高考物理应用型、创新型试题分析ppt课件.ppt

2006 2007高考复习 第二轮能力专题 应用型 创新型试题分析 2007 3 天马行空官方博客 一 命题趋向与方法 随着贴近时代 贴近社会 贴近实际的高考命题原则的确立 理论与实际 以解决现实问题为中心 已成为高考命题的一个指导思想 物理知识在日常生活 生产实际 解释自然现象和现代科技中的应用必定是重要的命题方向 在近几年的高考物理中 应用型 创新型试题已不断出现 物理与自然和生活的联系丰富多彩 如 天体运行 航天技术 体育运动 人体科学 医药卫生 通信气象 交通安全 家用电器等等 物理中每一重要的知识块 几乎都与现代科技紧密相关 如 圆周运动与GPS全球定位系统 万有引力与宇宙探测 光的反射 折射与激光光纤通信 电场与静电的防止和应用 电磁感应与磁悬浮列车 原子核与核技术的应用 激光全息技术等等 物理应用型 创新型试题的特点是 选材灵活 形态复杂 立意新颖 在题干或问题中以现代科技 日常生产生活中的某个事件 问题为背景 通过描述问题的过程 提供新的规律 公式 图象 方法 并给出一些已知量等方式给予信息 综合性较强 同时形成题干内容较长 对阅读理解能力以及推理 判断和计算能力等要求较高 解题的基本思路为 1 提取有效信息 仔细阅读提供的材料 理解和内化新信息和新情景 紧扣问题 多渠道地寻找信息 迅速而准确地剔除干扰信息 筛选提取有价值的信息 2 构建物理模型 将复杂的实际问题进行科学抽象 保留主要因素 略去次要因素 把实际问题理想化处理 联想学过的相关知识 利用联想 迁移 类比等方法 建立合适的物理模型 3 确定解题方法 从最基本的概念 规律和方法出发 分析现象的空间 时间特征 对空间想象能力要求较高的题目 画出示意图 将发现的规律和已学过的知识搭建桥梁 选用适当的物理规律并灵活应用原有知识 通过推理解决问题 例1 在听磁带录音机的录音时发觉 磁带轴上磁带卷的半径经过时间t 30分钟减少一半 设轴半径为原磁带卷半径的 问此后经多长时间放完磁带 二 试题欣赏 解 设磁带厚度为d 原半径为R 轴半径为r R 画出示意图 则总长度为 L R2 r2 d 30分钟匀速卷过长度为 L1 R2 d t2分钟匀速地卷过长度为 L2 3 16 R2 r2 d 1 8 R2 d t2 30 L2 L1 1 6t2 5分钟 例2 AB两地间铺有通讯电缆 长为L 它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的 通常称为双线电缆 在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保持层损坏 导致两导线之间漏电 相当于该处电缆的两线之间接了一个电阻 检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置 1 令B端的双线断开 在A处测出双线两端间的电阻RA 2 令A端的双线断开 在B处测出双线两端的电阻RB 3 在A端双线间加一已知电压UA 在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压UB 试由以上测量结果确定损坏处的位置距A端多远 解 设单位长度的电阻为r 漏电处C距A端为x 漏电处的接触电阻为R0 画出等效电路如图示 RA 2xr R0 RB 2 L x r R0 UB UAR0 2xr R0 解 式得漏电处距A端为 例3 在核电站的反应堆中 是靠熔化的钠来传递核燃料棒产生的热量的 抽动液态钠的 泵 的传动机械部分不允许和钠接触 因此常使用一种称为 电磁泵 的机械 图所示这种 泵 的结构 N S为磁铁的两极 c为放在磁场中的耐热导管 熔融的钠从其中流过 v为钠液的流动方向 要使钠液加速 加在导管中钠液的电流方向应为A 由下流向上 B 由上流向下 a C 逆着v方向 b D 顺着v方向 a A 例4 照明电路中 为了安全 一般在电能表后面电路上安接一漏电保护器 如图所示 当漏电保护器的ef两端未接有电压时 脱扣开头K能始终保持接通 当ef两端有一电压时 脱扣开关K立即断开 下列说法错误的是A 站在地面上的人触及b线时 单线接触电 脱扣开关会自动断开 即有触电保护作用B 当用户家的电流超过一定值时 脱扣开关会自动断开 即有过流保护作用C 当相线和零线间电压太高时 脱扣开关会自动断开 即有过压保护作用D 当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时 双线触电 脱扣开关会自动断开 即有触电保护作用 BCD 例5 有一质量不计的小桶 用它入10米深的井下装满10kg水后 用绳匀速拉到井口 由于桶是漏水的 桶在上升过程中平均每升高1m就会漏掉1kg水 问 将这桶水从井底提升到井口的过程中 绳的拉力所做的功为多少 解 设想用一个同样的桶B挂在桶A的下面 这样桶A漏出的水完全盛在桶B中 这样两桶水的总质量不变 当桶到达井口时 小桶A恰好为空桶 而小桶B恰好有10kg水 根据对称性 显然绳子对两桶做功一样多 且力为恒力 F mg 10 9 8 98 N 设对每个桶做功W 则有 2W Fs W Fs 98 10 490 J 即绳子拉力对桶做功为490J 例6 三根长度均为L 2m的质量均匀的直杆 构成一正三角形框架ABC C点悬挂在一光滑水平转轴上 整个框架可绕轴转动 杆AB是一导轨 一电动玩具松鼠可在导轨上运动 如图 现观察到松鼠正在导轨上运动 而框架却静止不动 试论证 松鼠的运动应是一种什么样的运动 B 解 对杆而言 由力矩平衡条件得 mgX F Lsin600 其中X为松鼠离开AB中心的距离 F为松鼠对杆的作用力 则 则杆对松鼠的作用力 KX 即松鼠做简谐振动 振幅为L 2 例7 A B C三只小狗同时从边长为L的正三角形顶点A B C出发 以相同的速率V运动 运动中始终保持A朝着B B朝着C C朝着A 试问经过多长时间三只狗相遇 每只狗跑了多长路程 解 据题意知三只小狗都作等速率曲线运动 而且任一时刻三只小狗都分别位于一个正三角形的三个顶点上 这样可依次作出以后每经过 t 以三只狗为顶点组成的正三角形A1B1C1 A2B2C2 A3B3C3 设正三角形的边长分别为L1 L2 L3 现把从开始到相遇的时间t分成n个微小时间元 t t 0 在每个 t内A B C的速度方向及第一个 t末三只狗的位置A1 B1 C1如图所示 显然当Ln 0时 三只狗相遇 由上分析并根据小量近似有 L1 L AA1 BB1cos600 L 3 2V t L2 L1 3 2V t L 2 3 2V t L3 L2 3 2V t L 3 3 2V t Ln L n 3 2V t 而n t t Ln 0 L 3 2V t 0 即t 2L 3V 每只狗跑的路程为 S V t 2L 3 例8 在某市区内 一辆小汽车在公路上以速度v1向东行驶 一位游客正由南向北从斑马线上横过马路 汽车司机发现游客途经D处时 经过0 7s作出反应紧急刹车 但仍将正步行至B处的游客撞伤 该汽车最终在C处停下 如图所示 为了判断汽车司机是否超速行驶以及游客横穿马路的速度是否过快 警方派一警车以法定最高速度vm 14 0m s行驶在同一马路的同一地段 在肇事汽车的起始制动点A紧急刹车 经14 0 后停下来 在事故现场测得 17 5 14 0 2 6 肇事汽车的刹车性能良好 问 1 该肇事汽车的初速度vA是多大 2 游客横过马路的速度是多大 解析 1 警车和肇事汽车刹车后均做匀减速运动 其加速度大小 与车质量无关 可将警车和肇事汽车做匀减速运动的加速度a的大小视作相等 对警车 有vm2 2as 对肇事汽车 有vA2 2as 则 故m s 2 对肇事汽车 由v02 2as s得vA2 vB2 17 5 14 0 14 0 故肇事汽车行至出事点 的速度为 14 0m s 肇事汽车从刹车点到出事点的时间 t1 2 vA vB 1s 又司机的反应时间t0 0 7s 故游客横过马路的速度 v t0 t1 2 6 0 7 1 1 53m s 例9 若近似地认为月球绕地球公转的轨道与地球绕太阳公转的轨道在同一平面内 且均为正圆 又知这两种转动同向 月相变化的周期为29 5天 求 月球绕地球转一周所用的时间 解析 地球绕太阳公转每天的角速度 2 365 取回归年365天 从上次满月到下次满月地球公转了 角 用了29 5天 所以 29 5 2 365 29 5 天 月球在两满月之间转过 2 用了29 5天 所以月球每天的角速度 根据周期公式T 2 即月球3600除以每天角速度所花的时间 得 T 2 因为 2 365 29 5所以T 27 3天 例10 据报道 我国航天员在俄国训练时曾经 在1 5万米高空 连续飞了10个抛物线 俄方的一个助理教练半途就吐得一塌糊涂 我们的小伙子是第一次做这种实际飞行实验 但一路却神情自若 失重时都纷纷飘起来 还不断做着穿 脱宇航服等操作 设飞机的运动轨迹是如图所示的一个抛物线接着一段120度的圆弧再接着一个抛物线 飞机的最大速度是900km h 在圆弧段飞机速率保持不变 被训航天员所能承受的最大示重是8g 求 1 在这十个连续的动作中被训航天员处于完全失重状态的时间是多少 2 圆弧的最小半径是多少 实际上由于飞机在这期间有所调整和休息 所花总时间远大于这个时间 约是一小时 3 完成这些动作的总时间至少是多少 4 期间飞机的水平位移是多少 提示 抛物线部分左右对称 上升阶段和下降阶段时间相等 水平位移相等 加速度相同 飞机在抛物线的顶端时速度在水平方向 取g 9 75m s2 解 1 在飞机沿着抛物线运动时被训人员处于完全失重状态 加速度为g抛物线的后一半是平抛运动在抛物线的末端飞机速度最大 为v 250m s竖直方向的分量vy 250cos300 216 5m s水平方向的分量vx 250sin300 125m s平抛运动的时间t vy g 22 2s水平方向的位移是s vxt 2775m被训航天员处于完全失重状态的总时间是t总 10 2t 444s 2 T mg mv2 r由题意得T 8mg r v2 7g 915 7m 3 每飞过一个1200的圆弧所用时间t 2 r v 3 7 67s t总 10t t总 76 7 444 520 7s 4 s总 20s 10 2rsin600 55500 15859 71359m 例11 阅读下列信息 并结合该信息解题 1 开普勒从1609年 1619年发表了著名的开普勒行星运动三定律 其中第一定律为 所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动 太阳在这个椭圆的一个焦点上 第三定律 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等 实践证明 开普勒三定律也适用于其他中心天体的卫星运动 从地球表面向火星发射火星探测器 设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动 火星轨道半径Rm为地球轨道半径R 的1 500倍 简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行 第一步 在地球表面用火箭对探测器进行加速 使之获得足够动能 从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的人造行星 第二步 在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机 在短时间内对探测器沿原方向加速 使其速度数值增加到 1 840 1 400 适当值 从而使得探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两端相切的半个椭圆轨道正好射到火星上 当探测器脱离地球并沿地球公转轨道稳定运行后 在某年3月1日零时测得探测器与火星之间的角距离为600 如图所示 问应在何年何月何日点燃探测器上的火箭发动机方能使探测器恰好落在火星表面 时间计算仅需精确到日 已知地球半径为 Re 6 4 10 m 解 从题意 从地面向火星发射火星探测器的两个步骤 表明 为使探测器落到火星上 必须选择适当时机点燃探测器上的发动机 使探测器沿椭圆轨道到达火星轨道的相切点 同时 火星也恰好运行到该点 为此必须首先确定点燃时刻两者的相对位置 因探测器在地球公转轨道运行周期Td与地球公转周期Te相等 Td e 365天 则探测器在点火前绕太阳转动角速度 d e 3600 365 0 9860 天 由题中开普勒第三定律得探测器在椭圆轨道上运行周期 365 1 400天 510天 因此 探测器从点火到到达火星所需时间 255天 火星公转周期 Tm e 365 1 840天 671天 火星绕太阳转动的角速度 m 3600 671 0 5370 天 由于探测器运行至火星需255天 在此期间火星绕太阳运行的角度 1 mt 0 537 255 1370 即 探测器在椭圆轨道近日点点火时 火星在远日点的切点之前1370 也就是点燃火箭发动机时 探测器与火星角距离应为 2 1800 1 430 已知某年3月1日零时 探测器与火星角距离为600 火星在前 探测器在后 为使其角距离变为 2 430 必须等待t 时间 则 dt mt 600 430 170 所以 故点燃发动机时刻应为当年3月1日后38天 即4月7日 例12 由于受地球信风带和盛西风带的影响 在海洋中形成一种河流称为海流 海流中蕴藏着巨大的动力资源 据统计 世界大洋中所有海洋的发电能力达109kW 早在19世纪法拉第就曾设想 利用磁场使海流发电 因为海水中含有大量的带电离子 这些离子随海流做定向运动 如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转 便有可能发出电来 目前 日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机 如图所示为一磁流体发电机的原理示意图 上 下两块金属板M N水平放置浸没在海水里 金属板面积均为S 1 103m2 板间相距d 100m 海水的电阻率 0 25 m 在金属板之间加一匀强磁场 磁感应强度B 0 1T 方向由南向北 海水从东向西以速度v 5m s流过两金属板之间 将在两板之间形成电势差 1 达到稳定状态时 哪块金属板的电势较高 2 由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少 3 若用此发电装置给一电阻为20 的航标灯供电 则在8h内航标灯所消耗的电能为多少 解 1 由左手定则得 N板电势较高 2 当海水中流动的带电离子进入磁场后 将在两板之间形成电势差 当所受到的电场力F与洛伦兹力f相平衡时达到稳定状态 即 内阻 代入数据得电动势E 50V 内阻r 0 025 3 消耗的电能W I2Rt 电路中的电流 由 式及代入有关数据得W 3 6 106J 例13 示波管 电视机显像管 电子显微镜中常用到一种叫静电透镜 它可以把电子聚焦在中心轴上的一点F 静电透镜的名称由此可来 它的结构如图所示 K为平板电极 G为中央带圆孔的另一平行金属板 现分别将它们的电势控制在一定数值 图中的数据的单位为V 其中K板的电势为120V G板的电势为30V 根据由实验测得的数据 在图中画出了一些等势面 从图中可知G板圆孔附近的等势面不再是平面 而是向圆孔的右侧凸出来的曲面 所以圆孔附近右侧的电场不再是匀强电场 问 1 你能画出电场线的大致分布吗 2 分析静电透镜为何对K电极出发的电子束有会聚作用 3 一个电子自K电极以一定的速度出发 运动到F点 电势为30 1V 的过程中 电子的加速度如何变化 电场力做了多少功 电势能改变多少 设电子电量e 1 6 10 19C 解 1 由电场线垂直于等势线的特征 电场线的大致分布如图所示 2 假设由电极K水平向右发射的电子束穿出圆孔后 运动到电场中的A B两点 A B两点的电场方向放大至如下图所示 而电子受到的电场力F与电场方