2027届高考物理一轮复习解题方法：推理论证专题能力训练

专题能力训练A组固本强基(一)热学

光学

题号选题理由1以汽缸内关联的两部分气体为命题情境,设置多个关联过程,设问难度递增,考查气态方程、气体实验定律等知识及分析综合能力2以单色光线从不同位置射入光学功能器件为命题情境,考查折射率、反射、折射定律等知识及利用数学几何知识解决几何光学问题的演绎推理能力

【推理论证】

研究过程推理论证分析1.等容变化,满足查理定律2.等压变化,满足盖-吕萨克定律3.等温变化,满足玻意耳定律A部分气体:1.升温,保持压强不变2.继续升温,保持压强不变3.注入气体,质量变化、压强变化1.注入气体后,满足玻意耳定律2.同种气体在压强、温度相同的情况下,质量之比等于体积之比联系活塞平衡,满足pBS=pAS+mg综合构建A、B两部分气体不同过程之间压强、体积、温度的关系根据气体实验定律列方程第(1)问

第(2)问

【推理论证】

大前提(概念、定理和定律)小前提(情境、信息和条件)已知光路图及相关距离求折射率已知入射光、出射光及相关距离求传播时间【演绎推理过程及结论】第(1)问第(2)问

【解题过程】(1)光路图如图甲所示

甲

乙

(二)力学

题号选题理由1以真实的景观喷泉为素材,引入包络线及其方程,使情境新颖。设问贴近实际,考查运动的合成与分解、抛体运动规律等知识及模型建构能力、推理论证能力2以3个小球在圆盘上的多次碰撞为素材,设置多物体、多过程、运算复杂的问题情境,考查对动量守恒和能量守恒定律的综合应用能力及解决多次碰撞问题的归纳推理能力3通过比较卫星绕地球及电荷绕电荷两种情境中的某些概念、规律的相似性,重在考查通过类比推理,利用库仑力做功特点、开普勒定律解决新情境中相关问题的能力

甲乙

答案

D

【推理论证】

大前提(概念、定理和定律)小前提(情境、信息和条件)1.抛体运动规律:水平方向为匀速运动,竖直方向为竖直上抛运动2.竖直上抛运动的时间对称性1.忽略空气阻力,水在同一竖直平面以相同的速度大小做抛体运动2.已知所有抛体运动的包络线及其方程【演绎推理过程及结论】

2.(2025内蒙古包头一模)半径为R(内外半径之差可忽略)的光滑圆管水平放置并固定,俯视图如图所示。圆心为O,圆管内有质量分别为2m、3m、15m的A、B、C三个小球,静止在图示位置,对应刻度盘上的角度分别是0°、120°、240°,不计小球碰撞的时间,重力加速度为g。(1)现给A一个初速度v0,让其沿圆管切线方向逆时针运动,若A、B、C三个小球中任意两球之间的碰撞为弹性碰撞,但三球同时碰撞时会结合在一起,求:①第2次碰撞发生时,A的位置;②第3次碰撞后瞬间,A的速度大小;③第3次碰撞后瞬间,三个小球对圆管压力的合力大小。

【推理论证】第(2)问

分析过程B第1次与A碰撞后,A、B两小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动,A多运动1圈追上B发生第2次碰撞,碰后A、B两小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动,B多运动1圈追上A发生第3次碰撞,碰后A、B两小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动,A多运动1圈追上B发生第4次碰撞,后重复上述过程,直到发生第2

025次碰撞选择规律1.A、B两小球发生碰撞满足动量守恒2.每次碰撞后的相对速度大小为碰撞前的相对速度大小的k倍3.碰后A通过的路程满足s=vt,v为碰后A的速度,t为相邻两次碰撞的时间间隔逐次分析第1次B碰A

逐次分析第2次A碰B

逐次分析第3次B碰A

一般结论第n次碰撞后解决问题

甲

乙

情境1情境2库仑定律万有引力定律库仑力做的功等于电势能的减少量W电=Ep1-Ep2引力做的功等于引力势能的减少量W引=Ep1-Ep2

(2)a.推理过程

b.类比推理

情境1情境2万有引力作用下人造卫星绕地球以椭圆轨道或圆周轨道运行库仑力作用下D绕C以椭圆轨道或圆周轨道运行若椭圆轨道半长轴与某一圆周轨道半径相等,则其在两轨道上运行的周期相等若椭圆轨道半长轴与某一圆周轨道半径相等,则其在两轨道上运行的周期相等

(三)电磁学

题号选题理由1情境新颖,通过类比v-t和u-q图像,利用“面积”求电容器的电能;设问创新,通过给出一般电容器电容的表达式,求特殊电容器的电容,并利用其解释电容器相关现象;重在考查通过类比、演绎推理解决新情境中相关问题的能力2通过非匀强磁场与多物体运动的复杂情境,分层考查电磁学与力学的综合应用能力,尤其凸显临界分析、多过程运动及动量的深度结合1.电容器作为储能器件在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电,无论采用何种充电方式,其两极间的电压u随两极板所带的电荷量q的变化图像都相同。(1)请在图中画出上述u-q图像,并类比由v-t图像求位移的方法,求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。

【推理论证】

情境1情境2v-t图像与坐标轴所围面积表示位移u-q图像与坐标轴所围面积表示电场力的功或电势能

2.(2025黑龙江哈尔滨高三期末)如图所示,倾角为θ=37°的粗糙金属轨道固定放置,轨道间距L=0.5m,电阻不计。沿轨道向下建立x轴,OO'为两磁场分界线且OO'垂直于x轴。在x<0区域:存在方向垂直于轨道平面向下、磁感应强度为B1=0.8T的匀强磁场;在x≥0区域:存在方向垂直于轨道平面向上、磁感应强度大小随坐标变化的磁场,变化规律为B2=0.4+0.8x(T)。初始状态,U形框cdef锁定在轨道平面上,c、f分别与O'、O重合,U形框质量为m2=0.15kg,三边长均为L=0.5m,由阻值R2=0.2Ω的金属棒de和两根绝缘棒cd、ef组成。另有质量为m1=0.05kg、长为L=0.5m、阻值R1=0.2Ω的金属棒ab在离OO'一定距离处获得沿轨道向下的初速度,金属棒ab及U形框与轨道间的动摩擦因数均为μ=0.75。金属棒ab及U形框始终与轨道接触良好,形成闭合回路,不计金属轨道及接触点的电阻,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)若金属棒ab的初速度为v1=4m/s,求此时流过金属棒ab的电流大小及金属棒de受到安培力的大小;(2)若金属棒ab获得初速度v2的同时,解除对U形框的锁定,为保持U形框仍静止,求v2的最大值;(3)若金属棒ab以初速度v3=4m/s从x=-0.25m处开始运动,同时解除对U形框的锁定,金属棒ab与U形框会发生完全非弹性碰撞,求碰后U形框的最大位移大小。【答案】(1)4A

1.6N

(2)4.5m/s

(3)1m【推理论证】

研究过程推理论证分析金属棒ab以v1下滑金属棒ab切割磁感线,遵循法拉第电磁感应定律,与U形框构成闭合电路,遵循闭合电路欧姆定律;U形框的金属棒de在B2磁场中受安培力金属棒ab以v2下滑,U形框保持静止U形框所受合力为0金属棒ab以v3下滑,U形框解除锁定需要判断U形框的运动情况联系金属棒ab下滑过程均遵循法拉第电磁感应定律,与U形框构成闭合电路,遵循闭合电路欧姆定律研究过程推理论证综合金属棒ab和U形框发生完全非弹性碰撞遵循动量守恒定律,碰后速度相同金属棒ab与U形框下滑

B组拓展提升(一)热学

光学

题号选题理由1以洛埃境实验为命题情境,考查干涉条纹间距公式、介质中波长的变化、介质对干涉的影响等知识点2以容器内关联的两部分气体为命题情境,设置多个关联过程,考查玻意耳定律的应用等知识及归纳推理能力1.(多选)(2024湖南卷,9)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(

BC

)A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动【类比推理】

情境1情境2杨氏双缝干涉洛埃镜实验光源S与平面镜中的像S'可与双缝类比,S与S'的间距类比于双缝间距d

甲当θ≠0°时,作出光路图如图乙所示,沿OA向右略微平移平面镜,即图乙中从①位置到②位置,由图乙可看出双缝的间距增大,则干涉条纹间距减小,故B正确;沿AO向左略微平移平面镜,即图乙中从②位置到①位置,由图乙可看出干涉条纹向上移动,故A错误。乙2.(2025河南豫西名校模拟)容器A、B通过管道相连,管道左侧与容器A相通,中间与容器B相通,右端直接与外界大气相通。管道内设置了两个单向阀K1和K2,单向阀只能向右开,只允许气体从左向右移动。手持B中的活塞手柄,让活塞上下往复运动,就能把A中的部分气体抽出到大气中。已知A和B的体积分别为VA和VB,初始状态A中气体压强跟大气压相等,都为p0,活塞横截面积为S,活塞厚度不计,管道的体积不计,不考虑气体温度的变化,活塞从B容器底部上升到顶部算作一次抽气,求:

【推理论证】

分析过程第1次抽气,K1开启、K2闭合,A中的气体进入B中活塞第1次从顶部到底部,K2开启、K1闭合,B中的气体被排入大气中,上述过程重复进行选择规律每次抽气过程,气体发生等温变化,满足玻意耳定律p1V1=p2V2逐次分析第1次抽气

第2次抽气

第3次抽气

一般结论解决问题

(二)力学

题号选题理由1命题情境新颖,设置了两个物体在不同方向上既有相同的运动状态又有相对运动的情境;考查运动的合成与分解、类抛体运动规律等知识及模型建构、推理论证能力2以智能机器人在3个木板上和板间跳跃为命题情境,设置多物体、多过程复杂的问题情境,考查斜抛运动规律、动量守恒和能量守恒定律等知识及解决复杂问题的分析综合能力3以斜面上两个物体多次碰撞为命题情境,设置多物体、多过程复杂的问题情境,考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、动量守恒和能量守恒定律等知识及解决复杂问题的分析综合、归纳推理能力

【推理论证】

研究对象推理论证分析木板A滑块B滑块B下落至木板的上表面,遵循牛顿第二定律联系A、B水平方向上运动状态相同综合木板A与滑块B水平方向遵循牛顿第二定律

2.(2024河北卷,15)如图所示,三块厚度相同、质量相等的木板A、B、C(上表面均粗糙)并排静止在光滑水平面上,尺寸不计的智能机器人静止于A木板左端。已知三块木板质量均为2.0kg,A木板长度为2.0m,机器人质量为6.0kg,重力加速度g取10m/s2,忽略空气阻力。

【推理论证】第(1)问:大前提(基本概念和规律)小前提(具体的问题情境)演绎推理过程结论动量守恒定律三块木板质量均为2.0

kg,A木板长度为2.0

m,机器人质量为6.0

kg由m0v1=mv2可得m0x=mx1见下图第(2)问:过程分析极值分析机器人做斜抛运动,竖直方向分速度越大,运动时间越长,水平速度越大,水平位移越大做功最少,W有极小值数学方法:均值不等式第(3)问:机器人跳离A木板过程机器人从跳离A木板到与B木板共速过程机器人跳到B木板右端过程机器人跳离A木板过程机器人从跳离A木板到与B木板共速过程机器人跳到B木板右端过程【解题过程】(1)机器人从A木板左端走到A木板右端,机器人与A木板组成的系统动量守恒,设机器人质量为m0,三个木板质量均为m,由动量守恒定律得m0v1=mv2,设所用时间为t0,则有m0v1t0=mv2t0,即m0x=mx1又x+x1=LA解得A、B木板间的水平距离x1=1.5

m。

3.(2025湖北七市州调研)如图所示,相距为L的两物块A和B(均可视为质点)静置于足够长的斜面上,斜面的倾角为θ=37°。物块A的质量为m,物块B的质量为3m,物块A与斜面间没有摩擦,物块B与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。同时由静止释放物块A、B,此后物块A、B间的碰撞均为弹性碰撞,碰撞时间极短。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:(1)第一次碰撞后瞬间物块A、B的速度大小;(2)在第一次碰撞后到第二次碰撞前的过程中,物块A、B之间的最大距离;(3)从静止释放物块A、B开始到第n次碰撞前的过程中,物块B与斜面间因摩擦产生的热量。

【推理论证】第(1)、(2)问

大前提(概念、定理和定律)小前提(情境、信息和条件)1.牛顿第二定律F=ma2.匀变速直线运动规律3.弹性碰撞满足动量守恒定律和机械能守恒定律1.物块A、B的质量,斜面倾角,动摩擦因数2.物块发生弹性碰撞3.物块A与B的位移差为L时发生第一次碰撞4.第一次碰撞后到第二次碰撞前的过程中,当物块A、B的速度相等时,其间距最大第(3)问

分析过程物块A、B第一次碰撞后分别以不同的初速度做加速度为a1、a2的匀加速运动,经过相同位移xB2,发生第二次碰撞,碰后分别以不同的初速度做加速度为a1、a2的匀加速运动,经过相同位移xB3,发生第三次碰撞,以后重复上述过程。物块B的位移为第一次碰前位移和第n次碰前位移之和,因摩擦产生的热量为滑动摩擦力与物块B的位移的乘积选择规律逐次分析第一次碰撞后到第二次碰撞前

逐次分析第二次碰撞后到第三次碰撞前

逐次分析第三次碰撞后到第四次碰撞前

一般结论第n-1次碰撞后到第n次碰撞前解决问题物块B的位移为xB=xB1+xB2+xB3+…+xBn与斜面间因摩擦产生的热量为Q=3μmgcos

θ·xB

(三)电磁学

题号选题理由1以导体棒转动切割磁感线和导体棒力平衡为命题情境,考查法拉第电磁感应定律、摩擦力、安培力、力平衡条件、牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律等知识,通过求极值,考查分析综合能力2以长度可变的双导体棒切割磁感线为命题情境,设置多物体、多过程问题情境,设问难度层次分明,题目区分度较高;考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、能量守恒定律等知识,通过导体棒长度的变化,重在考查分析综合能力3以带电粒子在磁场中的螺旋线运动、在电场中的类平抛运动为命题情境,考查洛伦兹力、运动的合成与分解、圆周运动的动力学规律等知识;通过求解磁场极值、运动量极值,对综合分析物理过程解决极值问题的能力要求较高1.(2024河北卷,14)如图所示,边长为2L的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上,细框中心O处固定一竖直细导体轴OO'。间距为L、与水平面成θ角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相连。导轨和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B。足够长的细导体棒OA在水平面内绕O点以角速度ω匀速转动,水平放置在导轨上的导体棒CD始终静止。导体棒OA在转动过程中,导体棒CD在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知导体棒CD在导轨间的电阻值为R,电路中其余部分的电阻均不计,导体棒CD始终与导轨垂直,各部分始终接触良好,不计空气阻力,重力加速度大小为g。

【推理论证】第(1)问

过程分析极值分析OA在转动过程中,切割磁感线的长度不断变化当OA运动到正方形细框对角线瞬间,切割的有效长度最大,感应电流最大,CD所受的安培力最大。当OA运动到与细框一边平行瞬间,切割的有效长度最短,感应电流最小,CD受到的安培力最小第(2)问

2.(2025辽宁协作体模拟)如图所示的金属轨道,P2P3P4Q2Q3Q4部分固定在水平面上,P2Q2左侧与竖直弧形轨道平滑连接,P4Q4右侧与足够长的倾斜轨道平滑连接,其中P3Q3左侧部分轨道间距为L,P3Q3右侧部分轨道间距为2L,长度足够长,仅轨道的水平部分P2Q2到P4Q4之间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。甲、乙两根均匀金属杆长度均为2L,电阻均为R,质量分别为m1=m、m2=2m,金属杆乙静置于P3Q3右侧水平轨道上,将金属杆甲从左侧弧形轨道上距水平面高为h处静止释放,当金属杆甲越过P3Q3前已做匀速运动,金属杆乙与金属杆甲共速后冲上右侧倾斜轨道。一切摩擦都忽略不计,除两杆以外其余电阻均不计,整个运动过程中两杆与导轨始终保持良好接触且两杆未发生碰撞,重力加速度为g。求:

【推理论证】第(1)问

大前提(概念、定理和定律)小前提(情境、信息和条件)1.机械能守恒定律2.法拉第电磁感应定律3.闭合电路欧姆定律4.安培力F=BIL5.牛顿第二定律6.动量定理7.动量守恒定律1.金属杆甲从静止沿光滑轨道下滑进入磁场2.金属杆甲越过P3Q3前已做匀速运动3.金属杆乙与金属杆甲共速后冲上右侧倾斜轨道4.金属杆乙沿右侧倾斜轨道上滑到最大高度第(2)问

研究过程推理论证分析金属杆甲1.进入磁场到达P3Q3