高中物理功的教案

高考物理數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用沖刺專題復(fù)習(xí)。

俗話說，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn)，讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？下面是小編為大家整理的“高考物理數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用沖刺專題復(fù)習(xí)”，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

20xx屆高考黃岡中學(xué)物理沖刺講解、練習(xí)題、預(yù)測題15:第8專題數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用(1)
方法概述
數(shù)學(xué)是解決物理問題的重要工具，借助數(shù)學(xué)方法可使一些復(fù)雜的物理問題顯示出明顯的規(guī)律性，能達(dá)到打通關(guān)卡、長驅(qū)直入地解決問題的目的．中學(xué)物理《考試大綱》中對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力作出了明確的要求，要求考生有“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題”的能力．對這一能力的考查在歷年高考試題中也層出不窮，如2009年高考北京理綜卷第20題、寧夏理綜卷第18題、江蘇物理卷第15題；2008年高考四川理綜卷第24題、延考區(qū)理綜卷第25題、上海物理卷第23題、北京理綜卷第24題等．
所謂數(shù)學(xué)方法，就是要把客觀事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來，并進(jìn)行推導(dǎo)、演算和分析，以形成對問題的判斷、解釋和預(yù)測．可以說，任何物理問題的分析、處理過程，都是數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用過程．本專題中所指的數(shù)學(xué)方法，都是一些特殊、典型的方法，常用的有極值法、幾何法、圖象法、數(shù)學(xué)歸納推理法、微元法、等差(比)數(shù)列求和法等．
一、極值法
數(shù)學(xué)中求極值的方法很多，物理極值問題中常用的極值法有：三角函數(shù)極值法、二次函數(shù)極值法、一元二次方程的判別式法等．
1．利用三角函數(shù)求極值
y＝acosθ＋bsinθ
＝a2＋b2(aa2＋b2cosθ＋ba2＋b2sinθ)
令sinφ＝aa2＋b2，cosφ＝ba2＋b2
則有：y＝a2＋b2(sinφcosθ＋cosφsinθ)
＝a2＋b2sin(φ＋θ)
所以當(dāng)φ＋θ＝π2時(shí)，y有最大值，且ymax＝a2＋b2．
2．利用二次函數(shù)求極值
二次函數(shù)：y＝ax2＋bx＋c＝a(x2＋bax＋b24a2)＋c－b24a＝a(x＋b2a)2＋4ac－b24a(其中a、b、c為實(shí)常數(shù))，當(dāng)x＝－b2a時(shí)，有極值ym＝4ac－b24a(若二次項(xiàng)系數(shù)a0，y有極小值；若a0，y有極大值)．
3．均值不等式
對于兩個(gè)大于零的變量a、b，若其和a＋b為一定值p，則當(dāng)a＝b時(shí)，其積ab取得極大值p24；對于三個(gè)大于零的變量a、b、c，若其和a＋b＋c為一定值q，則當(dāng)a＝b＝c時(shí)，其積abc取得極大值q327．
二、幾何法
利用幾何方法求解物理問題時(shí)，常用到的有“對稱點(diǎn)的性質(zhì)”、“兩點(diǎn)間直線距離最短”、“直角三角形中斜邊大于直角邊”以及“全等、相似三角形的特性”等相關(guān)知識，如：帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)類問題，物體的變力分析時(shí)經(jīng)常要用到相似三角形法、作圖法等．與圓有關(guān)的幾何知識在力學(xué)部分和電學(xué)部分的解題中均有應(yīng)用，尤其在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)類問題中應(yīng)用最多，此類問題的難點(diǎn)往往在圓心與半徑的確定上，確定方法有以下幾種．
1．依切線的性質(zhì)確定．從已給的圓弧上找兩條不平行的切線和對應(yīng)的切點(diǎn)，過切點(diǎn)作切線的垂線，兩條垂線的交點(diǎn)為圓心，圓心與切點(diǎn)的連線為半徑．
2．依垂徑定理(垂直于弦的直徑平分該弦，且平分弦所對的弧)和相交弦定理(如果弦與直徑垂直相交，那么弦的一半是它分直徑所成的兩條線段的比例中項(xiàng))確定．如圖8－1所示．
圖8－1
由EB2＝CEED
＝CE(2R－CE)
得：R＝EB22CE＋CE2
也可由勾股定理得：
R2＝(R－CE)2＋EB2
解得：R＝EB22CE＋CE2．
以上兩種求半徑的方法常用于求解“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)”這類習(xí)題中．
三、圖象法
中學(xué)物理中一些比較抽象的習(xí)題常較難求解，若能與數(shù)學(xué)圖形相結(jié)合，再恰當(dāng)?shù)匾胛锢韴D象，則可變抽象為形象，突破難點(diǎn)、疑點(diǎn)，使解題過程大大簡化．圖象法是歷年高考的熱點(diǎn)，因而在復(fù)習(xí)中要密切關(guān)注圖象，掌握圖象的識別、繪制等方法．
1．物理圖象的分類
整個(gè)高中教材中有很多不同類型的圖象，按圖形形狀的不同可分為以下幾類．
(1)直線型：如勻速直線運(yùn)動(dòng)的s－t圖象、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象、定值電阻的U－I圖象等．
(2)正弦曲線型：如簡諧振動(dòng)的x－t圖象、簡諧波的y－x圖象、正弦式交變電流的e－t圖象、正弦式振蕩電流的i－t圖象及電荷量的q－t圖象等．
(3)其他型：如共振曲線的A－f圖象、分子力與分子間距離的f－r圖象等．
下面我們對高中物理中接觸到的典型物理圖象作一綜合回顧，以期對物理圖象有個(gè)較為系統(tǒng)的認(rèn)識和歸納．
圖象函數(shù)形式特例物理意義
y＝c勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象做勻速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的速度是恒矢量．
y＝kx①勻速直線運(yùn)動(dòng)的s－t圖象
②初速度v0＝0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象(若v0≠0，則縱截距不為零)
③純電阻電路的I－U圖象①表示物體的位移大小隨時(shí)間線性增大．
②表示物體的速度大小隨時(shí)間線性增大．
③表示純電阻電路中I隨導(dǎo)體兩端的電壓U線性增大．
y＝a－kx①勻減速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象
②閉合電路中的U－I圖象(U＝E－Ir)①表示物體的速度大小隨時(shí)間線性減?。?br> ②表示路端電壓隨電流的增大而減小．
y＝ax＋bx
(雙曲線函數(shù))①由純電阻用電器組成的閉合電路的U－R圖象(U＝ER＋rR)
②在垂直于勻強(qiáng)磁場的[XCzt71．tifBP]導(dǎo)軌上，自由導(dǎo)體棒在一恒定動(dòng)力F的作用下做變加速運(yùn)動(dòng)的v－t圖象①表示純電阻電路中電源的端電壓隨外電阻而非線性增大．
②將達(dá)到穩(wěn)定速度vm＝FR總B2L2．

y＝kx2
(拋物線函數(shù))①小燈泡消耗的實(shí)際功率與外加電壓的P－U圖象
②位移與時(shí)間的s－t圖象(s＝12at2)
①表示小燈泡消耗的實(shí)際功率隨電壓的增大而增大，且增大得越來越快．
②表示位移隨時(shí)間的增大而增大，且增大得越來越快．
xy＝c
(雙曲線函數(shù))機(jī)械在額定功率下，其牽引力與速度的關(guān)系圖象(P＝Fv)表示功率一定時(shí)，牽引力與速度成反比．
y＝Asinωt交流電的e－t圖象(e＝Emsinωt)表示交流電隨時(shí)間變化的關(guān)系．
2．物理圖象的應(yīng)用
(1)利用圖象解題可使解題過程更簡化，思路更清晰．
利用圖象法解題不僅思路清晰，而且在很多情況下可使解題過程得到簡化，起到比解析法更巧妙、更靈活的獨(dú)特效果．甚至在有些情況下運(yùn)用解析法可能無能為力，但是運(yùn)用圖象法則會(huì)使你豁然開朗，如求解變力分析中的極值類問題等．
(2)利用圖象描述物理過程更直觀．
從物理圖象上可以比較直觀地觀察出物理過程的動(dòng)態(tài)特征．
(3)利用物理圖象分析物理實(shí)驗(yàn)．
運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，這是因?yàn)樗司哂泻喢鳌⒅庇^、便于比較和減少偶然誤差的特點(diǎn)外，還可以由圖象求解第三個(gè)相關(guān)物理量，尤其是無法從實(shí)驗(yàn)中直接得到的結(jié)論．
3．對圖象意義的理解
(1)首先應(yīng)明確所給的圖象是什么圖象，即認(rèn)清圖象中比縱橫軸所代表的物理量及它們的“函數(shù)關(guān)系”，特別是對那些圖形相似、容易混淆的圖象，更要注意區(qū)分．例如振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象、運(yùn)動(dòng)學(xué)中的s－t圖象和v－t圖象、電磁振蕩中的i－t圖象和q－t圖象等．
(2)要注意理解圖象中的“點(diǎn)”、“線”、“斜率”、“截距”、“面積”的物理意義．
①點(diǎn)：圖線上的每一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)研究對象的一個(gè)狀態(tài)．要特別注意“起點(diǎn)”、“終點(diǎn)”、“拐點(diǎn)”、“交點(diǎn)”，它們往往對應(yīng)著一個(gè)特殊狀態(tài)．如有的速度圖象中，拐點(diǎn)可能表示速度由增大(減小)變?yōu)闇p小(增大)，即加速度的方向發(fā)生變化的時(shí)刻，而速度圖線與時(shí)間軸的交點(diǎn)則代表速度的方向發(fā)生變化的時(shí)刻．
②線：注意觀察圖線是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖象所反映的兩個(gè)物理量之間的關(guān)系．
③斜率：表示縱橫坐標(biāo)上兩物理量的比值．常有一個(gè)重要的物理量與之對應(yīng)，用于求解定量計(jì)算中所對應(yīng)的物理量的大小以及定性分析變化的快慢．如v－t圖象的斜率表示加速度．
④截距：表示縱橫坐標(biāo)兩物理量在“邊界”條件下物理量的大小．由此往往可得到一個(gè)很有意義的物理量．如電源的U－I圖象反映了U＝E－Ir的函數(shù)關(guān)系，兩截距點(diǎn)分別為(0，E)和Er，0．
⑤面積：有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積往往代表一個(gè)物理量的大?。鐅－t圖象中面積表示位移．
4．運(yùn)用圖象解答物理問題的步驟
(1)看清縱橫坐標(biāo)分別表示的物理量．
(2)看圖象本身，識別兩物理量的變化趨勢，從而分析具體的物理過程．
(3)看兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件，明確圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義．
四、數(shù)學(xué)歸納法
在解決某些物理過程中比較復(fù)雜的具體問題時(shí)，常從特殊情況出發(fā)，類推出一般情況下的猜想，然后用數(shù)學(xué)歸納法加以證明，從而確定我們的猜想是正確的．利用數(shù)學(xué)歸納法解題要注意書寫上的規(guī)范，以便找出其中的規(guī)律．
五、微元法
利用微分思想的分析方法稱為微元法．它是將研究對象(物體或物理過程)進(jìn)行無限細(xì)分，再從中抽取某一微小單元進(jìn)行討論，從而找出被研究對象的變化規(guī)律的一種思想方法．微元法解題的思維過程如下．
(1)隔離選擇恰當(dāng)?shù)奈⒃鳛檠芯繉ο螅⒃梢允且恍《尉€段、圓弧或一小塊面積，也可以是一個(gè)小體積、小質(zhì)量或一小段時(shí)間等，但必須具有整體對象的基本特征．
(2)將微元模型化(如視為點(diǎn)電荷、質(zhì)點(diǎn)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)等)，并運(yùn)用相關(guān)的物理規(guī)律求解這個(gè)微元與所求物體之間的關(guān)聯(lián)．
(3)將一個(gè)微元的解答結(jié)果推廣到其他微元，并充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系等，對各微元的求解結(jié)果進(jìn)行疊加，以求得整體量的合理解答．
六、三角函數(shù)法
三角函數(shù)反映了三角形的邊、角之間的關(guān)系，在物理解題中有較廣泛的應(yīng)用．例如：討論三個(gè)共點(diǎn)的平衡力組成的力的三角形時(shí)，常用正弦定理求力的大小；用函數(shù)的單調(diào)變化的臨界狀態(tài)來求取某個(gè)物理量的極值；用三角函數(shù)的“和積公式”將結(jié)論進(jìn)行化簡等．
七、數(shù)列法
凡涉及數(shù)列求解的物理問題都具有過程多、重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，但每一個(gè)重復(fù)過程均不是原來的完全重復(fù)，而是一種變化了的重復(fù)．隨著物理過程的重復(fù)，某些物理量逐步發(fā)生著前后有聯(lián)系的變化．該類問題求解的基本思路為：
(1)逐個(gè)分析開始的幾個(gè)物理過程；
(2)利用歸納法從中找出物理量變化的通項(xiàng)公式(這是解題的關(guān)鍵)；
(3)最后分析整個(gè)物理過程，應(yīng)用數(shù)列特點(diǎn)和規(guī)律求解．
無窮數(shù)列的求和，一般是無窮遞減數(shù)列，有相應(yīng)的公式可用．
等差：Sn＝n(a1＋an)2＝na1＋n(n－1)2d(d為公差)．
等比：Sn＝a1(1－qn)1－q(q為公比)．
八、比例法
比例計(jì)算法可以避開與解題無關(guān)的量，直接列出已知和未知的比例式進(jìn)行計(jì)算，使解題過程大為簡化．應(yīng)用比例法解物理題，要討論物理公式中變量之間的比例關(guān)系，要清楚公式的物理意義和每個(gè)量在公式中的作用，以及所要討論的比例關(guān)系是否成立．同時(shí)要注意以下幾點(diǎn)．
(1)比例條件是否滿足．物理過程中的變量往往有多個(gè)，討論某兩個(gè)量間的比例關(guān)系時(shí)要注意只有其他量為常量時(shí)才能成比例．
(2)比例是否符合物理意義．不能僅從數(shù)學(xué)關(guān)系來看物理公式中各量的比例關(guān)系，要注意每個(gè)物理量的意義．(如不能根據(jù)R＝UI認(rèn)定電阻與電壓成正比)
(3)比例是否存在．討論某公式中兩個(gè)量的比例關(guān)系時(shí)，要注意其他量是否能認(rèn)為是不變量．如果該條件不成立，比例也不能成立．(如在串聯(lián)電路中，不能認(rèn)為P＝U2R中P與R成反比，因?yàn)镽變化的同時(shí)，U也隨之變化而并非常量)
許多物理量都是用比值法來定義的，常稱之為“比值定義”．如密度ρ＝mV，導(dǎo)體的電阻R＝UI，電容器的電容C＝QU，接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝fFN，電場強(qiáng)度E＝Fq等．它們的共同特征是：被定義的物理量是反映物體或物質(zhì)的屬性和特征的，它和定義式中相比的物理量無關(guān)．對此，學(xué)生很容易把它當(dāng)做一個(gè)數(shù)學(xué)比例式來處理而忽略了其物理意義，也就是說教學(xué)中還要防止數(shù)學(xué)知識在物理應(yīng)用中的負(fù)遷移．
數(shù)學(xué)是“物理學(xué)家的思想工具”，它使物理學(xué)家能“有條理地思考”并能想象出更多的東西．可以說，正是有了數(shù)學(xué)與物理學(xué)的有機(jī)結(jié)合，才使物理學(xué)日臻完善．物理學(xué)的嚴(yán)格定量化，使得數(shù)學(xué)方法成為物理解題中一個(gè)不可或缺的工具．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
●例1如圖8－2甲所示，一薄木板放在正方形水平桌面上，木板的兩端與桌面的兩端對齊，一小木塊放在木板的正中間．木塊和木板的質(zhì)量均為m，木塊與木板之間、木板與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ．現(xiàn)突然以一水平外力F將薄木板抽出，要使小木塊不從桌面上掉下，則水平外力F至少應(yīng)為________．(假設(shè)木板抽動(dòng)過程中始終保持水平，且在豎直方向上的壓力全部作用在水平桌面上)
圖8－2甲
A．2μmgB．4μmgC．6μmgD．8μmg
【解析】解法一F越大，木塊與木板分離時(shí)的速度、位移越小，木塊越不可能從桌面滑下．設(shè)拉力為F0時(shí)，木塊恰好能滑至桌面的邊緣，再設(shè)木塊與木板分離的時(shí)刻為t1，在0～t1時(shí)間內(nèi)有：
12(F0－μmg－2μmg)mt12－12μgt12＝L2
對t1時(shí)間后木塊滑行的過程，有：
v122μg＝(μgt1)22μg＝L2－12μgt12
解得：F0＝6μmg．
解法二F越大，木塊與木板分離時(shí)的速度、位移越小，木塊越不可能從桌面滑出．若木塊不從桌面滑出，則其v－t圖象如圖8－2乙中OBC所示，其中OB的斜率為μg，BC的斜率為－μg，t1＝t2
圖8－2乙
有：S△OBC＝12μgt12×2≤L2
設(shè)拉力為F時(shí)，木板的v－t圖象為圖7－2乙中的直線OA，則S△OAB＝L2
即12(v2－v1)t1＝L2
其中v1＝μgt1，v2＝F－3μmgmt1
解得：F≥6μmg
即拉力至少為6μmg．
[答案]C
【點(diǎn)評】對于兩物體間的多過程運(yùn)動(dòng)問題，在明確物理過程的基礎(chǔ)上，畫出物體各自的運(yùn)動(dòng)圖象，這樣兩物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)就很明顯了．利用圖線與坐標(biāo)軸所夾面積的關(guān)系明確物體間的位移關(guān)系，可省略一些物理量的計(jì)算，從而快速、簡捷地解答問題，同類題可見專題一能力演練第3題．
●例2如圖8－3甲所示，在豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系中，一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在外力F的作用下從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止沿直線ON斜向下運(yùn)動(dòng)，直線ON與y軸負(fù)方向成θ角(θ＜π4)，則F的大小至少為________；若F＝mgtanθ，則質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能大小的變化情況是__________________________．
[2008年高考上海物理卷]
圖8－3甲
【解析】該質(zhì)點(diǎn)在重力和外力F的作用下從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，說明質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖8－3乙所示，當(dāng)F的方向?yàn)閍方向(垂直于ON)時(shí)，F(xiàn)最小為mgsinθ；若F＝mgtanθ，即F可能為b方向或c方向，故除重力外的力F對質(zhì)點(diǎn)可能做正功，也可能做負(fù)功，所以質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能增加、減少都有可能．
圖8－3乙
[答案]mgsinθ增加、減少都有可能
【點(diǎn)評】運(yùn)用平行四邊形(三角形)定則分析物體受力的變化情況(或用相似三角形比較受力)是一種常用的方法，同類題可見專題一同類拓展2和例題4．
●例3總質(zhì)量為80kg的跳傘運(yùn)動(dòng)員從離地500m的直升機(jī)上跳下，經(jīng)過2s拉開繩索開啟降落傘，圖8－4是跳傘過程中的v－t圖象，試根據(jù)圖象求：(取g＝10m/s2)
圖8－4
(1)t＝1s時(shí)運(yùn)動(dòng)員的加速度和所受阻力的大?。?br> (2)估算14s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員下落的高度及克服阻力做的功．
(3)估算運(yùn)動(dòng)員從飛機(jī)上跳下到著地的總時(shí)間．
[2008年高考上海物理卷]
【解析】(1)從圖象中可以看出，在t＝2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度的大小為：a＝vtt＝162m/s2＝8m/s2
設(shè)此過程中運(yùn)動(dòng)員受到的阻力大小為f，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg－f＝ma
得：f＝m(g－a)＝80×(10－8)N＝160N．
(2)v－t圖象與t軸所包圍的面積表示位移，由圖象可知14s內(nèi)該面積包含的格子為39格
所以h＝39×2×2m＝156m
根據(jù)動(dòng)能定理，有：mgh－Wf＝12mv2jAb88.COM

所以Wf＝mgh－12mv2
＝(80×10×156－12×80×62)J
≈1.23×105J．
(3)14s后運(yùn)動(dòng)員做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：
t′＝H－h(huán)v＝500－1566s≈57s
運(yùn)動(dòng)員從飛機(jī)上跳下到著地所需要的總時(shí)間為：
t總＝t＋t′＝(14＋57)s≈71s．
[答案](1)160N(2)1.23×105J(3)71s
【點(diǎn)評】對于本題，應(yīng)明確v－t圖象中“面積”的含義，在數(shù)小方格個(gè)數(shù)時(shí)需注意合理取舍，即大于半格的算1個(gè)，小于半格的舍去．
●例4如圖8－5甲所示，一質(zhì)量m＝1kg的木板靜止在光滑水平地面上．開始時(shí)，木板右端與墻相距L＝0.08m，一質(zhì)量m＝1kg的小物塊以初速度v0＝2m/s滑上木板左端．木板的長度可保證物塊在運(yùn)動(dòng)過程中不與墻接觸．物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，木板與墻碰撞后以與碰撞前瞬時(shí)等大的速度反彈．取g＝10m/s2，求：
圖8－5甲
(1)從物塊滑上木板到兩者達(dá)到共同速度時(shí)，木板與墻碰撞的次數(shù)及所用的時(shí)間．
(2)達(dá)到共同速度時(shí)木板右端與墻之間的距離．
【解析】解法一物塊滑上木板后，在摩擦力的作用下，木板從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)．設(shè)木板的加速度大小為a，經(jīng)歷時(shí)間T后與墻第一次碰撞，碰撞時(shí)的速度為v1，則有：
μmg＝ma
L＝12aT2
v1＝aT
可得：a＝1m/s2，T＝0.4s，v1＝0.4m/s
物塊與木板達(dá)到共同速度之前，在每兩次碰撞之間，木板受到物塊對它的摩擦力作用而做加速度恒定的運(yùn)動(dòng)，因而木板與墻相碰后將返回至初態(tài)，所用時(shí)間為T．設(shè)在物塊與木板達(dá)到共同速度v之前木板共經(jīng)歷了n次碰撞，則有：
v＝v0－(2nT＋Δt)a＝aΔt
式中Δt是碰撞n次后木板從起始位置至達(dá)到共同速度所需要的時(shí)間
上式可改寫為：2v＝v0－2nTa
由于木板的速率只能在0到v1之間，故有：
0≤v0－2nTa≤2v1
解得：1.5≤n≤2.5
由于n是整數(shù)，故n＝2
解得：v＝0.2m/s，Δt＝0.2s
從開始到物塊與木板達(dá)到共同速度所用的時(shí)間為：
t＝4T＋Δt＝1.8s．
(2)物塊與木板達(dá)到共同速度時(shí)，木板右端與墻之間的距離為：s＝L－12aΔt2
解得：s＝0.06m
解法二(1)物塊滑上木板后，在摩擦力的作用下，木板做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a1＝μg＝1m/s，方向向右
物塊做減速運(yùn)動(dòng)的加速度a2＝μg＝1m/s，方向向左
可作出物塊、木板的v－t圖象如圖8－5乙所示
由圖可知，木板在0.4s、1.2s時(shí)刻兩次與墻碰撞，在t＝1.8s時(shí)刻物塊與木板達(dá)到共同速度．
(2)由圖8－5乙可知，在t＝1.8s時(shí)刻木板的位移為：
s＝12×a1×0.22＝0.02m
木板右端距墻壁的距離Δs＝L－s＝0.06m．
圖8－5乙
[答案](1)1.8s(2)0.06m
【點(diǎn)評】本題的兩種解題方法都是在清晰地理解物理過程的前提下巧妙地應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解析的，專題一例4中的解法二也是典型地利用圖象來確定物理過程的．
●例5圖8－6所示為一個(gè)內(nèi)外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積的帶電量為σ．取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸．設(shè)軸上任意點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離為x，P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為E．下面給出E的四個(gè)表達(dá)式(式中k為靜電力常量)，其中只有一個(gè)是合理的．你可能不會(huì)求解此處的場強(qiáng)E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達(dá)式的合理性作出判斷．根據(jù)你的判斷，E的合理表達(dá)式應(yīng)為[2009年高考北京理綜卷]()
圖8－6
A．E＝2πkσR1x2＋R12－R2x2＋R22x
B．E＝2πkσ1x2＋R12－1x2＋R22x
C．E＝2πkσR1x2＋R12＋R2x2＋R22
D．E＝2πkσ1x2＋R12＋1x2＋R22x
【解析】A選項(xiàng)表達(dá)式可變形為：
E＝2πkσR11＋(R1x)2－R21＋(R2x)2，對于這一表達(dá)式，當(dāng)R1＝0時(shí)，E＝－2πkσR21＋(R2x)2，隨x的增大，E的絕對值增大，這與客觀事實(shí)不符合，故A錯(cuò)誤，對于C選項(xiàng)中的表達(dá)式，當(dāng)x＝0時(shí)，E＝4πkσ，而事實(shí)由對稱性知應(yīng)該為E＝0，故C錯(cuò)誤．對于D選項(xiàng)，
E＝2πkσ11＋(R1x)2＋11＋(R2x)2
同樣E隨x增大而增大，當(dāng)x＝∞時(shí)E0，這與事實(shí)不符合，故D錯(cuò)誤，只有B可能正確．
[答案]B
【點(diǎn)評】本例與2008年高考北京理綜卷第20題相似，給出某一規(guī)律的公式，要求證它的正確性，這類試題應(yīng)引起足夠的重視．
●例6如圖8－7所示，一輕繩吊著一根粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高為H，上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)．棒和環(huán)的質(zhì)量均為m，相互間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力kmg(k＞1)．?dāng)嚅_輕繩，棒和環(huán)自由下落．假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)觸地時(shí)間極短，無動(dòng)能損失．棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)．求：
圖8－7
(1)棒第一次與地面碰撞后彈起上升的過程中，環(huán)的加速度．
(2)從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間，棒運(yùn)動(dòng)的路程s．
(3)從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，摩擦力對環(huán)和棒做的總功W．
[2007年高考江蘇物理卷]
【解析】(1)設(shè)棒第一次上升的過程中環(huán)的加速度為a環(huán)，由牛頓第二定律有：
a環(huán)＝kmg－mgm＝(k－1)g，方向豎直向上．
(2)棒第一次落地前瞬間的速度大小為：v1＝2gH
設(shè)棒彈起后的加速度為a棒，由牛頓第二定律有：
a棒＝－kmg＋mgm＝－(k＋1)g
故棒第一次彈起的最大高度為：
H1＝－v122a棒＝Hk＋1
路程s＝H＋2H1＝k＋3k＋1H．
(3)解法一設(shè)棒第一次彈起經(jīng)過t1時(shí)間后與環(huán)達(dá)到共同速度v1′
環(huán)的速度v1′＝－v1＋a環(huán)t1
棒的速度v1′＝v1＋a棒t1
解得：t1＝1k2Hg
v1′＝－2gHk
環(huán)的位移h環(huán)1＝－v1t1＋12a環(huán)t12＝－k＋1k2H
棒的位移h棒1＝v1t1＋12a棒t12＝k－1k2H
x1＝h環(huán)1－h(huán)棒1
解得：x1＝－2Hk
棒、環(huán)一起下落至地，有：v22－v1′2＝2gh棒1
解得：v2＝2gHk
同理，環(huán)第二次相對棒的位移為：
x2＝h環(huán)2－h(huán)棒2＝－2Hk2
……
xn＝－2Hkn
故環(huán)相對棒的總位移x＝x1＋x2＋…＋xn＝－2Hk－1
所以W＝kmgx＝－2kmgHk－1．
解法二經(jīng)過足夠長的時(shí)間棒和環(huán)最終靜止，設(shè)這一過程中它們相對滑動(dòng)的總路程為l，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律有：
mgH＋mg(H＋l)＝kmgl
解得：l＝2Hk－1
故摩擦力對環(huán)和棒做的總功為：
W＝－kmgl＝－2kmgHk－1．
[答案](1)(k－1)g，方向豎直向上(2)k＋3k＋1H
(3)－2kmgHk－1
【點(diǎn)評】①高考壓軸題中常涉及多個(gè)物體多次相互作用的問題，求解這類題往往需要應(yīng)用數(shù)學(xué)的遞推公式或數(shù)列求和知識．
②一對滑動(dòng)摩擦力做功的總和W＝－fs總，s總為相對滑動(dòng)的總路程．
③對于涉及兩個(gè)對象的運(yùn)動(dòng)過程，規(guī)定統(tǒng)一的正方向也很重要．
●例7如圖8－8所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌平面的傾角為α，條形勻強(qiáng)磁場的寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直．長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”形裝置，總質(zhì)量為m，置于導(dǎo)軌上．導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生，圖中未畫出)．線框的邊長為d(dl)，電阻為R，下邊與磁場區(qū)域上邊界重合．將裝置由靜止釋放，導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)到磁場區(qū)域下邊界處返回，導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直．重力加速度為g．求：
圖8－8
(1)裝置從釋放到開始返回的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q．
(2)線框第一次穿越磁場區(qū)域所需的時(shí)間t1．
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后，線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離xm．
[2009年高考江蘇物理卷]
【解析】(1)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到磁場下邊界的過程中，作用在線框上的安培力做功為W，由動(dòng)能定理得：
mgsinα4d＋W－BIld＝0
且Q＝－W
解得：Q＝4mgdsinα－BIld．
(2)設(shè)線框剛離開磁場下邊界時(shí)的速度為v1，則接著向下運(yùn)動(dòng)2d，由動(dòng)能定理得：mgsinα2d－BIld＝0－12mv12
線框在穿越磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合力F＝mgsinα－F′
感應(yīng)電動(dòng)勢E＝Bdv
感應(yīng)電流I′＝ER
安培力F′＝BI′d
由牛頓第二定律，在t到(t＋Δt)時(shí)間內(nèi)，有Δv＝FmΔt
則?Δv＝∑[gsinα－B2d2vmR]Δt
有v1＝gt1sinα－2B2d3mR
解得：t1＝2m(BIld－2mgdsinα)＋2B2d3Rmgsinα．
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后，線框在磁場下邊界與最大距離xm之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得：
mgsinαxm－BIl(xm－d)＝0
解得：xm＝BIldBIl－mgsinα．
[答案](1)4mgdsinα－BIld
(2)2m(BIld－2mgdsinα)＋2B2d3Rmgsinα
(3)BIldBIl－mgsinα

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高考物理高考物理實(shí)驗(yàn)沖刺專題復(fù)習(xí)

高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)

20xx屆高考黃岡中學(xué)物理沖刺講解、練習(xí)題、預(yù)測題18:第9專題高中物理常見的物理模型(2)能力演練

一、選擇題(10×4分)
1．圖示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()
A．若D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程中一定會(huì)吸收核能
B．若D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程中一定會(huì)釋放核能
C．若A分裂成B和C，分裂過程中一定會(huì)吸收核能
D．若A分裂成B和C，分裂過程中一定會(huì)釋放核能
【解析】D、E結(jié)合成F粒子時(shí)總質(zhì)量減小，核反應(yīng)釋放核能；A分裂成B、C粒子時(shí)，總質(zhì)量減小，核反應(yīng)釋放核能．
[答案]BD
2．單冷型空調(diào)器一般用來降低室內(nèi)溫度，其制冷系統(tǒng)與電冰箱的制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同．某單冷型空調(diào)器的制冷機(jī)從低溫物體吸收熱量Q2，向高溫物體放出熱量Q1，而外界(壓縮機(jī))必須對工作物質(zhì)做功W，制冷系數(shù)ε＝Q2W．設(shè)某一空調(diào)的制冷系數(shù)為4，若制冷機(jī)每天從房間內(nèi)部吸收2.0×107J的熱量，則下列說法正確的是()
A．Q1一定等于Q2
B．空調(diào)的制冷系數(shù)越大越耗能
C．制冷機(jī)每天放出的熱量Q1＝2.5×107J
D．制冷機(jī)每天放出的熱量Q1＝5.0×106J
【解析】Q1＝Q2＋W＞Q2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ε越大，從室內(nèi)向外傳遞相同熱量時(shí)壓縮機(jī)所需做的功(耗電)越小，越節(jié)省能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；又Q1＝Q2＋Q2ε＝2.5×107J，故選項(xiàng)C正確．
[答案]C
3．圖示為一列簡諧橫波的波形圖象，其中實(shí)線是t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是t2＝1.5s時(shí)的波形，且(t2－t1)小于一個(gè)周期．由此可判斷()
A．波長一定是60cm
B．波一定向x軸正方向傳播
C．波的周期一定是6s
D．波速可能是0.1m/s，也可能是0.3m/s
【解析】由題圖知λ＝60cm
若波向x軸正方向傳播，則可知：
波傳播的時(shí)間t1＝T4，傳播的位移s1＝15cm＝λ4
故知T＝6s，v＝0.1m/s
若波向x軸負(fù)方向傳播，可知：
波傳播的時(shí)間t2＝34T，傳播的位移s2＝45cm＝3λ4
故知T＝2s，v＝0.3m/s．
[答案]AD
4．如圖所示，在水平桌面上疊放著質(zhì)量均為M的A、B兩塊木板，在木板A的上面放著一個(gè)質(zhì)量為m的物塊C，木板和物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．A、B、C之間以及B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ．若用水平恒力F向右拉動(dòng)木板A，使之從C、B之間抽出來，已知重力加速度為g，則拉力F的大小應(yīng)該滿足的條件是(已知最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力)()
A．F＞μ(2m＋M)gB．F＞μ(m＋2M)g
C．F＞2μ(m＋M)gD．F＞2μmg
【解析】無論F多大，摩擦力都不能使B向右滑動(dòng)，而滑動(dòng)摩擦力能使C產(chǎn)生的最大加速度為μg，故F－μmg－μ(m＋M)gM＞μg時(shí)，即F＞2μ(m＋M)g時(shí)A可從B、C之間抽出．
[答案]C
5．如圖所示，一束單色光a射向半球形玻璃磚的球心，在玻璃與空氣的界面MN上同時(shí)發(fā)生反射和折射，b為反射光，c為折射光，它們與法線間的夾角分別為β和θ．逐漸增大入射角α，下列說法中正確的是()
A．β和θ兩角同時(shí)增大，θ始終大于β
B．b光束的能量逐漸減弱，c光束的能量逐漸加強(qiáng)
C．b光在玻璃中的波長小于b光在空氣中的波長
D．b光光子的能量大于c光光子的能量
【解析】三個(gè)角度之間的關(guān)系有：θ＝α，sinβsinα＝n＞1，故隨著α的增大，β、θ都增大，但是θ＜β，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，且在全反射前，c光束的能量逐漸減弱，b光束的能量逐漸加強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；又由n＝sinβsinα＝cv＝λλ′，b光在玻璃中的波長小于在空氣中的波長，但光子的能量不變，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤．
[答案]C
6．如圖所示，水平傳送帶以v＝2m/s的速度勻速前進(jìn)，上方漏斗中以每秒50kg的速度把煤粉豎直抖落到傳送帶上，然后一起隨傳送帶運(yùn)動(dòng)．如果要使傳送帶保持原來的速度勻速前進(jìn)，則傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率為()
A．100WB．200WC．500WD．無法確定
【解析】漏斗均勻持續(xù)將煤粉抖落在傳送帶上，每秒鐘有50kg的煤粉被加速至2m/s，故每秒鐘傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)多做的功為：
ΔW＝ΔEk＋Q＝12mv2＋fΔs＝mv2＝200J
故傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率ΔP＝ΔWt＝200W．
[答案]B
7．如圖所示，一根用絕緣材料制成的輕彈簧，勁度系數(shù)為k，一端固定，另一端與質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球相連，靜止在光滑絕緣水平面上．當(dāng)施加水平向右的勻強(qiáng)電場E后，小球開始做簡諧運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法中正確的是()
A．小球的速度為零時(shí)，彈簧的伸長量為qEk
B．小球的速度為零時(shí)，彈簧的伸長量為2qEk
C．運(yùn)動(dòng)過程中，小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒
D．運(yùn)動(dòng)過程中，小球動(dòng)能變化量、彈性勢能變化量以及電勢能的變化量之和保持為零
【解析】由題意知，小球位于平衡位置時(shí)彈簧的伸長量x0＝qEk，小球速度為零時(shí)彈簧處于原長或伸長了2x0＝2qEk，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確．
小球做簡諧運(yùn)動(dòng)的過程中彈簧彈力和電場力都做功，機(jī)械能不守恒，動(dòng)能、彈性勢能、電勢能的總和保持不變，選項(xiàng)D正確．
[答案]BD
8．如圖所示，將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為θ的固定斜面上．滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g，則[2009年高考北京理綜卷]()
A．將滑塊由靜止釋放，如果μ＞tanθ，滑塊將下滑
B．給滑塊沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑塊將減速下滑
C．用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，則拉力大小應(yīng)是2mgsinθ
D．用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，則拉力大小應(yīng)是mgsinθ
【解析】對于靜止置于斜面上的滑塊，可沿斜面下滑的條件為mgsinθ＞μmgcosθ；同理，當(dāng)mgsinθ＜μmgcosθ時(shí)，具有初速度下滑的滑塊將做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)μ＝tanθ時(shí)，滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦力f＝mgsinθ，由平衡條件知，使滑塊勻速上滑的拉力F＝2mgsinθ，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤．
[答案]C
9．國產(chǎn)“水刀”——超高壓數(shù)控萬能水切割機(jī)，以其神奇的切割性能在北京國際展覽中心舉行的第五屆國際機(jī)床展覽會(huì)上引起轟動(dòng)，它能切割40mm厚的鋼板、50mm厚的大理石等材料．
將普通的水加壓，使其從口徑為0.2mm的噴嘴中以800m/s～1000m/s的速度射出，這種水射流就是“水刀”．我們知道，任何材料承受的壓強(qiáng)都有一定限度，下表列出了一些材料所能承受的壓強(qiáng)的限度．

A．橡膠5×107Pa
B．花崗石1.2×108Pa～2.6×108Pa
C．鑄鐵8.8×108Pa
D．工具鋼6.7×108Pa
設(shè)想一“水刀”的水射流橫截面積為S，垂直入射的速度v＝800m/s，水射流與材料接觸后，速度為零，且不附著在材料上，水的密度ρ＝1×103kg/m3，則此水刀不能切割上述材料中的()
【解析】以射到材料上的水量Δm為研究對象，以其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理得：
－pSΔt＝－ρSvΔtv
得：p＝ρv2＝6.4×108Pa
由表中數(shù)據(jù)可知：此“水刀”不能切割材料C和D．
[答案]CD
10．如圖甲所示，質(zhì)量為2m的長木板靜止地放在光滑的水平面上，另一質(zhì)量為m的小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0滑上木板的左端，恰能滑至木板的右端且與木板保持相對靜止，鉛塊在運(yùn)動(dòng)過程中所受到的摩擦力始終不變．若將木板分成長度與質(zhì)量均相等(即m1＝m2＝m)的兩段1、2后，將它們緊挨著放在同一水平面上，讓小鉛塊以相同的初速度v0由木板1的左端開始運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，則下列說法正確的是()
A．小鉛塊滑到木板2的右端前就與之保持相對靜止
B．小鉛塊滑到木板2的右端后與之保持相對靜止
C．甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等
D．圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量
【解析】長木板分兩段前，鉛塊和木板的最終速度為：
vt＝mv03m＝13v0
且有Q＝fL＝12mv02－12×3m(v03)2＝13mv02
長木板分兩段后，可定量計(jì)算出木板1、2和鉛塊的最終速度，從而可比較摩擦生熱和相對滑動(dòng)的距離；也可用圖象法定性分析(如圖丙所示)比較得到小鉛塊到達(dá)右端之前已與木板2保持相對靜止，故圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量．
丙
[答案]AD
二、非選擇題(共60分)
11．(5分)圖示為伏安法測電阻的部分電路，電路其他部分不變，當(dāng)開關(guān)S接a點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)U1＝11V，電流表的示數(shù)I1＝0.2A；當(dāng)開關(guān)S接b點(diǎn)時(shí)，U2＝12V，I2＝0.15A．那么，為了提高測量的準(zhǔn)確性，開關(guān)S應(yīng)接______點(diǎn)(填“a”或“b”)，Rx的測量值為________Ω．
[答案]b(2分)80(3分)
12．(10分)如圖所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在水平軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球．現(xiàn)在利用這些器材測定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢能．
(1)還需要的器材是________、________．
(2)以上測量實(shí)際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對________能的測量，需要直接測量________和________．
(3)為了研究彈簧的彈性勢能與勁度系數(shù)和形變量間的關(guān)系，除以上器材外，還準(zhǔn)備了幾個(gè)輕彈簧，所有彈簧的勁度系數(shù)均不相同．試設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格．
[答案](1)天平刻度尺(每空1分)
(2)重力勢質(zhì)量上升高度(每空1分)
(3)設(shè)計(jì)表格如下(5分)
小球的質(zhì)量m＝________kg，彈簧A
壓縮量x(m)
上升高度h(m)
E＝mgh(J)
壓縮量x＝________cm，小球的質(zhì)量m＝________kg
彈簧ABC
勁度系數(shù)k(N/m)
上升高度h(m)
E＝mgh(J)
13．(10分)如圖所示，一勁度系數(shù)k＝800N/m的輕彈簧的兩端各焊接著兩個(gè)質(zhì)量均為m＝12kg的物體A、B，A、B和輕彈簧靜止豎立在水平地面上．現(xiàn)加一豎直向上的力F在上面的物體A上，使物體A開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.4s物體B剛要離開地面，設(shè)整個(gè)過程中彈簧都處于彈性限度內(nèi)，取g＝10m/s2．求：
(1)此過程中所加外力F的最大值和最小值．
(2)此過程中外力F所做的功．
【解析】(1)A原來靜止時(shí)有：kx1＝mg(1分)
當(dāng)物體A剛開始做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F最小，設(shè)為F1．
對物體A有：F1＋kx1－mg＝ma(1分)
當(dāng)物體B剛要離開地面時(shí)，拉力F最大，設(shè)為F2．
對物體A有：F2－kx2－mg＝ma(1分)
對物體B有：kx2＝mg(1分)
對物體A有：x1＋x2＝12at2(1分)
解得：a＝3.75m/s2
聯(lián)立解得：F1＝45N(1分)，F(xiàn)2＝285N．(1分)
(2)在力F作用的0.4s內(nèi)，初末狀態(tài)的彈性勢能相等(1分)
由功能關(guān)系得：
WF＝mg(x1＋x2)＋12m(at)2＝49.5J．(2分)
[答案](1)285N45N(2)49.5J
14．(12分)如圖甲所示，傾角為θ、足夠長的兩光滑金屬導(dǎo)軌位于同一傾斜的平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，與電阻R1、R2及電容器相連，電阻R1、R2的阻值均為R，電容器的電容為C，空間存在方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一個(gè)質(zhì)量為m、阻值也為R、長度為l的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，將其由靜止釋放，下滑距離s時(shí)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度，這一過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則：
甲
(1)導(dǎo)體棒穩(wěn)定下滑的最大速度為多少？
(2)導(dǎo)體棒從釋放開始到穩(wěn)定下滑的過程中流過R1的電荷量為多少？
【解析】(1)當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，電容器中沒有電流，設(shè)導(dǎo)體棒穩(wěn)定下滑的最大速度為v，有：
E＝Blv(1分)
I＝ER2＋R(1分)
所以F安＝BIl＝B2l2v2R(2分)
導(dǎo)體棒的受力情況如圖乙所示，根據(jù)受力平衡條件有：
乙
F安＝mgsinθ(1分)
解得：v＝2mgRsinθB2l2．(2分)
(2)棒加速運(yùn)動(dòng)時(shí)電容器上的電壓增大，電容器充電；當(dāng)棒達(dá)到最大速度后，電容器上的電荷量最大并保持不變，所以流過R1的電荷量就是電容器所帶的電荷量，則：
U＝IR2＝E2RR＝E2＝Blv2＝mgRsinθBl(3分)
QR1＝CU＝mgRCsinθBl．(2分)
[答案](1)2mgRsinθB2l2(2)mgRCsinθBl
15．(13分)如圖甲所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，在D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，此磁場方向垂直紙面向里．結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，此電場方向與AC平行且向上，最后離子打在G處，而G處到A點(diǎn)的距離為2d(直線DAG與電場方向垂直)．不計(jì)離子重力，離子運(yùn)動(dòng)軌跡在紙面內(nèi)．求：
甲
(1)正離子從D處運(yùn)動(dòng)到G處所需時(shí)間．
(2)正離子到達(dá)G處時(shí)的動(dòng)能．
【解析】(1)正離子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：
乙
t1＝13T＝2πm3Bq(1分)
圓周運(yùn)動(dòng)半徑r滿足：r＋rcos60°＝d(1分)
解得：r＝23d(1分)
設(shè)離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v0，則有：r＝mv0Bq(1分)
解得：v0＝2Bqd3m(1分)
離子從C運(yùn)動(dòng)到G所需的時(shí)間t2＝2dv0＝3mBq(2分)
離子從D→C→G的總時(shí)間為：
t＝t1＋t2＝(9＋2π)m3Bq．(2分)
(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E，對離子在電場中的運(yùn)動(dòng)過程，有：
qE＝ma，d＝12at22(1分)
由動(dòng)能定理得：Eqd＝EkG－12mv02(1分)
解得：EkG＝4B2q2d29m．(2分)
[答案](1)(9＋2π)m3Bq(2)4B2q2d29m
16．(15分)如圖甲所示，質(zhì)量m1＝2.0kg的物塊A隨足夠長的水平傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶的速度大小v帶＝3.0m/s，方向如圖所示；在A的右側(cè)L＝2.5m處將質(zhì)量m2＝3.0kg的物塊B無初速度放上傳送帶．已知在A、B碰后瞬間B相對傳送帶的速度大小為1.0m/s，之后當(dāng)其中某一物塊相對傳送帶的速度為零時(shí)，傳送帶立即以大小為2.0m/s2的加速度制動(dòng)，最后停止運(yùn)動(dòng)．傳送帶的運(yùn)動(dòng)情況不受物塊A、B的影響，且A、B碰撞的時(shí)間極短．設(shè)兩物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.10．求：
甲
(1)物塊B剛開始滑動(dòng)時(shí)的加速度．
(2)碰撞后兩物塊的速度．
(3)兩物塊間的最大距離．
【解析】(1)物塊B剛開始滑動(dòng)時(shí)，加速度為：
a＝μm2gm2＝μg＝1m/s2，方向向右．(2分)
(2)設(shè)經(jīng)t1時(shí)間，A、B兩物塊相碰，有：
12at21＋L＝v帶t1
解得：t1＝1s，t1′＝5s(由上述分析可知，t1′不合題意，舍去)
碰前B的速度v2＝at1＝1m/s(2分)
由題意可知：碰后B的速度v2′＝2m/s或v2″＝4m/s
由動(dòng)量守恒定律得：
m1v帶＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
m1v帶＋m2v2＝m1v1″＋m2v2″
解得：碰后A的速度v1′＝1.5m/s或v1″＝－1.5m/s
檢驗(yàn)：由于12m1v2帶＋12m2v22＜12m1v1′2＋12m2v2″2
故v1″＝－1.5m/s、v2″＝4m/s這組數(shù)據(jù)舍去
所以碰后A的速度v1′＝1.5m/s，方向向右；B的速度v2′＝2m/s，方向向右．(3分)
(3)因碰后兩物塊均做加速度運(yùn)動(dòng)，加速度都為a＝1m/s2，所以B的速度先達(dá)到與傳送帶相同速度，設(shè)B達(dá)到與傳送帶速度相同的時(shí)間為t2．
乙
有：v帶＝v2′＋at2，t2＝1s
此時(shí)A的速度v3＝v1′＋at2＝2.5m/s＜v帶
故從t2之后A繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)，B和傳送帶開始減速運(yùn)動(dòng)，直到A和傳送達(dá)到某個(gè)共同速度v4后，A所受的摩擦力換向，才開始減速運(yùn)動(dòng)．設(shè)A繼續(xù)加速度的時(shí)間為t3，則：
v4＝v3＋at3＝v帶－a帶t3，t3＝16s
A的速度v4＝v3＋at3＝83m/s(2分)
此時(shí)B的速度v5＝v帶－at3＝176m/s，之后A、B均做減速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵谡麄€(gè)過程中B的速度始終大于A的速度，所以當(dāng)A、B都靜止時(shí)兩物塊間的距離最大．(1分)
B碰后運(yùn)動(dòng)的總位移s2＝v2帶－v2′22a＋0－v2帶2×(－a)＝7m
或s2＝v2′＋v帶2t2＋v帶2×v帶a＝7m(2分)
A碰后運(yùn)動(dòng)的總位移s1＝v24－v1′22×a＋0－v242×(－a)≈6m(2分)
兩物塊間的最大距離sm＝s2－s1＝1m．(1分)
[答案](1)1m/s2，方向向左
(2)A的速度為1.5m/s，方向向右；B的速度為2m/s，方向向右
(3)1m

高考物理常見的物理模型沖刺專題復(fù)習(xí)

高考物理帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)沖刺專題復(fù)習(xí)

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？小編收集并整理了“高考物理帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)沖刺專題復(fù)習(xí)”，僅供參考，歡迎大家閱讀。