2015高考物理计算题基本题型和规范解题实例分析.doc

2015高考物理计算题基本题型和规范解题实例分析实践表明，综合大题的解题能力和得分能力都可以通过“大题小做”的解题策略有效提高“大题小做”的策略体现在将一个复杂过程分解成若干个子过程，每个子过程就是一个小题，然后各个击破具体来讲可以分三步来完成：审题规范化，思维规范化，答题规范化第一步：审题规范化审题流程：通读细读选读第一遍读题通读读后头脑中要出现物理图景的轮廓由头脑中的图景(物理现象、物理过程)与某些物理模型找关系，初步确定研究对象，猜想所对应的物理模型第二遍读题细读读后头脑中要出现较清晰的物理图景由题设条件，进行分析、判断，确定物理图景(物理现象、物理过程)的变化趋势基本确定研究对象所对应的物理模型第三遍读题选读通过对关键词语的理解、隐含条件的挖掘、干扰因素的排除之后，对题目要有清楚的认识最终确定本题的研究对象、物理模型及要解决的核心问题第二步：思维规范化思维流程：文字情境模型规律决策运算结果第三步：答题规范化答题流程：画示意图文字描述分步列式联立求解结果讨论具体要求如下：1文字说明简洁准确；2分步列式联立求解；3结果表达准确到位.题型一 ：力与直线运动综合问题【类型解读】运动学、动力学是物理学的基础，更是高考考查的热点，其中牛顿运动定律、匀变速直线运动、平抛运动和圆周运动是历年高考的必考内容，有时与电场、磁场结合，综合性强，难度大，分值高，对能力要求较高【突破策略】(1)正确选取研究对象，可根据题意选取受力或运动情况清楚且便于解题的物体(或物体的一部分或几个物体组成的系统)为研究对象(2)全面分析研究对象的受力情况，正确画出受力示意图，再根据力的合成或分解知识求得研究对象所受合力的大小和方向(3)全面分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意图，特别要注意所研究运动过程的运动性质及受力情况并非恒定不变时，一定要把整个运动过程分成几个阶段的运动过程来分析例1一长木板A静置于光滑的水平面上，在A的右端放一可视为质点的滑块B，已知A的质量为M4 kg，B的质量为m1 kg，长木板A的长度为L1.4 m，A、B间的动摩擦因数为0.4，设最大摩擦力等于滑动摩擦力，取g10 m/s2.(1)将一恒力作用在长木板A上，为了保证B顺利地从A的上表面滑离，求恒力F满足的条件？(2)如果恒力F22.8 N，其他条件不变，求B在A的上表面滑动的时间.变式练习1.如图所示，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块已知木块的质量m1 kg，木板的质量M4 kg，长L2.5 m，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数0.2.现用水平恒力F20 N拉木板，g取10 m/s2.求：(1)要使木块能滑离木板，水平恒力F作用的最短时间；(2)如果其他条件不变，假设木板的上表面也粗糙，其上表面与木块之间的动摩擦因数为10.3，欲使木板能从木块的下方抽出，需对木板施加的最小水平拉力题型二 曲线运动和能量综合问题【类型解读】能量是力学部分继牛顿运动定律后的又一重点，是高考的“重中之重”此类试题常与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁学等知识相联系，综合性强、涉及面广、分值大、物理过程复杂，要求学生要有很强的受力分析能力、运动过程分析能力及应用知识解决实际问题的能力，因而备受命题专家青睐【突破策略】(1)由于应用功能关系和能量守恒定律分析问题时，突出物体或物体系所经历的运动过程中状态的改变，因此应重点关注运动状态的变化和引起变化的原因，明确功与对应能量的变化关系(2)要能正确分析所涉及的物理过程，能正确、合理地把全过程划分为若干阶段，弄清各阶段所遵循的规律及各阶段间的联系(3)当研究对象是一物体系统且它们间有相互作用时，一般优先考虑功能关系和能量守恒定律，特别是题中出现相对路程时，一定先考虑能量守恒定律例2一轻质弹簧左端固定在墙上，右端与一质量m0.5 kg的物块接触(未连接)，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止在A点且与水平面间的动摩擦因数0.2.现对物块施加水平向左的外力F，F随物块向左移动的位移x变化的情况如图乙所示.物块运动至B点时速度等于零，AB间距离为0.4 m，随即撤去F，物块在弹簧弹力的作用下向右运动，通过水平面的右端C点滑上半径R0.4 m的光滑的半圆弧，并从D点抛出，结果刚好落在A点，取g10 m/s2.求：(1)弹簧被压缩后具有的最大弹性势能；(2)AC部分的长度变式练习2.质量为m1 kg的小物块轻轻地放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑的圆弧轨道B、C为圆弧轨道的两端，其连线水平已知圆弧轨道的半径R1.0 m，圆弧轨道对应的圆心角106，轨道最低点为O.A点距水平面的高度h0.8 m，小物块离开C点后恰能无碰撞地沿固定斜面向上运动，0.8 s后经过D点，小物块与斜面间的动摩擦因数为1.(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8) (1)求小物块离开A点时的水平初速度v1；(2)求小物块经过O点时对轨道的压力；(3)假设小物块与传送带间的动摩擦因数为20.3，传送带的速度为5 m/s，求P、A间的距离是多少；(4)求斜面上C、D间的距离题型三 带电粒子在电磁场中运动【类型解读】带电粒子在复合场中的运动是高考的重点和热点，具有较复杂的运动图景，难度较大，题目综合性较强，分值较大此类问题命题情境新颖，设问巧妙变换，具有不回避重复考查的特点【突破策略】(1)在组合场中的运动：分析带电粒子在匀强电场中的运动过程时应用牛顿第二定律和运动学公式处理；分析带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时应用数学知识找出粒子运动的圆心、半径，抓住粒子处在分段运动的连接点时的速度分析求解(2)在叠加场中的运动：先从力的角度对带电粒子进行受力分析，注意电场力、重力与洛伦兹力大小和方向间的关系及它们的特点(重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力永远不做功)，分清带电粒子的状态和运动过程，然后运用相关规律求解(3)在变化的电场或磁场中的运动：仔细分析带电粒子的运动过程、受力情况，清楚带电粒子在变化的电场或磁场中各处于什么状态，做什么运动，然后分过程求解例3.如图所示，在xOy平面的第、象限内存在电场强度大小为E10 V/m、方向沿x轴正方向的匀强电场；在第、象限内存在磁感应强度大小为B0.5 T、方向垂直xOy平面向里的匀强磁场一个带负电的粒子，比荷为160 C/kg，从x0.06 m处的P点以v08 m/s 的初速度沿y轴正方向开始运动，不计带电粒子的重力，求：(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时距O点的距离；(2)带电粒子进入磁场后经多长时间第一次返回电场；(3)带电粒子运动的周期.变式练习3.质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，一束电荷量相同的带正电的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为x，粒子所带电荷量为q，不计重力求：(1)粒子进入匀强磁场B2时的速度v；(2)打在a、b两点的粒子的质量之差m，题型四 电磁感应综合问题【类型解读】电磁感应的综合问题，涉及力学知识(如牛顿运动定律、功、动能定理和能量守恒定律等)、电学知识(如法拉第电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等)多个知识点，是历年高考的重点、难点和热点，考查的知识主要包括感应电动势大小的计算(法拉第电磁感应定律)和方向的判定(楞次定律和右手定则)，常将电磁感应与电路规律、力学规律、磁场规律、功能关系、数学函数与图象等综合考查，难度一般较大【突破策略】解答电磁感应与力和能量的综合问题，要明确三大综合问题，即变速运动与平衡、通过导体截面的电荷量及系统的能量转化，解决这些问题获取高分需掌握受力分析、牛顿运动定律、运动学相关规律、功能关系等知识例4如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m.导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B.金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g.现在闭合开关S，将金属棒由静止释放.(1)判断金属棒ab中电流的方向；(2)若电阻箱R2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热Q；(3)当B0.40 T，L0.50 m，37时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系如图所示，取g10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.求R1的阻值和金属棒的质量变式练习4.如图所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内， MO间接有阻值为R3 的电阻导轨相距d1 m，其间有竖直向下的匀强磁场磁感应强度B0.5 T质量为m0.1 kg、电阻为r1 的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好，用平行于MN的恒力F1 N向右拉动CD. CD受到的摩擦阻力f恒为0.5 N，则：(1)CD运动的最大速度是多少？(2)当CD达到最大速度后，电阻R消耗的电功率是多少？(3)当CD的速度为最大速度的一半时，CD的加速度是多少？题型一 ：力与直线运动综合问题例一：解析(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力fNmg(1分)小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a1g4 m/s2(1分)木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a2(2分)使B能从A上表面滑离的条件是a2a1，即(2分)解得F(Mm)g20 N(2分)(2)设B在A上滑动的时间为t，当恒力F22.8 N时，木板的加速度a24.7 m/s2(2分)小滑块在时间t内运动的位移s1a1t2(1分)木板在时间t内运动的位移s2a2t2(1分)因s2s1L，即a2t2a1t21.4 m(2分)解得t2 s(2分)变式练习1.解析：(1)木板受到的摩擦力：f(Mm)g10 N由牛顿第二定律，木板的加速度：a2.5 m/s2，设作用t时间后撤去力F，由牛顿第二定律，木板的加速度为a2.5 m/s2，木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且aa，故at2L.得：t1 s.(2)设木块的最大加速度为a1，木板的最大加速度为a2，则对木块：f11mgma1.对木板：F1f1(Mm)gMa2，木板从木块的下方抽出的条件：a125 N.题型二 曲线运动和能量综合问题例2 解析(1)物块在外力的作用下从A运动到B，整个过程根据动能定理有WFWfWFN0(2分)外力F做的功等于图乙中图线与横轴所围的面积即WF(515)0.2 J150.2 J5 J(2分)根据功能关系，弹簧弹性势能的增量等于物块克服弹簧弹力做的功即WFNEpm(1分)因此WFmgxABEpm0(1分)解得Epm4.6 J(2分)(2)设AC部分的长度为x，物块在D点的速度为vD，则从B到D，根据功能关系：Epmmvmg2Rmg(xABx)(2分)从D点抛出后做平抛运动，则：2Rgt2，xvDt(2分)联立解得x0.16 m(2分)变式练习2.解析：(1)对于小物块，由A点到B点有v2gh在B点有tan所以v13 m/s(2)对于小物块，由B点到O点有mgRmvmv其中vB m/s5 m/s在O点Nmgm，所以N43 N由牛顿第三定律知小物块对轨道的压力为N43 N(3)小物块在传送带上加速的过程有2mgma3P、A间的距离是xPA1.5 m(4)小物块沿斜面上滑时有mgsin 1mgcosma1解得a110 m/s2小物块沿斜面下滑时有mgsin 1mgcos ma2解得a26 m/s2由机械能守恒定律可知vCvB5 m/s小物块由C点上升到最高点历时t10.5 s小物块由最高点回到D点历时t20.8 s0.5 s0.3 s故xCDt1a2t即xCD0.98 m.题型三 带电粒子在电磁场中运动例3.解析(1)粒子的运动轨迹如图所示粒子的加速度a(1分)粒子的运动时间t1(1分)粒子沿y轴方向的位移yv0t1(1分)所以带电粒子开始运动后第一次通过y轴时距O点的距离yv0v0 m(2分)(2)粒子在磁场内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得qvBm，则T(2分)粒子通过y轴进入磁场时在x方向上的速度vxat1(1分)设粒子进入磁场时的速度方向与y轴的夹角为，tan (1分)粒子在磁场内做匀速圆周运动的圆心角为2120(1分)粒子在磁场内的运动时间t2T(1分)所以带电粒子进入磁场后到返回电场所用时间t2 s(2分)(3)粒子从磁场返回电场后初期的运动是此前由电场进入磁场运动的逆运动，经时间t3t1粒子的速度大小变为v0，方向沿y轴正方向，此后重复前面的运动粒子在电磁场中的运动具有周期性，其周期Tt1t2t3 s(2分)答案(1) m(2) s(3) s变式练习3.解析：(1)粒子在电容器中做匀速运动，故：qqvB1，解得：v(2)带电粒子在匀强磁场B2中做匀速圆周运动打在a处的粒子有qvB2m1，打在b处的粒子有qvB2m2，又x2r12r2，联立得mm1m2.题型四 电磁感应综合问题例4解析(1)由右手定则可知，金属棒ab中的电流方向为由b到a.(1分)(2)由能量守恒定律知，金属棒减少的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热，即mghmv2Q(2分)则Qmghmv2.(1分)(3)金属棒达到最大速度vm时，切割磁感线产生的感应电动势：EBLvm(1分)由闭合电路欧姆定律得：I(1分)从b端向a端看，金属棒受力如图所示金属棒达到最大速度时，满足：mgsin BIL0(1分)由以上三式得vm(R2R1)(2分)由图2可知：斜率k ms1115 ms11，纵轴截距v30 m/s(2分)所以R1v，k(2分)解得R12.0 ，m0.1 kg.(2分)变式练习4解析：(1)设CD棒的运动速度为v，则导体棒产生的感应电动势为EBdv据闭合电路欧姆定律有I则安培力为：F0BdI据题意分析，当v最大时，有FF0f0联立得vm8 m/s(2)棒CD速度最大时，同理有EmBdvmIm而PRmIR联立得：PRm3 W(3)当CD速度为vm时有EIFBId据牛顿第二定律有FFfma联立得：a2.5 m/s