物理高考信息题的分类解析

物理高考信息题的分类解析物理高考信息题的分类解析 这类新题型对学生的能力要求更高更全面 既要求学生能应用已学的知识解决问 题 又要求学生在考场上 能读懂自然科学方面的资料 并应用 要求学生具有较强的获 取知识 应用知识的逻辑推理能力 通过对物理信息题的解答与分析 我们体会到在 解答这一新题型时要做到 读懂资料 获取信息 明确要求 应用信息 建立模型 运用规律 分析推理 得出结论 我们认为物理信息题大体可分为三类 1 文字 信息题 2 图形信息题 3 图表信息题 下面通过一些例子来看看物理信息题 的解答要求 一 文字信息题 一 文字信息题 文字信息题就是通过文字描述一个物理现象或者一个物理规律 而所描述一个物 理现象或者一个物理规律是学生在物理课本中没有学过的 要求学生在考场上读懂资 料 获取信息 根据已知的规律解答相应的问题 例 1 99 年上海高考试题 天文观测表明 几乎所有远处的恒星 或星系 都 在以各自的速度背离我们而运动 离我们越远的星体 背离我们运动的速度 称为退 行速度 越大 也就是说 宇宙在膨胀 不同星体的退行速度 V 和它们离我们的距离 r 成正比 即 V Hr 式中 H 为一常量 称为哈勃常数 已为天文观测测定 为解释上 述现象 有人提出一种理论 认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的 假设大爆 炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动 并设想我们就位于其中心 则速度越大的 星体现在离我们越远 这一结果与上述天文观测一致 由上述理论和天文观测结果 可估算宇宙年龄 T 其计算式为 T 根据近期 观测 哈勃常数 H 3 102米 秒 光年 其中光年是光在一年中行进的距离 由此估算 宇宙的年龄约为 年 认真阅读题目以后 可以获取如下信息 1 宇宙在膨胀 2 不同星体的退行速度 V 和它们离我们的距离 r 成正比 即 V Hr 3 各星体以不同的速度向外匀速运动 4 哈勃常数 H 3 102米 秒 光年 利用这些信息可估算宇宙年龄 此题的模型 是物体的匀速直线运动 规律是 S Vt 则宇宙年龄 T r V 1 H 1 1010年 即离我们 r 处的星体运动的总时间 例 2 2000 年上海高考试题 阅读如下资料并回答问题 自然界中物体由于具有一定的温度 会不断向外辐射电磁波 这种辐射因与温度 有关 称为热辐射 热辐射具有如下特点 辐射的能量中包含各种波长的电磁波 物体温度越高 单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大 在辐射的总能 量中 各种波长所占的百分比不同 处于一定温度的物体在向外辐射电磁波能量的同时 也要吸收由其它物体辐射的 电磁波能量 如果它处在平衡状态 则能量保持不变 若不考虑物体表面性质对辐射 与吸收的影响 我们定义一种理想的物体 它能 100 地吸收入射到其表面的电磁辐射 这样的物体称为黑体 单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体 绝对温度的四次方成正比 即 PO T4 其中 5 67 10 8 W m2 K4 在下面的问题中 把研究对象都简单地看作黑体 有关数据及数学公式 太阳半径 Rs 696000Km 太阳表面温度 T 5770K 火星半径 r 3395km 球面积 S 4 R2 其中 R 为球半径 1 太阳热辐射能量的绝大部分集中在波长为 2 10 7m 1 10 5m 范围内 求相应的 频率范围 2 每小时从太阳表面辐射的总能量为多少 3 火星受来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为 r2 r 为火星半径 的圆盘上 已知太阳到火星的距离约为太阳半径的 400 倍 忽略其它天体及宇宙空间的辐射 试 估算火星的平均温度 认真阅读题目以后 可以获取如下信息 热辐射及其特点 黑体及其特点 太阳半径 Rs 696000Km 太阳表面温度 T 5770K 火星半径 r 3395km 球面积 S 4 R2 其中 R 为球半径 根据这些信息很容易给出如下解答 1 由于v C 所以辐射的频率范围为 3 1013Hz 1 5 1015 Hz 2 每小时从太阳表面辐射的总能量为 W 4 Rs2 T4t 1 38 1030J 3 设火星表面温度为 T1 太阳到火星的距离为 d 火星单位时间内吸收来自太阳的能 量为 Pin 4 Rs2 T4 r2 4 d2 T4r2 4002 火星单位时间内向外辐射电磁波能量为 Pout 4 r2 T14 所以 Pin Pout 即 T4r2 4002 4 r2 T14 由上式求得火星的平均温度为 T1 204K 例 3 2000 年理科综合能力测试题 如图 1 所示 厚度为 h 宽度为 d 的导体板 放在垂直于它的磁感应强度为 B 的均匀磁场中 当电流通过导体板时 在导体板的上 侧面 A 与下侧面 A 之间会产生电势差 这种现象称为霍尔效应 实验表明 当磁场不 太强时 电势差 U 电流 I 和 B 的关系为 U K IB d 式中的比例系数 K 称为霍尔系 数 霍尔效应可解释如下 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧 在导体板的另一侧会出现多余的正电荷 从而形成横向电场 横向电场对电子施加与 洛仑兹力方向相反的静电力 当静电力与洛仑力达到平衡时 导体板上下两侧之间就 会形成稳定的电势差 设电流 I 是电子的定向流动形成的 电子的平均定向速度为 v 电量为 e 回答下列问题 1 达到稳定状态时 导体板上侧面 A 的电势 下侧面 A 的电势 填高于 低于 或等于 2 电子所受的洛仑力的大小为 3 当导体板上下两侧之间的电势差为 U 时 电子所受静电力的大小为 4 由静电力和洛仑力平衡的条件 证明霍尔系数为 K 1 ne 其中 n 代表导体板单 位体积中电子的个数 认真阅读题目以后 可以获取如下信息 霍尔效应 当静电力与洛仑力达到 平衡时 导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差 当磁场不太强时 电势差 U 电流 I 和 B 的关系为 U K 根据这些信息很容易给出如下解答 1 由左手定则可知 定向流动的电子受洛仑兹力方向向上 电子将偏向上侧面 A 板由于堆集一定量的电子 电势低于下侧面 A 的电势 2 电子所受的洛仑力的大小为 f Bev 3 当导体板上下两侧之间的电势差为 U 时 电子所受静电力的大小为 F eU h 4 由于 I nehdv 而 f F 所以 U Bhv BI ned 即 K 1 ne 二 图形信息题 二 图形信息题 图形信息题就是通过图片描述一个物理现象或者一个物理规律 要求学生在考场 看懂图片 获取信息 并根据已知的规律进行分析判断 推理计算 解答相应的问题 例 4 2001 年全国高考试题 如图 2 所示 一对平行光滑轨道放置在水平面上 两轨道间距 L 0 20m 电阻 R 1 0 有一导体杆静止地放在轨道上 与两轨道垂直 杆 及轨道的电阻皆可忽略不计 整个装置处于磁感强度 B 0 50T 的匀强磁场中 磁场方 向垂直轨道面向下 现用一外力 F 沿轨道方向拉杆 使之做匀加速运动 测得力 F 与 时间 t 的关系如图 3 所示 求杆的质量和加速度 解析 导体杆在轨道上做匀加速直线运动 用 V 表示其速度 用 t 表示时间 则 有 V at 1 杆切割磁感线 将产生感应电动势 BLV 2 在杆 轨道和电阻的闭合回路中产生电流 I R 3 根据牛顿第二定律 有 F BLI ma 4 联立以上各式得 F ma B2L2 R at 5 由图线上取两点代入 5 式可解得 a 10m s2 m 0 1kg 三 图表信息题 三 图表信息题 图表信息题就是通过图表描述一个物理现象或者一个物理规律 要求学生在考场 看懂图表 获取信息 并根据已知的规律进行分析判断 推理计算 解答相应的问题 例 6 某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组 U 和 I 的数据 编 号 12345678 U V 0 200 601 001 401 802 202 603 00 I A 0 020 0 060 0 1000 1400 1700 1900 2000 205 灯泡发光情 况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 1 从图表中可以看出 当功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 2 这表明导体的电阻随温度升高而 从图表中可以获得如下信息 电压 U 增大 电流 I 增大 电功率 P IU 增大 灯泡由不