(新課標(biāo))2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 優(yōu)化4 高考計算題解題策略教學(xué)案

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1、優(yōu)化4 高考計算題解題策略 計算題一般給出較多的信息,有清晰的已知條件,也有隱含條件,在實際物理情景中包含有抽象的物理模型,在所給出物理過程的信息中有重要的臨界條件,題目思維量大,解答中要求寫出重要的演算步驟和必要的文字說明. 1.慢審題,快答題 只有認(rèn)真審題,透徹理解命題的意圖、試題給定的物理情境、各物理量間的對應(yīng)關(guān)系、物理過程所遵循的物理規(guī)律,才能快速正確答題.所謂審題要慢,就是要仔細(xì),要審?fù)?,關(guān)鍵的詞句理解要到位,深入挖掘試題的條件,提取解題所需要的相關(guān)信息,排除干擾因素.要做到這些,必須通讀試題,特別是括號內(nèi)的內(nèi)容,千萬不要忽視. 2.習(xí)慣畫圖,分段處理 對綜合性強、

2、過程較為復(fù)雜的題,要習(xí)慣畫草圖,采用“分段”處理,所謂的“分段”處理,就是根據(jù)問題的需要和研究對象的不同,將問題涉及的物理過程,按照時間和空間的發(fā)展順序,合理地分解為幾個彼此相對獨立又相互聯(lián)系的階段,再根據(jù)各個階段遵從的物理規(guī)律逐個建立方程,最后通過各階段的聯(lián)系綜合起來解決,從而使問題化整為零、各個擊破. 3.書寫必要的文字說明 必要的文字說明的目的是說明物理過程和答題依據(jù),我們應(yīng)該從以下幾個方面給予考慮: (1)說明研究對象(個體或系統(tǒng),尤其是要用整體法和隔離法相結(jié)合求解的題目,一定要注意研究對象的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化問題). (2)畫出受力分析圖、電路圖、光路圖或運動過程的示意圖. (3)

3、說明所設(shè)字母的物理意義. (4)說明規(guī)定的正方向、零勢點(面). (5)說明題目中的隱含條件、臨界條件. (6)說明所列方程的依據(jù)、名稱及對應(yīng)的物理過程或物理狀態(tài). (7)說明所求結(jié)果的物理意義(有時需要討論分析). 4.要有必要的方程式 (1)寫出符合題意的原始方程(是評分依據(jù),文字說明一般不計分),不能寫變形式. (2)要用字母表述方程,不要寫有代入數(shù)據(jù)的方程,不能寫化簡式,如“G=mg”不能寫成“=g”. (3)要用原始方程組聯(lián)立求解,不要用連等式,不要不斷的“續(xù)”進(jìn)一些內(nèi)容. (4)方程式有多個時,應(yīng)分步列(分步得分),并對各方程式編號(便于計算和說明),不要合寫一式

4、,以免一錯全錯. 5.使用各種字母符號要規(guī)范 (1)字母符號要寫清楚、規(guī)范,忌字跡潦草.閱卷時因為“v、r、ν”不分,大小寫“M、m”或“L、l”不分,“G”的草體像“a”,希臘字母“ρ、μ、β、η”筆順或形狀不對而被扣分屢見不鮮. (2)尊重題目所給的符號,題目給了符號的一定不要再另立符號.如題目給出半徑是r,你若寫成R就算錯. (3)一個字母在一個題目中只能用來表示一個物理量,忌一字母多用;一個物理量在同一題中不能有多個符號,以免混淆. (4)尊重習(xí)慣用法.如拉力用F,摩擦力用Ff表示,閱卷人一看便明白,如果用反了就會帶來誤解. (5)角標(biāo)要講究.角標(biāo)的位置應(yīng)當(dāng)在右下角,比字母

5、本身小許多.角標(biāo)的選用亦應(yīng)講究,如通過A點的速度用vA就比用v1好;通過某相同點的速度,按時間順序第一次用v1、第二次用v2就很清楚,如果倒置,必然帶來誤解. (6)物理量單位的符號源于人名的單位,由單個字母表示的應(yīng)大寫,如庫侖C、亨利H;由兩個字母組成的單位,一般前面的字母用大寫,后面的字母用小寫,如Hz、Wb. 題型1 牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)公式 本知識點是牛頓運動定律的重要應(yīng)用之一,為每年高考的重點,常以計算題型出現(xiàn),且為多過程,難度中等.分析近幾年考題,命題規(guī)律有以下三點: 1.牛頓第二定律結(jié)合平拋運動知識進(jìn)行考查. 2.牛頓第二定律結(jié)合圓周運動知識進(jìn)行考查. 3.牛頓

6、第二定律結(jié)合“板塊模型”(或“傳送帶模型”)進(jìn)行考查. 【典例1】 (2019·江西一模)如圖甲所示,質(zhì)量為M=0.5 kg的木板靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m=1 kg的物塊以初速度v0=4 m/s滑上木板的左端,物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,在物塊滑上木板的同時,給木板施加一個水平向右的恒力F.當(dāng)恒力F取某一值時,物塊在木板上相對于木板滑動的路程為s,給木板施加不同大小的恒力F,得到-F圖像如圖乙所示,其中AB與橫軸平行,且AB段的縱坐標(biāo)為1 m-1.將物塊視為質(zhì)點,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10 m/s2. (1)若恒力F=0,則物塊會從木板的右端滑下,求

7、物塊在木板上滑行的時間. (2)圖乙中BC為直線段,求該段恒力F的取值范圍及與F的函數(shù)關(guān)系式. [解析] (1)以向右為正方向,物塊受向左的摩擦力,由牛頓第二定律有μmg=ma1,解得物塊的加速度大小為a1=μg=2 m/s2, 對木板有μmg=Ma2,解得木板的加速度大小為a2=4 m/s2, 在t時間內(nèi)物塊的位移為x1=v0t-a1t2,木板的位移為x2=a2t2,物塊滑下木板時位移關(guān)系為L=x1-x2,由題圖乙可知,板長L=1 m, 代入數(shù)據(jù)可解得t1= s,t2=1 s, 當(dāng)t2=1 s時,物塊的速度為2 m/s,木板的速度為4 m/s,而當(dāng)物塊從木板右端滑離時,物塊的速度

8、不可能小于木板的速度,t2=1 s應(yīng)舍去,故所求時間為t1= s. (2)①當(dāng)F較小時,物塊將從木板右端滑下,當(dāng)F增大到某一值時物塊恰好到達(dá)木板的右端,且兩者具有共同速度v,歷時t,則對木板有F+μmg=Ma3,兩者速度相同,v=v0-a1t=a3t,物塊的位移為xm=t,木板的位移為xM=t,兩者位移間的關(guān)系為s=xm-xM,聯(lián)立解得=,由題圖乙可知s≤1 m,解得F≥1 N. ②當(dāng)F繼續(xù)增大時,兩者共速后能保持相對靜止(靜摩擦力作用)一起以相同加速度a4做勻加速運動,對整體有F=(M+m)a4,對物塊有f=ma4,f為靜摩擦力,需滿足f≤fmax=μmg=2 N,聯(lián)立解得F≤3 N.

9、 綜上所述,BC段恒力F的取值范圍是1 N≤F≤3 N,函數(shù)關(guān)系式是=. [答案] (1) s (2)=(1 N≤F≤3 N) 題型2 應(yīng)用動量觀點和能量觀點分析多過程問題 本知識點為近幾年高考的考查熱點,對于不涉及物體運動過程中的加速度而涉及運動時間的問題應(yīng)用動量定理求解,碰撞、爆炸、反沖類問題常用動量守恒求解.若過程涉及能量轉(zhuǎn)化問題,并且具有功能關(guān)系的特點,用功能關(guān)系或動能定理求解. 【典例2】 (2019·湖南長沙一模)如圖所示,用長為R且不可伸長的輕繩將質(zhì)量為的小球A懸掛于O點.在光滑的水平地面上,質(zhì)量為m的小物塊B(可視為質(zhì)點)置于長木板C的左端并與長木板均保持靜止.將小球A

10、拉起,使輕繩水平拉直,將A球由靜止釋放,運動到最低點時與B發(fā)生彈性正碰. (1)求碰后輕繩與豎直方向的最大夾角θ的余弦值; (2)若長木板C的質(zhì)量為2m,B與C間的動摩擦因數(shù)為μ,則C的長度至少為多少時B才不會從C的上表面滑出? [解析] (1)A從開始下落到與B碰撞前的過程機械能守恒,由機械能守恒定律得mgR=·mv, 小球與B碰撞過程中動量和機械能均守恒,以水平向右為正方向. 由動量守恒定律得mv0=mv1+mv2, 由機械能守恒定律得·mv=·mv+mv, 聯(lián)立解得v1=-,v2=, 設(shè)碰撞后A上升的最大高度為H,則gH=·v, 又cosθ=,聯(lián)立解得cosθ=.

11、 (2)B在木板C上滑動過程中,B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,以水平向右為正方向,由動量守恒定律得mv2=(m+2m)v, 設(shè)木板長度為L時,B剛好滑到C的最右端時兩者共速,則B在木板C上滑動的過程中,由能量守恒定律得 μmgL=mv-(m+2m)v2, 聯(lián)立解得L=. [答案] (1) (2) 題型3 帶電粒子在電場、磁場中的運動 帶電粒子在電場、磁場中的運動是高考的熱點,每年的高考中都會出現(xiàn),主要考查帶電粒子在洛倫茲力下的圓周運動,常與帶電粒子在電場中的運動相結(jié)合,綜合考查受力分析、平拋運動、圓周運動、功能關(guān)系等知識,綜合性較強,難度較大,通常為高考的壓軸題. 【典例3】 (20

12、19·河南五校聯(lián)考)如圖所示,空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場.左側(cè)勻強電場的電場強度大小為E、方向水平向右,電場寬度為L;中間區(qū)域勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向外;右側(cè)區(qū)域勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小也為B,方向垂直紙面向里.一個質(zhì)量為m、電荷量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點由靜止開始運動,穿過中間磁場區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域后,又回到O點,然后重復(fù)上述運動過程.求: (1)中間磁場區(qū)域的寬度d; (2)帶電粒子從O點開始運動到第一次回到O點所用時間. [解析] (1)帶電粒子在電場中加速,由動能定理,可得:qEL=mv2 帶電粒子在勻強磁場中偏轉(zhuǎn)

13、,由牛頓第二定律,可得: Bqv=m 由以上兩式,可得:R=. 可見粒子在兩磁場區(qū)域的運動半徑相同,如圖所示 三段圓弧的圓心組成的△O1O2O3是等邊三角形,其邊長為2R.所以中間磁場區(qū)域的寬度為: d=Rsin60°=. (2)在左側(cè)電場中的運動的加速度: a= 在電場中運動的總時間: t1===2 在中間磁場中的運動時間: t2== 在右側(cè)磁場中的運動時間為: t3=T= 則粒子第一次回到O點所用的時間為: t=t1+t2+t3=2 +. [答案] (1) (2)2 + 題型4 應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點處理電磁感應(yīng)問題 電磁感應(yīng)現(xiàn)象是其他形式的能和電能的

14、相互轉(zhuǎn)化,遵循能量守恒定律.涉及能量的電磁感應(yīng)問題是高考的熱點問題,此類題目常涉及楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律、動能定理、能量守恒定律等知識,綜合性強,題目難度較大,常出現(xiàn)在選擇題的最后一題或計算題位置. 【典例4】 在生產(chǎn)線框的流水線上,為了檢測出個別不合格的未閉合線框,讓線框隨傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域(磁場方向垂直于傳送帶平面向下),觀察線框進(jìn)入磁場后是否相對傳送帶滑動就能夠檢測出不合格的未閉合線框,其物理情境簡化如下:如圖所示,通過絕緣傳送帶輸送完全相同的正方形單匝純電阻銅線框,傳送帶與水平方向夾角為α,以恒定速度v0斜向上運動.已知磁場邊

15、界MN、PQ與傳送帶運動方向垂直,MN與PQ間的距離為d,磁場的磁感應(yīng)強度為B.線框質(zhì)量為m,電阻值為R,邊長為L(d>2L),線框與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.閉合線框的上邊在進(jìn)入磁場前線框相對傳送帶靜止,線框剛進(jìn)入磁場的瞬間,和傳送帶發(fā)生相對滑動,線框運動過程中上邊始終平行于MN,當(dāng)閉合線框的上邊經(jīng)過邊界PQ時又恰好與傳送帶的速度相同.設(shè)傳送帶足夠長.求: (1)閉合線框的上邊剛進(jìn)入磁場時上邊所受安培力F安的大?。? (2)從閉合線框的上邊剛進(jìn)入磁場到上邊剛要出磁場所用的時間t; (3)從閉合線框的上邊剛進(jìn)入磁場到下邊穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中,電動機多消耗的

16、電能E. [解析] (1)根據(jù)安培力公式得F安=BIL 根據(jù)閉合電路歐姆定律得I= 又由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=BLv0 由以上聯(lián)立可解得F安=. (2)在線框的上邊剛進(jìn)入磁場到線框的上邊剛要出磁場的過程中,取沿斜面向上為正方向,根據(jù)動量定理有 μmgcosα·t-mgsinα·t-安t′=0 根據(jù)安培力公式得安=BL 根據(jù)閉合電路歐姆定律得= 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得== 由以上聯(lián)立解得t=. (3)在線框的上邊剛進(jìn)入磁場到線框的下邊剛要出磁場的過程中,由動能定理得(μmgcosα-mgsinα)d+W安=0 由功能關(guān)系得Q電=-W安 Qf=μmgcosα(v0t-

17、d) 從線框上邊剛進(jìn)入磁場到線框穿出磁場后相對傳送帶靜止的過程中,由能量守恒定律得 E=2mgsinα·d+2Q電+2Qf 由以上聯(lián)立可解得E=. [答案] (1) (2) (3) 專題強化訓(xùn)練(二十二) 1.(2019·河北名校聯(lián)盟)某工廠用傾角為37°的傳送帶把貨物由低處運送到高處,已知傳送帶長為L=50 m,正常運轉(zhuǎn)的速度為v=4 m/s.一次工人剛把M=10 kg的貨物放到傳送帶上的A處時停電了,為了不影響工作的進(jìn)度,工人拿來一塊m=5 kg帶有掛鉤的木板,把貨物放到木板上,通過定滑輪用繩子把木板拉上去.貨物與木板及木板與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)均為0.8.(貨物與木板均可看

18、成質(zhì)點,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) (1)為了把貨物拉上去又不使貨物相對木板滑動,求工人所用拉力的最大值; (2)若工人用F=189 N的恒定拉力把貨物拉到處時來電了,工人隨即撤去拉力,求此時貨物與木板的速度大??; (3)來電后,還需要多長時間貨物能到達(dá)B處?(不計傳送帶的加速時間) [解析] (1)設(shè)最大拉力為Fm,貨物與木板之間的靜摩擦力達(dá)到最大值,設(shè)此時的加速度為a1,對貨物分析,根據(jù)牛頓第二定律得 μMgcosθ-Mgsinθ=Ma1,代入數(shù)據(jù)得a1=0.4 m/s2. 對貨物與木板整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得 Fm-μ(m+M)

19、gcosθ-(m+M)gsinθ=(m+M)a1,得Fm=192 N. (2)設(shè)工人拉木板的加速度為a2,根據(jù)牛頓第二定律得 F-μ(m+M)gcosθ-(m+M)gsinθ=(m+M)a2,得a2=0.2 m/s2. 設(shè)來電時貨物與木板的速度大小為v1,根據(jù)運動學(xué)公式得 v=2a2, 代入數(shù)據(jù)得v1=2 m/s. (3)由于v1<4 m/s,所以來電后貨物與木板繼續(xù)加速,設(shè)加速度為a3,則有μ(m+M)gcosθ-(m+M)gsinθ=(m+M)a3, 代入數(shù)據(jù)得a3=0.4 m/s2. 設(shè)經(jīng)過t1貨物與木板的速度和傳送帶速度相同,v=v1+a3t1,得t1=5 s. 設(shè)t

20、1時間內(nèi)貨物與木板加速的位移為x1,v2-v=2a3x1,得x1=15 m. 共速后,木板與傳送帶相對靜止一起勻速運動,設(shè)勻速運動的時間為t2,勻速運動的位移為x2,則x2=L--x1; 得x2=25 m 又t2= 得t2=6.25 s 所以來電后木板和貨物還需要運動的時間為: t=t1+t2=11.25 s. [答案] (1)192 N (2)2 m/s (3)11.25 s 2.(2019·廣州市普通高中畢業(yè)班測試)傾角為θ的斜面與足夠長的光滑水平面在D處平滑連接,斜面上AB的長度為3L,BC、CD的長度均為3.5L,BC部分粗糙,其余部分光滑.如圖,4個小滑塊左邊均固定一

21、個長為L的輕桿,緊挨在一起排在斜面上,從下往上依次標(biāo)為1、2、3、4,輕桿與斜面平行并與上一個滑塊接觸但不粘連,滑塊1恰好在A處.現(xiàn)將4個滑塊一起由靜止釋放,設(shè)滑塊經(jīng)過D處時無機械能損失,輕桿不會與斜面相碰.已知滑塊的質(zhì)量均為m并均可視為質(zhì)點,滑塊與粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)均為tanθ,重力加速度為g.求: (1)滑塊1剛進(jìn)入BC時,滑塊1上的輕桿所受到的壓力大?。? (2)4個滑塊全部滑上水平面后,相鄰滑塊之間的距離. [解析] (1)以4個滑塊為研究對象,設(shè)滑塊1剛進(jìn)入BC段時,4個滑塊的加速度為a,由牛頓第二定律有: 4mgsinθ-μ·mgcosθ=4ma 以滑塊1為研究對象

22、,設(shè)剛進(jìn)入BC段時,滑塊1上的輕桿受到的壓力大小為F,由牛頓第二定律有: F+mgsinθ-μ·mgcosθ=ma 已知μ=tanθ,聯(lián)立可得F=mgsinθ (2)設(shè)滑塊4剛進(jìn)入BC段時,滑塊的共同速度為v. 此時4個滑塊向下移動了6L的距離,滑塊1、2、3在粗糙段向下移動的距離分別為3L、2L、L.由動能定理有: 4mgsinθ·6L-μ·mgcosθ·(3L+2L+L)=·4mv2 解得v=3 由于動摩擦因數(shù)為μ=tanθ,則4個滑塊都進(jìn)入BC段后,所受合外力為0,各滑塊均以速度v做勻速運動. 滑塊1離開BC后勻加速下滑,設(shè)到達(dá)D處時速度為v1,由動能定理有 mgsin

23、θ·3.5L=mv-mv2 解得:v1=4 當(dāng)滑塊1到達(dá)BC邊緣剛要離開粗糙段時,滑塊2正以速度v勻速向下運動,且運動L距離后離開粗糙段,依次類推,直到滑塊4離開粗糙段.由此可知,相鄰兩個滑塊到達(dá)BC段邊緣的時間差為Δt=,因此到達(dá)水平面的時間差也為Δt= 所以相鄰滑塊在水平面上的間距為d=v1Δt 聯(lián)立解得d=L [答案] (1)mgsinθ (2)L 3.(2019·吉林摸底)如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy的第二象限內(nèi)有一垂直紙面向外的勻強磁場B1,磁感應(yīng)強度大小B1=B0,第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強電場E(E大小未知),磁場、電場寬均為d,左、右邊界與x軸交點分別為A、C;x

24、軸下方存在垂直紙面向外的勻強磁場B2(B2大小未知).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子平行紙面從A點沿與x軸正方向成θ=60°角射入勻強磁場B1,粒子恰好垂直y軸進(jìn)入勻強電場并從C點與x軸正方向成θ=60°角進(jìn)入x軸下方的勻強磁場而擊中A點,不計粒子重力,求: (1)電場強度E的大小. (2)勻強磁場B2的磁感應(yīng)強度大?。? (3)粒子從A點出發(fā)回到A所經(jīng)歷的時間t. [解析] (1)粒子運動軌跡如圖所示,則由圖知粒子在兩磁場中運動的半徑均為r==d 由B1qv=m知v== 由圖知OD=r-rcos60°==d 粒子在電場中做類平拋運動,令粒子在電場中運動時間為t2,則

25、 d=vt2,d=·t 聯(lián)立得E=, t2=. (2)令粒子在C點的速度為vC,則vC=2v= 由B2qvC=m得B2=,代入vC、r得B2=2B0. (3)粒子在磁場B1中的運動時間為t1=×= 粒子在磁場B2中的運動時間為t3=×= 所以粒子從A點出發(fā)回到A所經(jīng)歷的時間t=t1+t2+t3=m. [答案] (1) (2)2B0 (3)m 4.(2019·武漢市高中畢業(yè)班調(diào)研)如圖所示,足夠長的金屬導(dǎo)軌MNC和PQD平行且間距為L,所在平面與水平面夾角分別為α=37°和β=53°,導(dǎo)軌兩側(cè)空間均有垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強度大小為B.均勻金屬棒ab和

26、ef質(zhì)量均為m,長均為L,電阻均為R.運動過程中,兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸,始終垂直于導(dǎo)軌,金屬棒ef與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,金屬棒ab光滑.導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度大小為g,sin37°=0.6,cos37°=0.8. (1)若將棒ab鎖定,由靜止釋放棒ef,求棒ef最終運動的速度大小v1; (2)在(1)問的條件下,若棒ef經(jīng)過時間t達(dá)到第(1)問中的速度v1,求此過程中棒ef下滑的距離x; (3)若兩金屬棒均光滑,同時由靜止釋放,試在同一圖中定性畫出兩棒運動的v-t圖線.(ab棒取沿導(dǎo)軌向上為正方向,ef棒取沿導(dǎo)軌向下為正方向) [解析] (1)棒ef最終勻速運動

27、,受力如圖,由力的平衡條件有 mgsinβ=μmgcosβ+F① 由安培力公式得 F=BI1L② 由閉合電路歐姆定律得 I1=③ 由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E=BLv1④ 聯(lián)立①②③④式,解得 v1=⑤ (2)棒ef由靜止釋放到速度為v1,經(jīng)過的時間為t,對棒ef,由動量定理有 mgtsinβ-μmgtcosβ-B2Lt=mv1-0⑥ 由閉合電路歐姆定律有2=⑦ 由法拉第電磁感應(yīng)定律有=⑧ 回路磁通量的變化量ΔΦ=BLx⑨ 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨式,解得 x=-⑩ (3)最終棒ef沿導(dǎo)軌勻加速下滑,棒ab沿導(dǎo)軌勻加速上滑,加速度相同.其v-t圖線如下. [答案] (1) (2)- (3)見解析 14

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