【给力高考】2012高考物理 掌握十大题源 系列题源十（教师版）

用心 爱心 专心 1 掌握高考十大题源 给力高考掌握高考十大题源 给力高考 研究近五年新课标高考试题 可以发现 物理试题逐渐朝着紧扣教材 考查能力的方向 发展 而能力的考查又主要体现在考查学生对基础知识的综合运用能力和解决实际问题的能 力上 通过对近五年新课标高考试题研究 可以发现 新课标高考命题的题源主要有十个 研究高考命题的十大题源 给力高考 赢得高考 题源十 源于最新科技成果 重大事件 科学家的研究或猜想 题源解读 高考作为国家选拔人才的国考 为了考查学生解决实际问题的能力 每年的高 考试题中 都有根据最新科技成果 重大事件 物理学史中科学家的研究或猜想编写的 情 景新颖 且不超出高中物理知识范围的新题 例 24 2011 新课标理综第 14 题 为了解释地球的磁性 19 世纪安培假设 地球的磁场是 由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的 在下列四个图中 正确表示安培假设中环形电流方向 的是 解析 在地理北极附近是地磁场的 S 极 由安培定则可知正确表示安培假设中环形电流 方向的是图 B 答案 B 点评与启示 此题以 19 世纪安培关于地磁场的假设为素材编写而成 考查地磁场和安培 定则 2006 年高考上海物理第 4 题以伽利略研究物体沿斜面运动素材编写 2009 年高考安 徽理综卷第 19 题以科学史中带电粒子穿过金属板运动径迹为素材编写 例 25 2010 新课标理综卷第 24 题 短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了 100m 和 200m 短跑项目的新世界纪录 他的成绩分别是 9 69s 和 l9 30s 假定他在 100m 比赛时从发令到起 跑的反应时间是 0 15s 起跑后做匀加速运动 达到最大速率后做匀速运动 200m 比赛时 反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与 l00m 比赛时相同 但由于弯道和体力等 因素的影响 以后的平均速率只有跑 l00m 时最大速率的 96 求 1 加速所用时间和达到 的最大速率 2 起跑后做匀加速运动的加速度 结果保留两位小数 用心 爱心 专心 2 点评与启示 此题以北京奥运会短跑名将博尔特创造世界记录设置情景 编写了考查匀变 速直线运动规律的试题 2009 年福建理综卷第 14 题以嫦娥一号月球探测器环月飞行为素材 编写试题 2009 年安徽理综卷第 22 题以北京残奥会开幕式点燃主火炬为素材编写试题 实 际上 在每年的高考试题中都有围绕近期一些重大事件编写的高考题 这启示我们 可以根 据天宫一号与神州 8 号的发射和对接编写一些考查主干知识的试题进行训练 可事半功倍 例 26 2011 天津理综卷第 12 题 回旋加速器在核科学 核技术 核医学等高新技术领域得 到了广泛应用 有力地推动了现代科学技术的发展 1 当今医学影像诊断设备 PET CT 堪称 现代医学高科技之冠 它在医疗诊断中 常利 用能放射正电子的同位素碳 11 作为示踪原子 碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰 击氮 14 获得 同时还产生另一粒子 试写出核反应方程 若碳 11 的半衰期 为 20min 经 2 0h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之几 结果取 2 位有效数字 2 回旋加速器的原理如图 21 D1和 D2是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒 它们接在电 压一定 频率为 f 的交流电源上 位于 D1圆心处的质子 源 A 能不断产生质子 初速度可以忽略 重力不计 它 们在两盒之间被电场加速 D1 D2置于与盒面垂直的磁感 应强度为 B 的匀强磁场中 若质子束从回旋加速器输出 时的平均功率为 P 求输出时质子束的等效电流 I 与 P B R f 的关系式 忽略质子在电场中的运动时间 其最大速度远小于光速 3 试推理说明 质子在回旋加速器中运动时 随轨道半径 r 的增大 同一盒中相邻轨 道的半径之差 r 是增大 减小还是不变 解析 1 核反应方程为 HeCHN 4 2 11 6 1 1 14 7 用心 爱心 专心 3 设碳 11 原有质量为 m0 经过 t1 2 0h 剩余的质量为 mr 根据半衰期定义有 6 1 2 1 2 1 20 120 2 0 1 t r m m 2 设质子质量为 m 电荷量为 q 质子离开加速器时速度大小为 v 由牛顿第二定律 知 R v mqvB 2 质子运动的回旋周期为 qB m v R T 22 由回旋加速器工作原理可知 交流电源的频率与质子回旋频率相同 由周期 T 与频率 f 的关系得 T f 1 设在 t 时间内离开加速器的质子数为 N 则质子束从回旋加速器输出时的平均功率 t mvN P 2 2 1 输出时质子的等效电流 t Nq I 由上述各式得 fBR P I 2 若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样得分 3 方法一 设为同一盒中质子运动轨道半径的序数 相邻的轨道半径分别为 Nkk k r 在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 kkkkkk rrrrrr 111 k v D1 D2之间的电压为 U 由动能定理知 1 k v 2 22 1 2 1 2 1 kk mvmvqU 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力 知 则 qB mv r k k 用心 爱心 专心 4 2 2 22 1 22 kk rr m Bq qU 整理得 4 1 2 kk k rrqB mU r 因 U q m B 均为定值 令由上式得 4 2 qB mU C 1 k kk C r rr 相邻轨道半径 之差 1k r 2k r 121kkk rrr 同理 1 12 k kk C r rr 因为 比较 得 2kk rr k r 1k r 1k r k r 11 说明随轨道半径 r 的增大 同一盒中相邻轨道的半径之差 r 减小 方法二 设为同一盒中质子运动轨道半径的序数 相邻的轨道半径分别为rk k kN 在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 11 kkk rrr 1kkk rrr k v D1 D2之间的电压为 U 1k v 由洛化兹力充当质子做圆周运动的向心力 知 故 k k mv r qB 11 kk kk rv rv 12 由动能定理知 质子每加速一次 其动能增量 K EqU 13 以质子在 D2盒中运动为例 第k次进入 D2时 被电场加速次 速度大小为 21 k 用心 爱心 专心 5 21 2 k kqU v m 14 同理 质子第次进入 D2时 速度大小为 1 k 1 21 2 k kqU v m 综合上述各式得 1 21 21 k k rk rk 整理得 2 2 1 21 21 k k rk kr 22 1 2 1 2 21 kk k rr kr 2 1 1 2 21 k k kk r r krr 同理 对于相邻轨道半径 整理后有 1k r 2k r 121kkk rrr 2 1 1 12 2 21 k k kk r r krr 由于 比较 得 2kk rr k r 1k r 1k r k r 15 说明随轨道半径 r 的增大 同一盒中相邻轨道的半径之差 r 减小 用同样的方法也可 得到质子在 D1盒中运动时具有相同的结论 点评与启示 此题以医学影像诊断设备 PET CT 切入 重点综合考查回旋加速器的相关知 识 难度较大 2009 年高考北京理综卷第 23 题以电磁流量计切入 2011 高考重庆卷第 23 题以跑步机测速切入 2011 年高考福建卷以鱼饵自动投放器为素材 2011 福建理综卷 如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图 其下半部 AB 是一 长为 2R 的竖直细管 上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管 管口沿水平方向 AB 管内 有一原长为 R 下端固定的轻质弹簧 投饵时 每次总将弹簧长度压缩到 0 5R 后锁定 在弹 用心 爱心 专心 6 簧上段放置一粒鱼饵 解除锁定 弹簧可将鱼饵弹射出去 设质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时 对管壁的作用力恰好为零 不计鱼饵在运动过程中的机械能损失 且锁定和解除锁定时 均 不改变弹簧的弹性势能 已知重力加速度为 g 求 1 质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时的速度大小v1 2 弹簧压缩到 0 5R 时的弹性势能 Ep 3 已知地面与水面相距 1 5R 若使该投饵管绕 AB 管的中轴线 OO 在角的范围内来回缓慢转动 每次弹射时只放置一粒鱼饵 90 鱼饵的质量在到 m 之间变化 且均能落到水面 持续投放足够长 2 3 m 时间后 鱼饵能够落到水面的最大面积 S 是多少 解析 1 质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时做圆周运动的向心力 完全由重力提供 则 mg m 2 1 v R 解得 v1 gR 2 弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能 由机械能守恒定律有 Ep mg 1 5R R m v12 1 2 由 式解得Ep 3mgR 3 不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响 质量为 m 的鱼饵离开管口 C 后做平抛 运动 设经过 t 时间落到水面上 离 OO 的水平距离为x1 由平抛运动规律有 4 5R gt2 1 2 x1 v1t R 由 式解得x1 4R 当鱼饵的质量为 2m 3 时 设其到达管口 C 时速度大小为v2 由机械能守恒定律有 Ep mg 1 5R R m v22 2 3 1 2 2 3 由 式解得v2 2 gR 质量为 2m 3 的鱼饵落到水面上时 设离 OO 的水平距离为x2 则x2 v2t R 由 式解得x2 7R 用心 爱心 专心 7 鱼饵能够落到水面的最大面积 S S x22 x12 R2 或 8 25 R2 1 4 33 4 备考提示 最新科技成果 重大事件 科学家的研究或猜想等在中学教材中一般不涉及 高考命题一般都给出比较详细的信息 但解题所使用知识方法都是中学物理中最基本的知识 和最常用的方法 在高考备考中不需要刻意去寻找此方面