高考物理一轮复习 第2部分 专题8 第3讲　计算题突破课件.ppt

第3讲 计算题突破 随着试题量的减少 广东物理高考越来越突出主干知识的考查 高中物理主干知识主要有 牛顿运动定律 匀变速直线运动规律 万有引力定律 匀速圆周运动及其向心力 平抛运动 电磁感应定律 带电粒子在匀强电场中的运动 带电粒子在匀强磁场中的运动 动量守恒定律 动能定律 机械能守恒定律 能量守恒等 理综物理考题有两道计算题 其中一道是力学综合题 一道是电学综合题 广东理综2010年第一道考查力学 第 二道考查电学 考题总体难度较低 对尖子生的甄别性不高 而物理最能甄别考生能力的就是力学综合题 于是2011年考题刚好出现位置调转 把力学综合题作为了压轴题考查 这两年计算题考查的知识点保持稳定 力学综合题主要涉及功能关系 动量守恒 圆周运动等主干知识 电学综合题主要考查带电粒子在磁场中的运动 只不过2011年的考题多考查了加速电场 对2012年计算题的预测 第一道很有可能考电磁感应综合问题 还可能会结合安培力来考查 第二道则仍然可能是动量与能量方面的力学综合题 甚至还有可能参入电场或 者磁场一起来考查 压轴题会设多个小问 设三个小问的可能性最大 前两问难度不会太大 第三问一定是为极少数物理尖子生而设置 由于命题有一定的偶然性 希望考生在心理上有所准备 复习时应该把高中物理主干知识的计算题都弄透彻 还要能灵活地把几部分知识综合起来解题 另外 由于时间限制 物理科所承载的 应用数学处理物理问题的能力 考查肯定会受到削弱 计算题和实验题可以肯定不会有烦琐的数学运算 转而考查一些在物理中常用的基础数学工具 如 图象 三角函数 简单几何关系等 一 斜面问题 斜面模型是中学物理最常见的模型之一 各级各类考题都会出现 涉及的内容有力学 电学等 相关方法有整体与隔离法 极值法 极限法等 是属于考查考生分析 推理能力的模型之一 在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题 思维发散 1 求解以下各类斜面问题 有一如图8 3 1所示的斜面装置 图8 3 1 1 一个质量为m的滑块沿倾角为 的光滑斜面m由静止自由下滑 如图8 3 1所示 斜面m静止不动 重力加速度为g 则滑块下滑的加速度为多少 答案 gsin 2 若斜面不光滑 滑块与斜面之间的动摩擦因数为 其他条件不变 则滑块下滑的加速度为多少 答案 g sin cos 3 若滑块能沿倾角为 的斜面匀速下滑 则m与m之间 的动摩擦因数 为多少 答案 tan 4 自由释放的滑块在斜面上 其他条件同 2 则 静止或匀速下滑时 斜面m对水平地面的摩擦力为 地面对斜面的支持力n m m g 填 或 零 右 左 加速下滑时 斜面对水平地面的静摩擦力水平向 地面对斜面的支持力n m m g 减速下滑时 斜面对水平地面的静摩擦力水平向 地面对斜面的支持力n m m g 5 若给质量为m的滑块一个沿斜面向上的初速度v0 让其从底部沿斜面滑行 斜面足够长 且滑块与斜面之间的动摩擦因数为 则滑块运动的加速度为多少 滑块运动到最高点所需要的时间为多少 滑块上滑的最大高度又为多少 6 对于 5 如果把斜面改为水平面 可以理解为倾角 0 的斜面 其他条件不变 则滑块的加速度为多少 滑块停下来所需要的时间为多少 此时滑块的位移为多少 7 如图8 3 2所示 m能在光滑斜面上与m保持相对静止并一起向右匀加速运动 则m的加速度为多少 图8 3 2 答案 gtan 8 在倾角为 的足够长的斜面上以速度v0平抛一小球 如图8 3 3所示 则小球落到斜面上的时间t为多长 小球在斜面上的抛出点和落点之间的距离多大 落到斜面上时速度的方向与水平方向的夹角 与斜面倾角 之间存在什么样的关系 图8 3 3 9 同第 1 小题所述 但若小滑块带正电 带电量为q 且整个装置置于垂直纸面向外的磁感强度为b的匀强磁场中 则滑块开始做什么样的运动 从静止开始运动到离开斜面 足够长 所用时间为多少 沿斜面下滑的距离有多长 10 同第 2 小题所述 但若小滑块带负电 带电量为q 且整个装置置于水平向左且电场强度为e的匀强电场中 则要使滑块能够在斜面上由静止开始下滑 需要满足什么样的条件 若能下滑 且在斜面上滑行了l长的距离 则滑块做什么样的运动 用了多长时间 此时滑块的速度为多大 11 如图8 3 4所示 各接触面均光滑时 斜面m底边的长度为l 在小球m从斜面顶端滑下的过程中 则斜面后退的位移s为多大 图8 3 4 答案 mlm m 用动量守恒定律解答 12 在如图8 3 5所示 两根足够长的直金属导轨mn pq平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 两导轨间距为l m p两点间接有阻值为r的电阻 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上 并与导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场方向垂直斜面向上 导轨和金属杆的电阻以及它们之间的摩擦都可忽略 让ab杆沿导轨由静止开始下滑 则在加速下滑过程中 当ab杆的速度大小为v时 ab杆中的电流为多大 其加速度的大小为多少 在下滑过程中 ab杆可以达到的速度最大值为多大 若ab杆达到最大速度时在斜面上滑行的距离为s 则整个过程中产生的焦耳热为多少 图8 3 5 二 叠加体模型 叠加体模型在历年的高考中频繁出现 一般需求解它们之间的摩擦力 相对滑动路程 摩擦生热 多次作用后的速度变化等 另外广义的叠加体模型可以有许多变化 涉及的问题更多 如2010年高考天津卷第10题 宁夏卷第20题 山东卷第24题 2011年高考全国卷的第15题 北京卷第24题 江苏卷第6题 四川卷第25题等 叠加体模型有较多的变化 解题时往往需要进行综合分析 下列这几个典型的情境和结论需要熟记和灵活运用 思维发散 2 质量为m的长木板b静止放在水平地面上 质量为m的小物块a 可视为质点 叠放在长木板b上 试根据下面不同条件进行分析和解题 1 如图8 3 6 a以水平初速v0冲上木板b 并恰好不从b木板上掉下 已知a b间的动摩擦因数为 地面光滑 求这一过程中 图8 3 6 a b各自做什么样的运动 加速度分别为多少 方向如何 a滑到b的右端时速度为多少 物块a的动能减少了多少 答案 a做匀减速直线运动 b做匀加速直线运动 木板b的动能增加了多少 系统机械能的减少量为多少 a b各自的位移为多少 系统产生了多少热量 长木板有多长 推广 类似这样的物理模型有 子弹打木块模型 小球在弧形光滑轨道上滑动 小车上单摆的摆动过程 一静一动的同种电荷追碰运动等 2 如图8 3 7 地面光滑 a静止放在b最左端 现用一水平向右的恒力f作用在a上 使a从静止开始做匀加速直线运动 已知a b间的动摩擦因数为 木板b长度为l 当a滑到b的最右端时木板b运动的位移为x 则这一过程中 图8 3 7 a b受到的摩擦力的方向是什么 各自做什么样的运动 答案 a受到b所给的水平向左的摩擦力 b受到a所给的水平向右的摩擦力a b都做匀加速直线运动 a b的加速度分别为多少 方向如何 摩擦力对a做的功为多少 合外力对a做的功为多少 答案 mg x l f mg x l 摩擦力对b做的功为多少 合外力对b做的功为多少 答案 mgx mgx a到达b最右端时 a b具有的动能分别为多少 答案 f mg x l mgx a b组成的系统产生了多少内能 答案 mgl 要使a b相对滑动 外力f至少为多大 3 如图8 3 8 质量为m的平板车b左端放有质量为m的物块a 看成质点 a与b之间的动摩擦因数 0 5 开始时a和b以v0 6m s的速度向右在光滑水平面上前进 并使车b与墙发生正碰 设碰撞时间及短 且碰撞后车b的速率与碰前的相等 车身足够长 要使物块a不能与墙相碰 取g 10m s2 图8 3 8 以下 小问的前提条件是 m 2kg m 1kg 第一次碰以后的运动过程中 谁会反向运动 a b各自做什么运动 最终运动情况怎样 小车能否第二次与墙发生碰撞 答案 a反向 a先做匀减速直线运动 然后反向做匀 加速直线运动 b一直做匀速减直线运动 达到共同速度后 小车不能与墙发生第二次 最终a b一起向左做匀速运动碰撞 求第一次碰后a b能再次达到的共同速度和此时a在b上滑行的距离 以下 小问的前提条件是 m 1kg m 2kg 第一次碰以后运动的过程中 谁会反向运动 a b各自做什么运动 最终运动情况怎样 小车能否第二次与墙发生碰撞 答案 b反向 a一直做匀速减直线运动 b先做匀减 速直线运动 然后反向做匀加速直线运动 达到共同速度后最终a b一起向右做匀速运动 然后再次碰墙 碰后运动情况和第一次碰一样 但小车离开墙的最大距离越来越短 经过无数次碰墙后 最终小车靠墙停下来 小车肯定能与墙发生第二次碰撞 求第一次碰后b离开墙的最大距离 答案 1 8m 若能再次碰墙 试判断小车b第二次碰墙前是否与a达到共同速度 为使物块始终不会滑出平板车右端 平板车至少多长 三 含弹簧的物理模型 纵观历年的高考试题 和弹簧有关的物理试题占有相当大的比重 高考命题常以弹簧为载体设计出各类试题 这类试题涉及静力学问题 动力学问题 动量守恒和能量守恒问题 振动问题 功能问题等 几乎贯穿了整个力学的知识体系 为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法 现将有关弹簧问题分类进行剖析 对于弹簧 从受力角度看 弹簧上的弹力是变力 从能量角度看 弹簧是个储能元件 因此 弹簧问题能很好地考查学生的综合分析能力 备受高考命题老师的青睐 题目类型有 静力学中的弹簧问题 动力学中的弹簧问题 与动量和能量有关的弹簧问题 思维发散 3 求解以下各类弹簧类问题 1 如图8 3 9所示 四个完全相同的弹簧都处于水平位置 它们的右端受到大小皆为f的拉力作用 而左端的情况各不相同 中弹簧的左端固定在墙上 中弹簧的左端受大小也为f的拉力作用 中弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端拴一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧的质量都为零 以l1 l2 l3 l4依次表示四个弹簧的伸长量 则四者关系是 图8 3 9 解 当弹簧处于静止 或匀速运动 时 弹簧两端受力大小相等 产生的弹力也相等 用其中任意一端产生的弹力代入胡克定律即可求形变 当弹簧处于加速运动状态时 以弹簧为研究对象 由于其质量为零 无论加速度a为多少 仍然可以得到弹簧两端受力大小相等 由于弹簧弹力f弹与施加在弹簧上的外力f是作用力与反作用的关系 因此 弹簧 的弹力也处处相等 与静止情况没有区别 在题目所述四种情况中 由于弹簧的右端受到大小皆为f的拉力作用 且弹簧质量都为零 根据作用力与反作用力的关系 弹簧产生的弹力大小皆为f 又由四个弹簧完全相同 根据胡克定律 它们的伸长量皆相等 即l1 l2 l3 l4 2 如图8 3 10所示 两木块a b的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 两弹簧分别连接a b 整个系统处于平衡状态 现缓慢向上提木块a 直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零 则在此过程中a和b的重力势能共增加了多少 图8 3 10 解 取a b以及它们之间的弹簧组成的整体为研究对象 则当下面的弹簧对地面的压力为零时 向上提a的力f恰好为 f m1 m2 g 设这一过程中上面和下面的弹簧分别伸长x1 x2 如图 63所示 由胡克定律得 图63 3 一弹簧秤秤盘的质量m1 1 5kg 盘内放一质量m2 10 5kg的物体p 弹簧的质量不计 其劲度系数k 800n m 整个系统处于静止状态 如图8 3 11所示 现给p施加一个竖直向上的力f 使p从静止开始向上做匀加速直线运动 已知在最初0 2s内f是变化的 在0 2s后是恒定的 求f的最大值和最小值 取g 10m s2 图8 3 11 4 如图8 3 12所示 用轻弹簧将质量均为m 1kg的物块a和b连接起来 将它们固定在空中 弹簧处于原长状态 a距地面的高度h1 0 90m 同时释放两物块 a与地面碰撞后速度立即变为零 由于b压缩弹簧后被反弹 使a刚好能离开地面 但不继续上升 若将b物块换为质量为2m的物块c 图中未画出 仍将它与a固定在空中且弹簧处于原长 从a距地面的高度为h2处同时释放 c压缩弹簧被反弹后 a也刚好能离开地面 已知弹簧的劲 度系数k 100n m 求h2的大小 图8 3 12 5 用轻弹簧相连的质量均为2kg的a b两物块都以v 6m s的速度在光滑的水平地面上运动 弹簧处于原长 质量为4kg的物块c静止在前方 如图8 3 13所示 b与c碰撞后粘在一起运动 则在以后的运动中 当弹簧的弹性势能最大时 物体a的速度为多大 弹簧弹性势能的最大值是多少 a的速度方向有可能向左吗 为什么 图8 3 13 根据能量守恒定律可知 e e是不可能的 所以a 不可能向左运动 四 传送带问题 皮带传送类问题在现代生产生活中的应用非常广泛 这类问题中物体所受的摩擦力的大小和方向 运动性质都具有变化性 涉及力 相对运动 能量转化等各方面的知识 能较好地考查学生分析物理过程及应用物理规律解答问题的能力 思维发散 4 求解以下各类传送带问题 1 如图8 3 14所示 长为l的传送带ab始终保持速度为v0的水平向右的速度运动 今将一与皮带间动摩擦因数为 质量为m的滑块c 视为质点 轻放到a端 求 前提条件 l 3 6m v0 5m s m 1kg 0 5 g 取10m s2 图8 3 14 滑块c由a运动到b做什么样的运动 运动时间tab 为多少 解 先做匀加速直线运动 后做匀速运动 运动时间tab 为1 22s 在tab时间内 滑块c和传送带的位移分别是多少 滑块c相对于传送带的位移是多少 解 滑块c和传送带的位移分别是3 6m 6 1m 滑块 c相对于传送带的位移是2 5m 滑块c由a运动到b 摩擦力对滑块c和传送带做的功分别是多少 从功是能量转化的量度来看 它们各自的物理意义又是什么 解 摩擦力对滑块c做的功是12 5j 物理意义是做功使滑块的动能增加了12 5j 摩擦力对传送带做的功是 25j 物理意义是做功消耗了传送带25j的能量 转化成滑块12 5j的动能和系统12 5j的摩擦热 传送带的电机因放上物体而多做的功为多少 滑块c 和传送带之间由于摩擦产生多少热量 解 传送带的电机因放上物体而多做的功为25j 滑块 c和传送带之间由于摩擦产生12 5j的热量 2 如图8 3 15所示 一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向传动 传送带右端一与传送带等高的光滑水平面上 一物体以恒定的速率v2沿直线向左滑向 传送带后 经过一段时间又返回光滑水平面 求返回到光滑 水平面时的速率v2 图8 3 15 解 滑块向左运动时所受滑动摩擦力必然是向右 返回时开始阶段滑块速度小于传送带速度 所受摩擦力仍向右 滑块向右加速 若它能一直加速到右端 速度v2 v2 前提是传送带速度一直大于滑块速度 即v1 v2 v2 若v1 v2 则返回加速过程中 到不了最右端滑块速度就与传送带速度相等了 之后以v1速度匀速到达右端 即v1 v2时 v2 v1 3 如图8 3 16所示 倾角为 的传送带 以v0的恒定速度按图示方向匀速运动 已知传送带上下两端相距l 现将一与传送带间动摩擦因数为 的滑块a轻放于传送带上端 求a从上端运动到下端的时间t 无需写出具体表达式 图8 3 16 4 如图8 3 17所示 ab是一段位于竖直平面内的光滑轨道 高度为h 末端b处的切线方向水平 一个质量为m的小物体p从轨道顶端a处由静止释放 滑到b端后飞出 落到地面上的c点 轨迹如图中虚线bc所示 已知它落地时相对于b点的水平位移oc l 现在轨道下方紧贴b点安一水平传送带 传送带的右端与b距离为l 2 当传送带静止时 让p再次从a点由静止释放 它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出 仍然落在地面的c点 求p与传送带之间的动摩擦 因数 图8 3 17 五 碰撞和 类碰撞 问题 碰撞问题是历年高考试题的重点和热点 同时它也是同学们学习的难点 它所反映出来的物理过程 状态变化及能量关系 能够全方位地考查考生的理解能力 逻辑思维能力及分析推理能力 高考中考查的碰撞问题 碰撞时间极短 位移为零 碰撞过程遵循动量守恒定律 碰撞是一个十分重要的物理模型 其特点是 作用时间极短 动量守恒性 动能不增 思维发散 5 已知a b两个钢性小球质量分别是m1 m2 小球b静止在光滑水平面上 a以初速度v0与小球b发生碰撞 1 若两球发生的碰撞是弹性碰撞 求碰撞后小球a的速度v1和物体b的速度v2 并从下面五个前提条件对两球碰后情景进行讨论 m1 m2 m1 m2 m1 m2 m1 m2 m1 m2 解 取小球a初速度v0的方向为正方向 因发生的是弹性碰撞 碰撞前后动量守恒 动能不变 有 m1v0 m1v1 m2v2 讨论 当m1 m2时 v1 0 v2 v0 显然碰撞后a静止 b以a的初速度运动 两球速度交换 并且a的动能完全传递给b 因此m1 m2也是动能传递最大的条件 当m1 m2时 则v1 0 0 v2 v0 即物体a反向运动 物体b以小于v0的速度向前运动 当m1 m2时 v1 v0 v2 0即物体a以原来大小的速度弹回 而物体b不动 a的动能完全没有传给b 因此m1 m2是动能传递最小的条件 以上弹性碰撞以动撞静的情景可以简单概括为 质量 等大小 速度和动能 交换了 小撞大 被弹回 大撞小 同向跑 2 若两球发生的碰撞是完全非弹性碰撞 即碰撞后小球a b粘在一起 求碰后的共同速度以及这一过程中损失的机械能 3 若m1 m2 求碰撞后小球a和b的速度的取值范围 图8 3 18 解 一般的碰撞是介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞的情 形 它们的速度一定介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间 因此碰撞后小球a和b的速度的取值范围是 推广 碰撞模型的应用不仅仅局限于碰撞 还应包括类似碰撞的模型 即 类碰撞 因此我们应广义地理解碰撞模型 弹性碰撞这一模型的关键是抓住系统碰撞前后动量守恒 系统机械能守恒 动能不变 具备了这一特征的物理过程 可理解为弹性碰撞 完全非弹性碰撞这一模型的关键就是碰撞后具有共同速度 且遵循动量守恒 但此时损失的机械能最大 图8 3 19中所反应的情景都可以归结为碰撞模型 图8 3 19 六 带电粒子在电场和磁场中运动问题 以带电粒子在电场和磁场中的运动为题材的物理题是高考的热点 每年的高考试卷都有此类题 并且多是大型计算题 综合题 以带电粒子在电磁场中的运动为题材的物理题 能考查电场 电场力 加速度 速度 位移 匀速运动 匀加速运动及磁场 洛伦兹力 圆周运动 向心力 向心加速度 线速度 角速度以及几何作图 数学演算等很多知识点 所以 以带电粒子在电磁场中的运动为题材的物理题容易命制综合题 下面通过题目探讨以带电粒子在电磁场中的运动为题材的物理题的命题规律和解题方法 思维发散 6 如图8 3 20所示 离子发生器发射出一束质量为m 电荷量为q的离子 从静止经加速电压u1进行加速 图8 3 20 1 求经电场加速后获得速度v0的大小 2 若经电压加速后 离子沿垂直于电场线方向从两板左侧中点a水平射入电压u2的偏转电场 已知平行板长为l 两板间距离为d 求 离子离开电场前在偏转电场中的运动时间t 解 由于偏转电场是匀强电场 所以离子的运动类似平 抛运动 即 水平方向为速度为v0的匀速直线运动 竖直方 向为初速度为零的匀加速直线运动 离子在偏转电场中受到的电场力的大小f 离子在偏转电场中的加速度 离子在离开偏转电场时的纵向速度vy 离子在离开偏转电场时的速度v的大小 离子在离开偏转电场时的偏移量y 离子离开偏转电场时的偏转角 的正切值tan 证明离子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心o点 图64 要使离子能穿出电场区域 则求两板间所加偏转电压u的范围 若放置一足够大 与两板右侧相距b的竖直屏 求粒子可能到达屏上区域的长度 3 若经电压加速后 离子从a点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中 电子离开磁场时的位置p偏离入射方 图8 3 21 离子在磁场中做圆周运动的轨迹半径 匀强磁场的磁感应强度 离子在磁场中做圆周运动的周期 离子在磁场中的运动时间 离子出磁场时速度偏转的角度 的正切值tan 4 若经电压加速后 离子沿半径方向进入一半径为r 磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域 离开磁场后离子将击中屏幕的n点 如图8 3 22所示 已知m点为屏幕的中心 磁场区域的圆心o在am的连线上 o点与m点的距离为l 求 图8 3 22 离子在磁场中做圆周运动的轨迹半径 离子在磁场中做圆周运动的周期 离子在磁场中的运动时间 离子出磁场时速度偏转的角度 的正切值tan 离子击中的n点与屏幕中心m点的距离 离子从进入圆形磁场到击中屏幕的总时间 解 图8 3 23 1 要使离子流穿过电磁场区域而不发生偏转 电场强度 的方向如何 离子流的速度多大 解 电场方向竖直向下 与磁场构成粒子速度选择器 离子运动不偏转 则 qe qbv解得 v 2 107m s 2 在离电磁场区域右边界d 0 4m处有与边界平行的平直荧光屏 若撤去电场 离子流击中屏上a点 若撤去磁场 离子流击中屏上b点 求ab间的距离 解得 r 0 4m 图65 离子离开磁场区域边界时 如图65甲所示 偏转角 解 撤去电场 离子在磁场中做匀速圆周运动 所需向 心力为洛伦兹力 于是 得 30 偏转距离y1 r rcos 解得 y1 0 05m 离开磁场后离子做匀速直线运动 总的偏转距离为y y1 dtan 解得 y 0 28m 若撤去磁场 离子在电场中做匀变速曲线运动 七 电磁感应综合问题 电磁感应是每年高考考查的重点内容之一 电磁学与电磁感应的综合应用是高考热点 往往由于其综合性较强 在选择题与计算题都可能出现较为复杂的试题 电磁感应的综合应用主要体现在与电学知识的综合 以 导轨 导体棒 模型为主 充分利用电磁感应定律 楞次定律 安培力 直流电路知识 磁场知识等多个知识点 可能以图象的形式进行考查 也可能是求解有关电学的一些物理量 如电量 电功率或电热等 同时在求解过程中通常也会涉及力学知识 如物体的平衡条件 运动最大速度求解 牛顿运动定律 动能定理 动量守恒定理 双导体棒 及能量守恒等知识点 思维发散 8 求解下列各类电磁感应问题 1 如图8 3 24所示 在一磁感应强度b 0 5t的匀强磁场中 垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h 0 1m的平行金属导轨mn和pq 导轨电阻忽略不计 在两根导轨的端点n q之间连接一阻值的电阻r 0 3 导轨上跨放着一根长为l 0 2m 每米长电阻r 2 0 m的金属棒ab 金属棒与导轨正交放置 交点为c d 当金属棒在水平拉力作用下以速度v 4 0m s向左做匀速运动时 试求 图8 3 24 电阻r中的电流强度大小和方向 使金属棒做匀速运动的拉力 金属棒ab两端点间的电势差 回路中的发热功率 解 金属棒向左匀速运动时 等效电路如图66所示 在闭合回路中 金属棒cd部分相当于电源 内阻rcd hr 电动势ecd bhv 图66 2 如图8 3 25所示 ab cd是两根足够长的固定平行金属导轨 两导轨间的距离为l 导轨平面与水平面间的夹角为 在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场 磁感应强度为b1 在导轨的ac端连接一个阻值为r的电阻 一根质量为m 垂直于导轨放置的金属棒ab 从静止开始沿导轨下滑 已知金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为 导轨和金属棒的电 阻都不计 图8 3 25 请分析金属棒运动情况 并求此过程中金属棒ab的 最大速度 解 运动情况分析 金属棒ab沿导轨加速下滑 感应电动势增大 感应电流增大 导体在磁场中所受安培力变大 合外力减小 加速度减小 a 0时 v最大 金属棒ab下滑时因切割磁感线 产生感应电动势 根 据法拉第电磁感应定律可得 e b1lv 闭合电路acba中将产生感应电流 根据闭合电路欧姆定律可得 i e r 根据右手定则可判定感应电流方向为 图67 若金属棒ab从静止开始沿导轨下滑到速度最大时 通过的位移为x0 能否求出在此过程中通过电阻r的电荷量为多少 如果能 请求出电荷量q 如果不能 请说明原因 解 能求出通过电阻r的电荷量 金属棒ab下滑过程 中虽然做变加速运动 但计算电荷量应该用感应电流的平均 值来计算 由法拉第电磁感应定律得 平均感应电动势e 若金属棒ab从静止开始沿导轨下滑到速度最大时 通过的位移为x0 能否求出在此过程中安培力对金属棒ab所做的功 如果能 请求出安培力所做的功wa 如果不能 请说明原因 图8 3 26 在前t0时间内线圈中产生的电动势 在前t0时间内线圈的电功率 求t0的值 解 分析线圈受力可知 当细线松弛时有 4 如图8 3 27所示 两根平行金属导轨端点p q用电阻可忽略的导线相连 两导轨间的距离l 0 20m 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度b与时间t的关系为b kt 比例系数k 0 020t s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨垂直 在t 0时刻 导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为r0 0 10 m 导轨的金属杆紧靠在p q端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动 求 在t 6 0s时 金属杆所受的安培力 图8 3 27 高考物理计算题答题技巧 物理计算题的特点 一般文字叙述量较大 涉及物理过程较多 所给物理情境较复杂 物理模型较模糊甚至很隐蔽 运用的物理规律较多 题目的分值较重 物理计算题对学生的能力考查较全面 它不仅能很好地考查学生对物理概念 物理规律的理解能力和根据已知条件及物理事实对物理问题进行逻辑推理和论证的能力 而且还能更有效地考查学生的综合分析能力及应用数学方法处理物理问题的能力 因此计算题的难度较大 对学生的要求较高 要想解答好计算题 除了需要扎实的物理基础知识外 还需要掌握一些有效规范的答题技巧 1 审题的规范化 审题是对题目进行分析 综合 寻求解题思路和方法的过程 所以审题规范是正确解答物理题的前提条件 一些考生往往会出现见到试题不知如何下手 找不到切入点 想到哪就写到哪儿的情况 其原因就是不知道怎样去审题 没有一个基本的审题程序 审题过程主要包括以下几个方面 明确物理状态和过程 明确条件和目标 确定解题思路和方法 2 语言表达的规范化 语言表达规范化要求考生用物理语言来描述相应的物理过程 物体的运动状态 受力情况 能用精准的语言描述实验的操作步骤 描述实验结论等 语言表达的规范化还体现在必要的文字说明上 这是考生常常容易忽视的地方 必要的文字说明是保证题目完整解答不可缺少的文字表述 它能使解题思路表达得清楚明了 解答有据 流畅完美 具体来说计算题规范化表述过程常包括以下几个方面 1 明确研究对象 个体还是系统 2 根据题意准确画出受力图 运动示意图 电路图等有 关图象 3 要指明物理过程及始末状态 包括其中的隐含条件或 临界状态 4 指明要选取的正方向或零位置 5 物理量尽量用题目中给定的符号 需自设的物理量 包括待求量 中间过度量 要说明其含义 6 要指明所用物理公式的名称 条件和依据 并用相关词语来表达 如 由 定律得 将 代入 联立 等句式 7