b1专题-物理问题中信息处理的技巧.doc

本文为自本人珍藏 版权所有 仅供参考物理问题中信息处理的技巧命题趋势理科综合能力测试的考试说明中，明确把“获取知识的能力”作为五大能力要求之一，提出了获取并处理信息的能力要求。高考中，有的信息题提供的是全新的知识，要求在理解这些知识的基础上用科学研究的一般方法来解决问题；有的信息题只是给出新的实际问题的情景，而用到的知识和方法都是已有的；还有的信息题并不要求完整的处理整个问题，只对局部环节进行考查。如只考查提出问题的能力、观察比较的能力、分析得出结论的能力。预计以后的几年中，信息题仍会是热点和亮点。局部环节的考查一般会以选择题和填空题的形式出现，而前两类则会以计算、论证题的形式出现，甚至作为整卷的压轴题。知识概要近几年来，获取并处理信息的能力已经成了高考考查的热点， 这是一种综合素质和能力的考核。目前在高考中要求考生处理的信息主要为文字信息和图表信息。文字信息又分为知识信息和情境信息两种；图表信息也分为图片（照片）信息和函数图表信息。文字信息往往被一大堆文字所掩盖，各种有用信息间的关系也不是一眼能看穿的；图表信息则更为隐蔽。因此，获取并处理信息的能力，更要引起重视、提高。获取并处理信息，可参考以下几点：1、对信息，特别是文字信息要重在理解。理解是最基础的一环，理解了其中的新术语、新概念，实际上也就是接受了信息，有了进一步处理的基础。2、要善于抓住问题的关键，找到思维的链接点，并由此展开思维，确定思路，就能提起一条关系链，而游离于这条关系链之外的一些信息则是无用的干扰信息。3、要在比较中认识事物，通过比较找出异中之同，或同中之异。“比较”常常是发现隐蔽信息的有效方法。4、要有坚实的物理知识和技能作基础。高考中接触的信息，除了要求考生理解外，还要求将他“与已学过的知识结合、重组、转移、迁移”，“并能与已学过的知识结合起来解决问题”。如图1所示的一道题，要求判断那一对线是220V线圈的两个头，那一对是6V的。面对同一幅图，基础不扎实的同学的注意点随意性很大，有的关注线包两侧略微的不对称性，有的关注引线离铁心的距离，甚至在标注字母的顺序上猜测。基础扎实的同学在观察前就会想到6V线圈电流大，导线应该粗些；这时他去看照片，关注的自然就是导线的粗细。点拨解疑【例题1】 柯受良驾驶汽车飞越黄河，汽车从最高点开始到着地为止这一过程的运动可以看作平抛运动。记者从侧面用照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在经过最高点以后的三副运动照片如图2所示，相邻两次曝光时间间隔相等，均为t，已知汽车的长度为l，则A从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小B从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度C从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小和汽车曾经到达的最大高度D从右边一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小【点拨解疑】 首先应动态的看照片，每幅照片中三个汽车的像是同一辆汽车在不同时刻的像，根据题目的描述，应是由高到低依次出现的，而且相邻两像对应的时间间隔是相等的，均为已知的t。题目中“汽车的长度为l”这一已知条件至关重要，我们量出汽车在照片中的长度，就能得到照片与实际场景的比例，这样照片中各点间的真实距离都能算出。物理知识告诉我们，汽车在通过最高点后的运动，可抽象为质点的平抛运动，因此水平方向为匀速运动，竖直方向为自由落体运动。关于水平速度，由于汽车在空中相邻的两个像对应的真实距离能算出，这段运动对应的时间t已知，因此由左、中两幅照片中的任意一幅都能算出水平速度。至于右边的一幅，因为汽车在空中的像只有一个，而紧接着的在地上的像不一定是刚着地时的像（汽车刚着地时，可能是在两次拍摄之间），因此在这个t内，可能有一段时间做的已经不是平抛运动了，水平方向不是匀速的。所以用该照片无法计算出水平速度。关于最大高度，应分析竖直方向，同时对不同照片进行比较。左边一幅，没拍到地面，肯定不能计算最大高度。右边一幅，空中只有一个像，无法分析其自由落体运动。中间一幅，相邻像的两个真实距离均能知道，借用处理纸带的方法，能算出中间那个像对应的速度，进而由自由落体运动的公式算出最高点这个位置的高度，再加上这个位置的离地高度即可得到汽车离地的最大高度。因此该题选A、C。这是一道很典型的频闪照片的题，给我们很多分析频闪照片的启示：要能看出动态、要关注照片比例、要先确定运动的性质，以便在其指引下分析，多幅照片要进行细致的比较。【例题2】 发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件。它的电路符号如图3所示，正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“-”的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的关系数据如表中所示。U/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0I/mA00.40.91.52.33.24.35.46.89.3121519243037（1）在图4中的虚线框内画出该同学的实验电路图。（实验用电压表内组RV约为10k，电流表内阻RmA约为100）（2）在图5中的小方格纸上用描点法画出U-I图线。（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成。根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态？ 【点拨解疑】 （1）我们知道同时测定二极管上的电流和电压时，有电流表的内接法和外接法两种接法。而用滑动变阻器改变电压又有分压式和限流式两种接法。画电路前，首先必须对这两个问题作出选择。内、外接法要根据二极管的电阻大小确定，但题目没有直接提供电阻的大致数值。分压还是限流要根据电压调节的需要确定。这两个问题为表格信息的分析提供了方向。由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100500之间。与比较，属于小电阻，应采用电流表外接法；又从表格中得到信息，实验时，电压必须从0开始增大，因此滑动变阻器必须接成分压器的形式。所以实验电路如图6所示。 （2）将表格提供的数据在方格纸上描点，可画出U-I图线如图7中的曲线所示。（3）根据串联电路的特点，由UD=E-IR还可以画出一条发光二极管的伏安特性曲线，该图线是一条直线。其物理意义是：它的斜率的绝对值就是需串电阻的数值。找出两点即能画出该线。因为两条曲线都是二极管必须遵守的，所以实际的工作点必定是它们的交点，按题意应是UD=2V的点，这可以从已画出的特性曲线上找到，即图7中的P点。另一点是当I=0时，UD=E=3V的点。由这两点连成的直线即图7中的MN。由其斜率得应串的电阻为R=83.3。点评：有了初步的思考，才可以有目的的分析表格提供的信息。图象表示必须遵守的规律，元件的状态必须在图象上。如果同一元件在同一坐标系中可画两个图象，就表示它的状态必须同时在这两条曲线上，交点就是它的实际状态。【例题3】 （2001年高考上海卷）（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一。请由此估算地球的半径R。（答案保留两位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.51011m，太阳以平行光束入射到地面。地球表面有2/3的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.871024J。设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去。太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面。（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4R2）。（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中一部分。太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请举出两个理由。【点拨解疑】 （1）题的描述给了我们关于“米”的定义的新知识。该题考查我们能否理解这一定义，并根据对它的理解解答问题。根据地理知识，经过巴黎的子午线就是通过该处的经线，其长度等于2R，R是地球的半径。经线上从赤道到北极的长度是经线的四分之一，按“米”的定义，它应该是米的1.00107倍。因此有2R1/4=1.00107m解得 R=6.37106m(2)(a)该题给出了许多信息，要抓住关键问题，找出各种因素的关系从而提取有用的信息，丢弃干扰信息。这里，“降雨量的多少有什么决定？”应是思维的起点。显然蒸发的水量等于降雨量，蒸发的水量又取决于水吸收的用于蒸发的能量，该能量从根本上说来源于太阳能，但中途经过了七折八扣，这可以从能量W开始考虑。W是已经到达水面的能量，但反射要打一折扣；吸收后，一部分仍以能量形式辐射出去，又一次打折扣；这以后留下来的才是用于蒸发水的。因此这两个折扣以及W和水的汽化热都是有用的信息。其他如“太阳与地球的距离为1.51011m”、“地球表面2/3的面积被水面所覆盖”等都是无用的信息。现可列出下式W0.930.65=2.210 6 m解得蒸发的水量 m=5.141017kg该水量要平均降到地球的表面，要计算地球的表面积，需要知道地球的半径R，这可利用第（1）小题的结果。设降雨量为h（实际上是降到地面的水层的厚度），有m=4R2h得h=1.01103mm整个地球表面年平均降雨量约为1.0103mm（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等。点评：面对大量信息，抓住关系链是筛选信息的有效办法。针对训练图81（1999年上海卷）为了测定某辆轿车在平直公路上起动时的加速度（轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动），某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片，如图8所示。如果拍摄时每隔2曝光一次，轿车车身总长为4.5，那么这辆轿车的加速度约为（）1m/s22m/s23 m/s2图 914 m/s2 2 用弯曲的导线环把一个铜片和一块锌片连接起来，并安装在一块绝缘浮标上，然后让其悬浮在稀硫酸溶液中（如图9所示）。如果把该装置放在地球赤道上某地，并使弯曲导线平面与地磁方向平行，则在地磁场作用下，导线环及浮标将怎样运动？3汤姆生在测定阴极射线荷质比时采用的方法是利用电场、磁场偏转法，即测出阴极射线在匀强电场或匀强磁场中穿过一定距离时的偏角（如图10（A）。设匀强电场强度为E，阴极射线垂直电场射入、穿过水平距离L后的运动偏角为（较小，tg）；以匀强磁场（B）代替电场，测出经过同样长的一段弧长L的运动偏角为（如图10（B），试以E、B、L、表示组成阴极射线粒子荷图 10质比q/m的关系式。图 114磁流体发电技术是世界上正在研究的新兴技术，它有效率高（可达4555%，火力发电效率为30）、少污染等优点。将一束等离子体（高温下电离的气体、含有大量带正电和带负电的微粒）以声速的0.82.5倍的速度喷射入匀强磁场中，磁场中有两块金属板A、B（相当于电源的两个极，并与外电阻R相连），这时A、B上就积聚电荷产生电压，设粒子所带电量为q，进入磁场的喷射速度是v，磁场的磁感应强度为B，AB间的距离为d。（如图11所示）（1）说明磁流体发电中能量的转换关系，求出两极间电压的最大值。（2）设磁流体发电机内阻为r，当外电阻R是多少时输出功率最大？并求最大输出功率。图 125实验证实：电子在穿过原子晶格时也能产生明显的衍射现象，这说明电子和光子一样也具有波粒二相性。这种物质粒子的波叫物质波。质量为m的电子以速度v运动时，其物质波的波长可表示为=h/mv，如果取电子质量为m=0.910-30Kg，电子电荷量为e=1.610-19C，普朗克常数为h=6.610-34Js，求：动能为2000eV的电子的动量p 动能为2000eV的电子的波长（答案均保留2位有效数字）6图12为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度均为K的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？图 14图 13若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？7图13是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：按电路图接好实验电路 接通电键S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490A 断开电键S并同时开始计时，每隔5秒钟或10秒钟读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中 根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（图14中用“”表示）。根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_C，从而算出该电容器的电容约为_F。8微观世界有一个重要的规律叫“不确定关系”。能量的不确定关系是，E是粒子所处的能量状态的不确定范围；t是在此能量状态下粒子存在的时间范围；h是普朗克常量（6.6310-34JS）。从此式可知，能量的不可确定值E一旦肯定，那么时间的不可确定性的范围必定要大于某一值，即，反过来也一样。现在可以用能量的不确定关系来估算氢光谱每一根谱线的“宽度”，即频率范围。根据玻尔理论，光谱是原子中电子从激发态回到较低能量状态时发出的光子产生的。若已知氢原子在某一激发态的“寿命”t=