物理热点大盘点

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热点1 天宫一号

2011年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心将“天宫一号”目标飞行器发射升空，这次成功发射，是中国载人航天事业发展史上的里程碑。

【例1】“天宫一号”之后，将发射“神八”、“神九”、“神十”与之对接，并建设首个名为“天宫一号”的空间实验室，“天宫一号”与飞船对接在高度为350km的圆轨道，求“天宫一号”在对接轨道上做匀速圆周运动的速度、周期。

解析：设“天宫一号”进入h=350km高度绕地球做匀速圆周运动的速度为v，周期为T。根据万有引力定律 ， ，又 ，由以上三式求出 ， ，代入数据得速度v=7.7×103m/s，周期T=5.5×103s。

答案： v=7.7×103m/s， T=5.5×103s。

热点2 “神八”“天宫”交会对接

11月1日，我国“神八”飞船又成功发射，11月3日凌晨，“神八”飞船与“天宫一号”目标飞行器实现刚性连接，形成组合体，中国首次空间交会对接试验获得成功。

【例2】“神八”在进行多次轨道导引、速度控制，在11月3号凌晨进行第一次交会对接，形成组合体，北京飞控中心对“神八”与“天宫”的交会对接机构进行测试，确保满会对接要求，“神八”为了追上“天宫”（ ）

A．应从较低轨道上加速

B．应从较高轨道上加速

C．应在从同宇间站同一轨道上加速

D．无论在什么轨道上只要加速就行

解析：“神八”要追上“天宫”，不能像汽车或飞机那样，对准目标加速飞去，因为在同一轨道上“神八”一旦加速，它就离开原来轨道，进入另外一条较高的椭圆轨道，为了缩短距离，“神八”应该减速，进入一条比原轨道略低的椭圆轨道，使轨道周期缩短，这样，两者各自绕地球运行，相互间距离就会缩短，经过几次调整，才能逐步在轨道上到达同一位置。据 ，得 ，先让“神八”在低轨上运行，“天宫”在高轨道上的运动周期大、“神八”在低轨道上的运行周期小，然后“神八”适时加速后作离心运动，使之与“天宫”在高轨道上实现对接，故选项A对B错。若“神八”在同一轨道上只加速，将要离开原轨道向外，所以只加速不减速是不可能进行对接的，因此选项C、D都错。

答案：A。

【例3】 2011年11月3日凌晨，在距离地球350km外的太空中，“神八”飞船经过4次自主变轨控制，抵达距“天宫”约5km的对接点，在实现连接之前某时刻，从地球上观察，“天宫”以速度7.8km/s飞行，“神八”以速度7.9km/s在“天宫”后边飞行，等待地面指挥部指令，求：在“天宫”上的仪器测得“神八”的相对速度.

解析：相对论认为，如果高速火车相对地面的速度为v，火车上的人以速度u' 沿着火车前进方向相对火车运动，那么这个人相对地面的速度 ，如果火车上人的运动方向与火车运动方向一致，则u' 为正值，方向相反，则u'为负值，本题求从“天宫”测得“神八”的速度，即“神八”相对“天宫”的速度，“天宫”相当于“地面”，“神八”相当于“火车上的人”,“地面”相当于“火车”。从“天宫”上看地面以7.8km/s的速度向后运动，地面相对“天宫”的速度v=-7.8km/s。

“神八”以7.9km/s的速度（相当于地面）向前运动u’ =7.9km/s，则“神八”相对“天宫”的速度为 m/s=100(1+6.8×10-10)m/s，（“神八”速度方向接近“天宫”）.

解题时一定要弄清公式中各物理量的意义，如果v

热点3 酒驾问题

2011年，在严格禁止酒驾后，仍有6.2万人死于车祸，酒驾造成的交通事故死伤人数高居世界第一，每年车祸夺去的生命让我们痛心疾首。

【例4】醉酒驾车使驾驶员反应时间变长，手脚笨拙，容易失控，造成交通事故。 交通部门规定：城市市区路段汽车速度不得超过36km/h。有一辆汽车在危急情况下紧急刹车，车轮滑动一段距离后停下，交警测得此车滑行距离为9m，从汽车技术数据查得该车轮与地面的动摩擦因数为0.8。

（1）请判断该车是否违规超速行驶。

（2）减小刹车行驶距离是避免交通事故的有效途径，请你思考一下，刹车后行驶距离与哪些因素有关，写出刹车距离s的表达式。

（3）汽车速度v0=72km/h，撞车时司机经t=0.1s停止运动，假设这个过程可近似看成匀变速运动。人体头、胸部的质量m=40kg，头、胸部作用在气袋上的面积约S＝700cm2。研究表明,人的头、胸部受到P =1×105 Pa的压强就会受伤。分析这次事故中驾驶员是否会受伤。

解析：(1) 汽车速度大小 =12m/s = 43.2km/h > 36km/h, 已违规超速。

(2)设驾驶员的反应时间为t0 ，刹车的距离等于时间t0 内运动距离加上滑动距离 ，刹车距离与汽车速度v0 、司机反应时间t0 、汽车总质量m 、刹车制动力Ff 等因素有关。

(3)汽车的初速度v0=20 m/s，末速度v=0。设汽车的初速度的方向为正方向，司机停止运动过程中的加速度 ，则 ，根据牛顿第二定律可得司机头、胸部所受的作用力为F=ma，司机头、胸部所受的压强为p，则 ，由以上几式得p＝1.14×105Pa>l×l05 P0，故驾驶员会受伤。

答案：(1)已违规超速；(2) ，刹车距离与汽车速度v0、司机反应时间t0、汽车总质量m、刹车制动力Ff 等因素有关。（3）故驾驶员会受伤。

热点4 新能源开发

开发新能源是落实科学发展观、建设资源节约型社会、实现可持续发展的基本要求，新能源的来源：太阳能、地热能、水能、风能、生物质能、潮汐能等。开发利用新能源，对优化能源结构、保护环境具有十分重要的作用。

【例5】风力发电正在世界上形成一股热潮，风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。若某地风速约为v=20m/s，设该地区空气密度 =1.4kg/m3，若把通过横截面积为S =20 m2 的风的动能全部转化为电能，则该处风力发电站的发电功率为多少？

解析：取很短一段时间 内的空气作为研究对象，则这段时间内空气的质量 ，这些空气的动能为 ，由题知动能全部转化为电能E电=Ek ，所以发电功率为 ，代入数据得风力发电站的发电功率为P=1.12×105 W。

（编者注：关于诺贝尔物理学奖的内容可参考2011年11期）