2015科学中考PISA部分(化学热点_物理热点_Pisa试题)

2015科学中考专题复习训练：国际学生学业评价项目(PISA)练习

物理演绎式探究题（电磁方面）

例一．现在，叶子和小雨要研究有关电场强弱的问题：

(1)电场强度：

我们知道，磁体周围存在磁场；同样，带电体周围存在电场。我们用电场强度 E 表示

电场的强弱。在电场中各点E 的大小一般是不同的，E 越大，表示该点电场越强。不同点E

的方向也一般不同。

如图所示，若一个小球带的电量为q ，则与其距离为r 的A 点处的电场强度大小为

2

q E k

r = (k 为常数)，这说明距离带电体越远，电场越 。A 点处E 的方向如图中箭头所示。

(2)环形带电体的电场强度：

如图所示，有一个带电均匀的圆环，已知圆环的半径为R ，所带的总电量为Q 。过圆环

中心O 点作一垂直于圆环平面的直线，那么在此直线上与环心相距为x 的P 点处的电场强度

E p 的表达式是怎样的呢?

小雨首先把圆环均匀分割为许多等份，每一等份的圆弧长度为l ∆，则每一等份的电量

为 ；每一等份可以看作一个带电小球，则每一等份在P 点所产生的电场强度

的大小为E 1= ；E 1沿着OP 方向的分量1111cos x x E E E PE =∠= 。

E p 的大小等于圆环上所有等份的E 1x 大小之和，即E p = 。

答案：(1)弱 .......................................1分 (2) 2Q l R π∆ 222()kQ l R x R π∆+ 223/22()k Q x l R x R π∆+ 223/2()kQx x R + (2)

练习1.晓丽探究了串联电路中电流关系后，得出了结论：给串联的导体a 与导体b 通电，通过

导体a 的电流与通过导体b 的电流相同。

她想：两根粗细不同的导体可以流过相同的电流，或者说相同截面积中流过的电流可

以不同。那么，相同截面积中流过的电流由谁决定呢？

带着这个问题，她查阅了资料，知道：单位时间内通过导体横截面的电荷叫做电流；

通过单位截面积的电流称为电流密度，用 J 表示。那么电流密度的大小与什么因素有关呢？

(1)晓丽想探究这个问题，首先对该问题进行了如下简化：

①电子沿着截面积为S 的金属导体运动；

②这些电子均以漂移速度v 运动。

(2)已知每个电子所带电荷为e ，单位体积内的电子数为n 0；晓丽推导出了电流密度的数

学表达式。她的推导过程如下：（请你将推导过程填写完整）

①在Δt 时间内，通过导体某一截面的电子数为ΔN = ；

②在Δt 时间内通过圆柱体底面的电荷ΔQ = ；

③在Δt 时间内通过圆柱体的电流为I = ；

④电流密度J = 。

答案：①0N S tn υ∆=∆ ②0Q S t n e υ∆=∆ ③0I S n e υ= ④0J n e

υ= 练习2．有一段长度为L 的导线，横截面积为S ，单位面积内含有的自由电荷数为n ，每个自由

电荷的电荷量为e ，定向移动的平均速度为υ，该导线的电阻为l R s

ρ=， 查阅资料可知：单位时间内通过导体横截面的电荷叫做电流；当电流通过导体时，单

位体积释放的热功率成为热功率密度，用p 表示，请你推出热功率密度的表达式：

①在t ∆ 时间内通过圆柱体的电流为I = ；

②在t ∆时间内电流所放出的热量为Q = ；

③在t ∆时间内电流的热功率为P = ；

④热功率密度为p = 。

答案：①I S ne υ= ②222Q S n e l t υρ=∆ ③222P S n e l υρ

= ④222p n e υρ= 练习3．日本大地震引起的海啸的破坏力让我们体验到大自然能量的巨大。地震产生的能量

是以波动的形式通过各种物体从震源向远处传播的，能量是怎样通过不同的物体传播的呢？

小明知道给串联的不同导体通电，通过的电流相同，

这是由通过单位截面积的电流即电流密度决定的。那么，

相同截面积中流过的能量由谁决定呢？

带着这个问题，她查阅了资料，知道：与电流定义类

似，单位时间内通过介质横截面的能量叫做能流，用P 表示；通过单位截面积的能流称为能流密度，用I 表示．

那么能流密度的大小与什么因素有关呢？

(1)小明探究这个问题，首先对该问题进行了如下简化：

①能量沿着截面积为 S 的圆柱形介质传播；

②传播能量的波的波速为υ

(2)已知单位体积介质中的波动传播的能量为ω，它是一个与波源的振幅和振动频率有关

的已知量．

小明推出了能流密度的数学表达式。他的推导过程如下：（请你将推导过程填写完整）

①在Δt 时间内，通过圆柱体介质某一截面的能量ΔE = ；

②在Δt 时间内通过圆柱体介质的能流为P = ；

③能流密度I = ．

能流密度又叫波的强度，声波的能流密度称为声强，它表示声音的强弱；光波的能流密

度称为光强，它表示光的强弱．

答案：①ωSv ⊿t ②ωSv ③ωv

练习4. （自编）【参考资料：《物理学难题集萃》(增订本)舒幼生，胡望雨，陈秉乾，高等

教育出版社。第三部分电磁学，第二章 磁场，磁介质，题3：由球积分变圆环积分。】

现在，叶子和小雨要研究有关通电导体周围磁场的磁感应强度问题：

(1)电流微元产生的磁感应强度：

我们知道，通电导体周围存在磁场，我们用磁感应强度B 表示通电导体周围磁场的强弱，

通电导体周围各点B 大小一般不同，B 越大，表示该点的磁感应强度越强。不同点B 的方向一

般不同。

如图所示，若一段长为l ∆通过它的电流为 I 的导体，则在与其垂直距离为r 的A 点处的磁感应强度大小为2

I l B k

r ∆∆= (k 为常数)。距离导线越远，磁感应强度越 .其方向垂直于纸面向里（与导体l ∆和距离r 均垂直）

(2)环形电流的磁感应强度：

如图，一带电圆环半径为R ，电荷均匀分布在圆环上，圆环绕轴OP 以速度υ高速旋转，

从而形成环形电流。在轴OP 上距圆心O 为x 的P 点的磁感应强度B p 的表达式是怎样的呢？

查资料得知：直线上单位长度的电荷叫线电荷密度；导体中的电流即为单位时间内通过

某一截面的电荷。若圆环的线电荷密度为σ，则圆环转动一周通过某一截面的电荷

Q = ，圆环转动一周所用的时间t = ，圆环中的电流I = 。将圆

环均匀分割为许多等份，每一等份的长度为△l ，则每一等份在P 点的磁感应强度

B 1= ，B 1沿着OP 方向的分量1111x x B B Sin PB B =∠= 。B P 的大小

等于圆环上所有等份的B 1X 大小之和，即B P = 。

答案：弱 σπR 2 υπR

2 συ 22x R l k +∆συ 2322)(x R lR k +∆συ 23222)(2x R k R +συπ 物理演绎式探究题（力学方面）

例一.晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”，她首先做了如下实验：

如图，将托盘天平的左盘扣在支架上，调节天平平衡后，将一袋绿豆源源不断地从同一

高处撒到左盘上，发现天平指针偏转并保持一定角度，左盘受到一个持续的压力。

容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似。可见，容器中大量气体分子

不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力，而 面积上所受的压力就是气体分子对