_________，在同一時(shí)刻這些碎片處于空中同一個(gè)________面上。 分析：花炮在炮筒中的運(yùn)動(dòng)也可看作是勻加速運(yùn)動(dòng)，合外力是F-mg，用動(dòng)量定理或牛頓第二定律都能求出平均推力的大?。ㄔ撚?jì)算過程中也可以將重力可以忽略不計(jì)）。碎片飛出的初速度相同，把拋物運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速運(yùn)動(dòng)和沿豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，我們可以想象爆炸中心點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)，則所有碎片在豎直方向的運(yùn)動(dòng)和中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是完全相同的，它們相對于中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是向不同方向的速率相同的勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此在同一時(shí)刻，它們都處在同一個(gè)球面上（這個(gè)球的半徑不斷增大，球心做自由落體運(yùn)動(dòng)）。 解答：⑴ ⑵花炮在炮筒中加速過程用動(dòng)量定理： 炮筒長 ⑶每個(gè)碎片的運(yùn)動(dòng)軌跡都是拋物線，同一時(shí)刻這些碎片處于空中同一個(gè)球面上。 四. 生態(tài)與能源 11.風(fēng)能是一種環(huán)保型能源。目前全球風(fēng)力發(fā)電的總功率已達(dá)7000MW，我國約為100MW。據(jù)勘測我國的風(fēng)力資源至少有2.53×105MW。所以風(fēng)力發(fā)電是很有前途的一種能源。⑴風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)空氣的密度為ρ，水平風(fēng)速為v，風(fēng)力發(fā)電機(jī)每個(gè)葉片長為L，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η，那么該風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率P是多大？⑵某地平均風(fēng)速為v=9m/s,所用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長L=3m，空氣密度ρ=1.3kg/m3，效率為η=25%，每天平均發(fā)電20小時(shí)，每戶居民平均每天用電1.5度，那么這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)能供多少戶居民日常用電？ 分析：葉片旋轉(zhuǎn)所形成的圓的面積為S=πL2，t秒內(nèi)流過該面積的空氣的質(zhì)量為m=ρSvt，動(dòng)能為 解答：將數(shù)據(jù)代入上式，得發(fā)出的電功率為P=3.35×103W=3.35KW。每天發(fā)電E=Pt=3.35×20=67KWh=67度?？晒?7÷1.5=45戶居民使用。 12.臭氧在大氣中含量甚微，其濃度分布因海拔高度而異。濃度的峰值在離地面24km左右的高空。在從地面到高空的豎直氣柱中，臭氧的總含量相當(dāng)于壓強(qiáng)為1atm，溫度為00C時(shí)厚0.30cm的一個(gè)氣體薄層。已知從地面每上升1km，大氣壓大約減小4kPa。設(shè)臭氧都集中在離地面24km的高空，且該高度處溫度為-500C，試估計(jì)臭氧層的厚度。 分析：以單位面積上的豎直氣柱中的臭氧為研究對象，先計(jì)算出在24km高空的氣壓，再用一定質(zhì)量理想氣體的的狀態(tài)方程可得。 解答：在24km高空，氣壓約為P=105-24×（4×103）Pa=0.04×105Pa，溫度為T=223K，而P0=1atm=105Pa，T0=273K時(shí)，體積V0=0.30S，由 ，得V=6.1S，即該處臭氧層厚度約為6.1cm。 五. 體育 13. 蹦床運(yùn)動(dòng)是一種新興的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)員在一張水平放置的彈性網(wǎng)上上下蹦跳，同時(shí)做出各種優(yōu)美的姿勢。將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)量為50kg的質(zhì)點(diǎn)，在豎直方向上蹦跳的周期為3s，離彈簧網(wǎng)的最大高度為5m，則運(yùn)動(dòng)員與彈簧網(wǎng)接觸期間彈簧網(wǎng)對運(yùn)動(dòng)員的平均彈力大小為＿＿＿N。（取g=10m/s2） 分析：全過程分為上升和下降兩個(gè)階段，兩個(gè)階段是完全對稱的。所以從最高點(diǎn)到最底點(diǎn)所用的時(shí)間是t/=1.5s。在這1.5s內(nèi)用動(dòng)量定理，外力的沖量就是重力的沖量和彈力的沖量的矢量和，而初、末動(dòng)量都為零，所以動(dòng)量變化為零，于是重力沖量和彈力沖量大小必然相等，可求平均彈力的大小。 解答：以人為對象，下降全過程用動(dòng)量定理：mg(t1+t2)-Ft2=0,其中t1是自由下落的時(shí)間為1s，t2=t/-t1=0.5s，∴F=3mg=1500N。 六. 電力 14.甲乙兩地相距50km，其間有兩條相同的電話線，有一條因絕緣皮被老鼠咬破觸地而發(fā)生故障。為了確定觸地點(diǎn)到甲地的距離，甲地的檢修人員先讓乙地的工作人員把兩條電話線短接，然后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，使通過電流表G的電流為零（R1、R2兩只定值電阻的阻值相同），這時(shí)電阻箱的阻值為360Ω，已知每1km電話線的阻值為6Ω，則觸地點(diǎn)到甲地的距離為＿＿＿km。（注意：圖中D、E兩點(diǎn)都接地，相當(dāng)于在B、D間接了一個(gè)電源） 分析：相當(dāng)于一個(gè)電橋電路。G的讀數(shù)為零，說明AD間和CD間電阻相等。 解答：設(shè)D點(diǎn)離甲地xkm，則有：（2×50-X）×6=6X+360，∴X=20。 希望對你有幫助 ↖(^ω^)↗