难点22物理动态问题分析

难点 22 物理动态问题分析 描述物理现象的各物理量之间常存在着相互依赖 相互制约的关系 当其中某个物理 量变化时 其他物理量也将按照物理规律发生变化 许多命题以此设计情景要求对这种变 化进行分析 讨论 即物理动态问题 该类问题集中考查考生慎密的逻辑推理能力和综合分 析能力 是历届高考的热点问题和难点问题 难点磁场 1 一点光源 S 放在平面镜前 平面镜不动 如图 22 1 所示 S 以速度 v 沿 OS 方向向左平移 则光源 S 在镜中的像将 A 以速率 2v 平行于 OS 向右运动 B 以速率 v 垂直于 OS 向下运动 C 以速率 v 沿与镜面垂直的方向向 S 运动 D 以速率 v 向 O 点运动 2 2002 全国理综 在如图 22 2 所示的电 路中 R1 R2 R3和 R4皆为定值电阻 R5为可变电阻 电源 的电动势为 E 内阻为 r 设电流表 A 的读数为 I 电压表 V 的读数为 U 当 R5的滑动触点向图中 a 端移动时 A I 变大 U 变小 B I 变大 U 变大 C I 变小 U 变大 D I 变小 U 变小 案例探究 例 1 如图 22 3 所示 质量为 m 的球放在倾角为 的光滑斜面上 试分析挡板 AO 与斜面间的倾角 多大时 AO 所受压力最小 命题意图 考查分析推理能力及运用数学知识处理物理问题的能 力 B 级要求 错解分析 部分考生不进行推理凭主观臆断 得出挡板处于竖直状态所受压力最小的 错误结论 还有部分考生思维不灵活 不采用 图解法 而采用 正交分解法 陷入繁琐 的计算和推理 往往由于计算过程出错 导致错误结果 解题方法与技巧 以球为研究对象 球所受重力 mg 产生的效果有两个 对斜面产生 了压力 FN1 对挡板产生了压力 FN2 根据重力产生的效果将重力分解 如图 22 3 所示 当挡板与斜面的夹角 由图示位置变化时 FN1大小改变 但方向不变 始终与斜面垂直 FN2的大小 方向均改变 图 22 3 中画出的一系列虚线表示变化的 FN2 由图可看出 当 FN2与 FN1垂直即 90 时 挡板 AO 所受压力最小 最小压力 FN2min mgsin 例 2 如图 22 4 所示 当滑动变阻器滑动触 点向 b 移动时 A 电压表的读数增大 电流表的读数减小 B 电压表和电流表的读数都增大 C 电压表和电流表的读数都减小 D 电压表的读数减小 电流表的读数增大 命题意图 考查推理能力及综合分析能力 B 级要求 错解分析 不能从电路局部阻值的变化推理至整体电路电流及路端电压变化 进而根据 欧姆定律判断示数变化 仅从表现凭直觉作出判断 R3 R总 V A A V 解题方法与技巧 先分析由于滑动触点 b 移动时 所引起的一系列相关量的变化 滑 图 22 1 图 22 2 图 22 3 图 22 4 动触点向 b 移动 R3增大 R2与 R3并联电阻 R23 增大 故外电路总电阻 R外 32 32 RR RR R1 R23增大 由闭合电路欧姆定律知电路总电流 I总 减小 路端电压 U端 E I总 外 Rr E r 增大 所以读数增大 V I总减小 R1两端电压 U1 I总R1减小 故 R3 R2两端电压 U23 U端 U1增大 通过 R2 的电流 I2 增大 由并联电路特点知 通过 R3电流 I3 I总 I2减小 故读数减小 2 23 R U A 选项 A 正确 例 3 如图 22 5 所示 在电场强度 E 5 N C 的匀强电场和磁感应强度 B 2 T 的匀强磁场中 沿平行于电 场 垂直于磁场方向放一长绝缘杆 杆上套一个质量为 m 10 4 kg 带电量 q 2 10 4 C 的小球 小球与杆间的动摩擦因数 0 2 小球从静止开始沿杆运动的加速度和速度各怎样变化 命题意图 考查综合分析及推理能力 B 级要求 错解分析 考生往往不能沿各物理量先后的变化顺序理顺各量制约关系 或者找不到 物理过程中的突变点 即临界状态 无法将过程分段逐段分析推理 列出方程 解题方法与技巧 带电小球在竖直方向上受力平衡 开始沿水平方向运动的瞬间加速 度 a1 8 m s2 m mgqE 小球开始运动后加速度 a2 qE mg qvB m 由于小球做加速运动 洛伦兹力 F磁增大 摩擦力 Ff逐渐减 小 当 mg F磁时 Ff 0 加速度最大 其最大值为 a3 10 m s2 m qE 随着速度 v 的增大 F磁 mg 杆对球的弹力 N 改变方向 又有摩擦力作用 其加速度 a4 qE qvB mg m 可见 Ff随 v 的增大而增大 a4逐渐减小 当 Ff F电时 加速度 a5 0 此时速度最大 此后做匀速运动 由 qE qvB mg 解得 v 15 m s 结论 小球沿杆运动的加速度由 8 m s2逐渐增大到 10 m s2 接着又逐渐减小到零 最后 以 15 m s 的速度做匀速运动 锦囊妙计 物理动态命题能够突出考查考生综合分析 严密推理 灵活运用所学知识解决实际问 题的综合能力 充分暴露考生思维的深刻性 全面性等品质 是高考突出能力考查的命题 设计方向之一 突破该类命题的关键在于首先区分出变量和不变量 挖掘变量间的相互依赖 相互制约关系 其次通过统筹分析 依据物理规律判断预测变量的变化趋势 进而找出解 题思路 一般来讲 1 对于静力学动态问题 例 1 宜采用 矢量图解法 将某一力据其 作用效果分解 构建示意图 将各力之间的依赖 制约关系直观形象地体现出来 达到简 洁迅速的判断目的 2 对于直流电路动态问题 例 2 宜采用 结构分析法 沿 局部 整体 局部 的思维路径 先分析局部电阻变化 根据全电路欧姆定律判断整体总电流 图 22 5 及路端电压的变化 再根据串并联电路特点推理判定某局部电压 电流的变化情况 进而 得出结论 3 对于动力学类动态问题 例 3 及成像类动态问题宜采用 逐段分析法 及 临界分析法 其基本思路为 深入分析物理过程 挖掘物理过程中的临界状态及临 界条件 将过程分为不同阶段 明确不同阶段的变化量与不变量 结合物理规律依物 理量的变化先后进行逻辑推理或计算 得出结论 歼灭难点训练 1 如图 22 6 所示 小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑 薄板之间 当墙与薄板之间的夹角 缓慢地增大到 90 的过程中 A 小球对木板的正压力逐渐增大 B 小球对墙的压力逐渐减小 C 小球对木板的正压力对轴 O 的力矩逐渐减小 D 木板对小球的弹力不可能小于小球的重力 2 如图 22 7 所示 已知 L1 L2是完全相同的两灯泡 试 分析当滑线变阻器的滑动触头 P 从最上端 A 向下滑动时 电流表电压表 A 的示数变化及两灯的明暗变化情况 V 3 如图 22 8 所示 水平传送带 AB 5 m 以 v 4 m s 匀速运 动 一小物体与皮带间的动摩擦因数 0 2 1 将小物体轻轻放于 A 点 求物体从 A 点沿传送带到 B 点所用 时间 t 2 若小物体以水平向右初速度 v0 4 4 m s 冲上 A 点 求 t 3 若小物体以水平向左初速度 v0 3 m s 冲上 B 点 它能否被传到 A 点 若能 求 从 B 点到 A 点的时间 若不能 它能否返回 B 点 若能 求它返回 B 点的时间 4 若小物体以水平向左的速度 v0 4 4 m s 冲上 B 点呢 4 如图 22 9 所示 正交的电磁场方向均在水平 方向上 电场强度为 E 磁感应强度为 B 质量为 m 带电量为 q 的 小球与水平桌面间的动摩擦因数为 已知 qE mg 当小球由 静止释放后 求小球的最大速度 桌面绝缘且足够大 5 焦距为 f 的凸透镜 主轴和水平的 x 轴重合 x 轴上一光点位于透镜 的左侧 光点到透镜的距离大于 f 而小于 2f 若将此透境沿 x 轴向右平移 2f 的距离 则在 此过程中 光点经透镜所成的像将 A 一直向右移动 B 一直向左移动 C 先向左移动 接着向右移动 D 先向右移动 接着向左移动 难点 22 物理动态问题分析 难点磁场 1 D 2 D 歼灭难点训练 1