高中物理高考二轮复习专题十一 物理与科技、社会和生活典例赏析课件全国通用.ppt

专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 要点回顾 复习指南 目录 专题十一物理与科技 社会和生活 物理知识与日常生活 科学技术 社会发展密切相关 如交通 体育运动 医疗器械 家用电器 航空航天 光电通讯等 随着高考改革的不断推进 知识与能力 以能力考核为主 理论与实际 以解决现实问题为中心 这些已成为高考命题的一个指导思想 解决此类问题的关键在于 把实际问题通过抽象转化为理想化的物理问题 解决实际应用型题目的过程 实质上是对复杂的实际问题以本质因素 如运动的实际物体 问题的条件 物体的运动过程等 加以抽象 概括 通过简化 构建相关物理模型 依相应物理规律求解并还原为实际问题求出答案的过程 复习指南 返回目录 典例赏析 例1蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做各种空中动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小 g 10m s2 分析 运动员接触弹性网前 做自由落体运动 接触弹性网的这段时间内 按题意 运动员在重力和网对运动员的作用力下 先向下做匀减速运动 后向上做匀加速运动 离开弹性网后 运动员做竖直上抛运动 返回目录 专题十一物理与科技 社会和生活 解析 将运动员看作质量为m的质点 从h1高处下落 刚接触网时速度的大小v1 向下 弹跳后到达的高度为h2 刚离网时速度的大小为v2 向上 速度的改变量 v v1 v2 向上 以a表示加速度 t表示运动员与网接触的时间 则 v a t 接触过程中运动员受到向上的弹力f和向下的重力mg 由牛顿第二定律得f mg ma 由以上各式解得 f mg m t代入数值得 f 1 5 102n 典例赏析 返回目录 答案 f 1 5 102n 专题十一物理与科技 社会和生活 拓展 本题在得出v1 v2后 也可在接触时间内对运动员应用动量定理 从而求得作用力f 试试看 典例赏析 返回目录 点评 本题与小球落至地面再弹起的传统题属于同一物理模型 但将情景放在蹦床运动中 增加了问题的实践性和趣味性 本题将网对运动员的作用力当作恒力处理从而可用牛顿第二定律结合匀变速运动公式求解 实际情况作用力应是变力 则求得的是接触时间内网对运动员的平均作用力 变式练习1一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起 举双臂直体离开台面 此时其重心位于从手到脚全长的中点 跃起后重心升高0 45m达到最高点 落水时身体竖直 手先入水 在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计 从离开跳台到手触水面 他可用于完成空中动作的时间是s 计算时 可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点 g取10m s2 结果保留二位数 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 例2右图是某种静电分选器的原理示意图 两个竖直放置的平行金属板带有等量异种电荷 形成匀强电场 分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度 到两板距离相等 混合在一起的a b两种颗粒从漏斗出口下落时 a种颗粒带上正电 b种颗粒带上负电 经分选电场后 a b两种颗粒分别落到水平传送带a b上 已知两板间距d 0 1m 板的长度l 0 5m 电场仅局限在平行板之间 各颗粒所带电荷量大小与其质量之比均为1 10 5c kg 设颗粒进入电场时的初速度为零 分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计 要求两种颗粒离开电场区域时 不接触到极板但有最大偏转量 重力加速度g取10m s2 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 1 左右两板各带何种电荷 两极板间的电压是多大 2 若两带电平行板的下端距传送带a b的高度h 0 3m 颗粒落至传送带时的速度大小是多少 3 设颗粒每次与传送带碰撞反弹时 沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半 写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式 并求出经过多少次碰撞 颗粒反弹的高度小于0 01m 专题十一物理与科技 社会和生活 解析 1 左板带负电荷 右板带正电荷 依题意 颗粒在平行板间的竖直方向上满足 l gt2 在水平方向上满足 s t2 两式联立得 u 1 104v 典例赏析 返回目录 2 根据动能定理 颗粒落到水平传送带上满足 qu mg l h mv2所以 v 4m s 3 在竖直方向颗粒做自由落体运动 它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度vy 4m s反弹高度h1 根据题设条件 颗粒第n次反弹后上升的高度 hn n n 0 8 m 当n 4时 hn 0 01m 答案 1 左板带负电荷 右板带正电荷 电压为1 104v 2 4m s 3 hn n 0 8 m 4次 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 变式练习2如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检验液面高低的仪器原理图 这种仪器的优点是将非电荷量的变化转换为电信号 使测量自动化 容器中装有导电液体 是电容器的一个电极 中间的芯柱是电容器的另一个电极 芯柱外面套有绝缘管 塑料或橡皮 作为电介质 电容器的两个电极分别用导线接到指示器上 指示器显示的是电容的大小 从电容的大小就可以知道容器中液面位置的高低 如图指示器显示出电容增大了 则可判断液面 填 升高 或 降低 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 例3如图所示 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的匀强磁场中 当电流通过导体板时 在导体板的上侧面a和下侧面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和磁感应强度b的关系为u k 式中的比例系数k为霍尔系数 电流i是电子的定向移动形成的 设电子定向移动的平均速度为v 电子电量为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 填高于 低于或等于 下侧面a 的电势 2 电子所受的洛伦兹力的大小为 3 当导体板上 下两侧面之间的电势差为u时 电子所受静电力的大小为 4 由静电力和洛伦兹力的平衡条件 证明霍尔系数为k 其中n为导体单位体积内电子的个数 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 分析 导体板中形成电流的定向移动的电子 在磁场中受洛仑兹力作用发生偏转 并向导体板一侧聚集 从而形成一电场 这使以后进入的电子将受洛仑兹力和电场力作用 可以判定 这一电场与磁场垂直 稳定时洛仑兹力将与电场力平衡 专题十一物理与科技 社会和生活 解析 1 根据左手定则 电子向左运动 受到的洛伦兹力指向上侧面 所以电子向a偏转 聚集在导体板的a侧 下侧面出现正电荷 达到稳定状态时 a a 即应填 低于 2 洛伦兹力大小为f evb 3 其上下两侧面电势差为u时 两侧面间电场强度e 电子所受电场力为f qe 典例赏析 返回目录 专题十一物理与科技 社会和生活 4 电子受洛仑兹力和电场力平衡时 有e evb 所以u hvb而导体板内电子的总电量q ne n vt s e所以 电流强度为i nevs nevdh由u k 有hvb k解得 k 答案 见解析 点评 本题是考查力学 电磁学知识在实际中应用的信息给予题 通过题给信息 让学生在已有知识与陌生的实际问题间架设 桥梁 要求学生调动相关知识 在似曾相识的情境下有针对性地思考解答问题 典例赏析 返回目录 专题十一物理与科技 社会和生活 在霍尔效应中 当电流恒定 并达到稳定状态时 电子受到的洛伦兹力与静电力平衡 电子的受力特征 运动特征与速度选择器相同 速度选择器是不同粒子通过正交的电场和磁场时 粒子受电场力和洛伦兹力作用 由力的平衡条件qvb qe知道 只有速度大小为v 速度方向能使粒子所受洛伦兹力与电场力平衡的粒子 在正交电场 磁场中作匀速直线运动 所以速度选择器选择的是粒子的速度大小和方向 而与粒子的质量 一般不计重力 所带电荷量等无关 正因为如此 本题中自由电子定向移动方向与电流方向相反 不能等效为正电荷定向移动方向即电流方向 变式练习3磁流体发电是一种新型发电方式 图甲和图乙是其工作原理示意图 图甲中的长方体是发电导管 其中空部分的长 高 宽分别为l a b 前后两个侧面是绝缘体 上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极 这两个电极与负载电阻rl相连 整个发电导管处于图乙中磁场线圈产生的匀强磁场里 磁感应强度为b 方向如图所示 发电导管内有电阻率为 的高温 高速电离气体沿导管向右流动 并通过专用管道导出 由于运动的电离气体受到磁场作用 产生了电动势 发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同 设发电导管内电离气体流速处处相同 且不存在磁场时电离气体流速为v0 电离气体所受摩擦力总与流速成正比 发电导管两端的电离气体压强差 p维持恒定 求 典例赏析 返回目录 专题十一物理与科技 社会和生活 1 不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力f多大 2 磁流体发电机的电动势e的大小 3 磁流体发电机发电导管的输出功率p 典例赏析 返回目录 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 例4如图所示 一质量为m的重物从高h处由静止开始做自由落体 落地时正好砸在一栽放在地下的弹簧上 且物体接触地面的瞬间速度刚好减小到零 设弹簧始终处于弹性限度内 栽放弹簧的洞的深度不会因碰撞而改变 洞的横截面比弹簧略大 洞壁光滑 现将这个实验改在有空气的空间去做 设空气阻力恒为重力的1 10 重物下落的初始高度仍为h 若要使得重物接触地面的瞬间速度仍刚好减小到零 重物的质量应改为多大 重物即将离地时储存于弹簧的弹性势能为多大 若重物的质量增大为5m 设重物和地面碰撞时无能量损失 求重物能上升的最大高度 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 分析 以重物 弹簧为系统 没有空气阻力时 机械能守恒 有空气阻力时 机械能不守恒 从能量角度考虑 可用动能定理 功能关系求解 解析 在无空气阻力条件下 对球落地过程 由机械能守恒 mgh ep在有空气阻力条件下 对球落地过程 由动能定理 m gh m gh 10 ep 0解得 m 10m 9重物即将离地时储存于弹簧的弹性势能为 ep mgh 专题十一物理与科技 社会和生活 典例赏析 返回目录 重物质量改为5m后 重物能上升的最大高度为h 则对全过程 由能量关系 5mg h h 5mg h h 10解得 h 9h 11 专题十一物理与科技 社会和生活 答案 9h 11 点评 能量角度处理问题 包括应用机械能守恒定律 能量守恒定律 功能关系 动能定理等规律 应用守恒定律时应注意定律成立条件 典例