【趣味智力题】精彩有趣的物理题

数学题在趣味智力题中占有很大的比重,物理题出现的频率相对很少,不过,在我看来,物理也是相当好玩的学科。今天来大家分享一下个人收集的一些精彩有趣的物理智力题。橄榄油并没有沸腾,沸腾的其实是食物里的水。注意,这里又有一个有趣的极值问题。

数学题在趣味智力题中占有很大的比重,物理题出现的频率相对很少,不过,在我看来,物理也是相当好玩的学科。今天来大家分享一下个人收集的一些精彩有趣的物理智力题。

1. 投一枚硬币,如果是正面,我就去打球,如果是反面,我就去打游戏,如果立起来,我就去学习。不知道大家第一次看到这个笑话时,有没有想过,如果一枚硬币真的有 1/3 的概率正面朝上,有 1/3 的概率反面朝上,有 1/3 的概率立起来,那么这个硬币的半径与厚度满足什么样的关系?

7道精彩有趣的物理智力题

参考解析:

这枚硬币必须满足,把它立起来后,即使倾斜 30 度仍然不倒。这样,硬币直立的“势力范围”才会达到 120 度。因此,硬币的直径应该是厚度的 √3 倍。

2. 橄榄油的沸点是300℃,锡的熔点是231.9℃。为什么我们能在锡锅里炸东西?

参考解析:

橄榄油并没有沸腾,沸腾的其实是食物里的水。而且,正是食物里的水才让橄榄油和锡锅都保持在 100℃ 。如果食物里的水被烧干了,食物就会被烧焦,锡锅当然也会被烧毁。

3. 12节1V的电池首尾相接,然后将一块电压表如图连接。电压表的示数是多少?

7道精彩有趣的物理智力题

参考解析:

相信很多小伙伴都会说:这不很明显是3V吗?但其实如果我们在实验室里操作一番,发现其实不然。答案是0V。假设每个电池的内电阻是R,这个回路的电流就等于12V除以12R,即(1V)/R。于是,每个电池的内电压就是R·(1V)/R=1V,而这恰好是这个电池的电动势。因此,每个电池的外电压都为0。对于一组连续的电池来说,这个推理同样成立。

4. 在晃动的火车车厢上,把一瓶水放在小桌子上。如果想让这瓶水放得更稳,有一个极其简单的方法。这个方法是什么?

参考解析:

答案:喝掉一部分水,让整瓶水的重心下降。

注意,这里又有一个有趣的极值问题。如果瓶子里装满水,整个系统的重心显然要比只装有一部分水时更高;但若把水全部喝掉,只剩一个空瓶子,整个系统的重心仍然会比有一部分水时高。建立模型,求出使得整个系统重心最低的水位高度,是一个绝佳的物理课题。

有一个蛮有意思的结论:当整个系统的重心达到最低时,水位一定和此时整个系统的重心高度相同。其实这个很好理解:当水位没有达到整个系统的重心高度时,每加一点水,都相当于在重心下方填充质量,让重心下降;但水位高度超过了整个系统的重心,则每加一点水,都相当于在重心上方新添质量,重心便会开始上升了。

5. 云是由小水滴组成的。水的密度是空气密度的800多倍。为什么云不会掉下来?

参考解析:

我在反省自己,为什么小时候听说“云是由小水滴组成的”的时候,没有提出过这个问题呢?

这个问题的答案是,云就是会往下掉的,只不过下落的速度非常慢??

云中的小水滴颗粒极小,因而小水滴受到的空气阻力,其数量级和自身重力相当。计算可知, 1 微米的水滴下落速度约为 0.13 毫米每秒,也就是一天下降 11 米。即使是 10 微米的水滴,下落速度也很慢,大约每天 1.1 千米。如果不精确测量的话,我们是没办法观察到的。详细计算过程可以见这里:

http://star.tau.ac.il/QUIZ/98/A10.98.html 。

这让我想起一个冷知识:蚂蚁是摔不死的,因为空气阻力和自身重力相当。这又让我想起一个冷笑话:蚂蚁从摩天大楼摔下去,是怎么死的?答案是——饿死的。

6. 有一个无穷大的正方形网格,每条小线段都是1Ω的电阻丝。求相邻两点间的等效电阻阻值。

7道精彩有趣的物理智力题

参考解析:

这个问题有一个很妙的解法。假设一个大小为 1A 的电流从红点处流入,从各个无穷远处流出。由对称性,有 (1/4)A 的电流将会流过红蓝两点之间的线段。现在,再假设一个大小为 1A 的电流从各个无穷远处流入,从蓝色点流出。由对称性,红蓝两点之间的线段仍然有 (1/4)A 的电流。现在,把两种情况叠加在一起看,大小为 1A 的电流从红点进去从蓝点出来,那么,红蓝两点间的线段就有 (1/2)A 的电流。因而,两点间的电压就是 (1/2)A·1Ω = (1/2)V 。因而两点间的等效电阻就是 (1/2)V / 1A = (1/2)Ω。

7. 有一段横截面是等边三角形的木头,密度为 0.5g/cm3 。它在水中漂浮时,哪头会朝上?

参考解析:

答案:如图所示,漂浮时,它的其中一条中线一定和水面重合。这是因为,通过计算可知,此时整个物体的重心 G1 和浸入水中的部分的重心 G2 (也就是浮力的作用点)正好在同一竖直线上,并且高度差达到最小值。

7道精彩有趣的物理智力题
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