2020高考物理 十大題源系列素材十（教師版）

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1、2020高考物理 十大題源系列素材十（教師版） 研究近五年新課標(biāo)高考試題，可以發(fā)現(xiàn)，物理試題逐漸朝著緊扣教材、考查能力的方向發(fā)展，而能力的考查又主要體現(xiàn)在考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力上。通過(guò)對(duì)近五年新課標(biāo)高考試題研究，可以發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)高考命題的題源主要有十個(gè)。研究高考命題的十大題源，給力高考，贏得高考。 題源十. 源于最新科技成果、重大事件、科學(xué)家的研究或猜想 【題源解讀】高考作為國(guó)家選拔人才的國(guó)考，為了考查學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，每年的高考試題中，都有根據(jù)最新科技成果、重大事件、物理學(xué)史中科學(xué)家的研究或猜想編寫(xiě)的、情景新穎、且不超出高中物理知識(shí)范圍的新題。

2、例24. （2020新課標(biāo)理綜第14題）為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的，在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是 【解析】：在地理北極附近是地磁場(chǎng)的S極，由安培定則可知正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是圖B。 【答案】：B 【點(diǎn)評(píng)與啟示】此題以19世紀(jì)安培關(guān)于地磁場(chǎng)的假設(shè)為素材編寫(xiě)而成，考查地磁場(chǎng)和安培定則。2020年高考上海物理第4題以伽利略研究物體沿斜面運(yùn)動(dòng)素材編寫(xiě)，2020年高考安徽理綜卷第19題以科學(xué)史中帶電粒子穿過(guò)金屬板運(yùn)動(dòng)徑跡為素材編寫(xiě)。 例25. （2020新課標(biāo)理綜卷第24題)短跑名將博爾特在北京奧運(yùn)會(huì)上

3、創(chuàng)造了100m和200m短跑項(xiàng)目的新世界紀(jì)錄，他的成績(jī)分別是9.69s和l9.30s.假定他在100m比賽時(shí)從發(fā)令到起跑的反應(yīng)時(shí)間是0.15s，起跑后做勻加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速率后做勻速運(yùn)動(dòng).200m比賽時(shí)，反應(yīng)時(shí)間及起跑后加速階段的加速度和加速時(shí)間與l00m比賽時(shí)相同，但由于彎道和體力等因素的影響，以后的平均速率只有跑l00m時(shí)最大速率的96％.求：(1)加速所用時(shí)間和達(dá)到的最大速率。(2)起跑后做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度。(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 【點(diǎn)評(píng)與啟示】此題以北京奧運(yùn)會(huì)短跑名將博爾特創(chuàng)造世界記錄設(shè)置情景，編寫(xiě)了考查勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的試題。2020年福建理綜卷第14題以嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器環(huán)月

4、飛行為素材編寫(xiě)試題，2020年安徽理綜卷第22題以北京殘奧會(huì)開(kāi)幕式點(diǎn)燃主火炬為素材編寫(xiě)試題。實(shí)際上，在每年的高考試題中都有圍繞近期一些重大事件編寫(xiě)的高考題。這啟示我們，可以根據(jù)天宮一號(hào)與神州8號(hào)的發(fā)射和對(duì)接編寫(xiě)一些考查主干知識(shí)的試題進(jìn)行訓(xùn)練，可事半功倍。 例26（2020天津理綜卷第12題）回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 （1）當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱(chēng)“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作為示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子，試寫(xiě)

5、出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期τ為20min，經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來(lái)的百分之幾？（結(jié)果取2位有效數(shù)字） （2）回旋加速器的原理如圖21，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上。位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略，重力不計(jì)），它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P，求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式（忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速） （3）試推理說(shuō)明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨軌道半徑r的增大，同一盒中

6、相鄰軌道的半徑之差△r是增大、減小還是不變？ 【解析】（1）核反應(yīng)方程為 ① 設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過(guò)t1=2.0h剩余的質(zhì)量為mr，根據(jù)半衰期定義有 ② （2）設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開(kāi)加速器時(shí)速度大小為v，由牛頓第二定律知 ③ 質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的回旋周期為 ④ 由回旋加速器工作原理可知，交流電源的頻率與質(zhì)子回旋頻率相同，由周期T與頻率f的關(guān)系得 ⑤ 設(shè)在t時(shí)間內(nèi)離開(kāi)加速器的質(zhì)子數(shù)為N，則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率 ⑥ 輸出時(shí)質(zhì)子的等效電流 ⑦ 由上述各式得 ⑧ 若以單個(gè)質(zhì)子為研究對(duì)象解答過(guò)程正確的同樣得分。 （3）方法一

7、設(shè)為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù)，相鄰的軌道半徑分別為、，在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為、D1、D2之間的電壓為U，由動(dòng)能定理知 ⑨ 由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力， 知，則 整理得 ⑩ 因U、q、m、B均為定值，令由上式得 相鄰軌道半徑、之差 同理 因?yàn)椋容^、得 < 說(shuō)明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差△r減小。 方法二： 設(shè)為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù)，相鄰的軌道半徑分別為rk、 ，，在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為、，D1、D2之間的電壓為U

8、。 由洛化茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，知，故 由動(dòng)能定理知，質(zhì)子每加速一次，其動(dòng)能增量 以質(zhì)子在D2盒中運(yùn)動(dòng)為例，第k次進(jìn)入D2時(shí)，被電場(chǎng)加速次，速度大小為 同理，質(zhì)子第次進(jìn)入D2時(shí)，速度大小為 綜合上述各式得 整理得 同理，對(duì)于相鄰軌道半徑、，，整理后有 由于，比較、得 < 說(shuō)明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差△r減小。用同樣的方法也可得到質(zhì)子在D1盒中運(yùn)動(dòng)時(shí)具有相同的結(jié)論。 【點(diǎn)

9、評(píng)與啟示】此題以醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT切入，重點(diǎn)綜合考查回旋加速器的相關(guān)知識(shí)，難度較大。2020年高考北京理綜卷第23題以電磁流量計(jì)切入，2020高考重慶卷第23題以跑步機(jī)測(cè)速切入，2020年高考福建卷以魚(yú)餌自動(dòng)投放器為素材。 （2020福建理綜卷）如圖為某種魚(yú)餌自動(dòng)投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長(zhǎng)為2R的豎直細(xì)管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內(nèi)有一原長(zhǎng)為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧。投餌時(shí)，每次總將彈簧長(zhǎng)度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上段放置一粒魚(yú)餌，解除鎖定，彈簧可將魚(yú)餌彈射出去。設(shè)質(zhì)量為m的魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)，對(duì)管壁的作用力恰好為零。不計(jì)魚(yú)

10、餌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能損失，且鎖定和解除鎖定時(shí)，均不改變彈簧的彈性勢(shì)能。已知重力加速度為g。求： （1） 質(zhì)量為m的魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1; （2） 彈簧壓縮到0.5R時(shí)的彈性勢(shì)能Ep; （3） 已知地面與水面相距1.5R，若使該投餌管繞AB管的中軸線(xiàn)OO’在角的范圍內(nèi)來(lái)回緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，每次彈射時(shí)只放置一粒魚(yú)餌，魚(yú)餌的質(zhì)量在到m之間變化，且均能落到水面。持續(xù)投放足夠長(zhǎng)時(shí)間后，魚(yú)餌能夠落到水面的最大面積S是多少？ 【解析】：（1）質(zhì)量為m的魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完全由重力提供，則 mg=m，① 解得 v1=. ② (2) 彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為魚(yú)餌的機(jī)械能，由機(jī)

11、械能守恒定律有 Ep=mg(1.5R+R)+m v12，③ 由②③式解得Ep=3mgR。④ （3）不考慮因緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)裝置對(duì)魚(yú)餌速度大小的影響，質(zhì)量為m的魚(yú)餌離開(kāi)管口C后做平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)經(jīng)過(guò)t時(shí)間落到水面上，離OO’的水平距離為x1，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 4.5R=gt2，⑤ x1=v1t+R，⑥ 由⑤⑥式解得x1=4R. ⑦ 當(dāng)魚(yú)餌的質(zhì)量為2m/3時(shí)，設(shè)其到達(dá)管口C時(shí)速度大小為v2，由機(jī)械能守恒定律有 Ep=mg(1.5R+R)+(m) v22，⑧ 由④⑧式解得v2=2. ⑨ 質(zhì)量為2m/3的魚(yú)餌落到水面上時(shí)，設(shè)離OO’的水平距離為x2，則x2=v2t+R，⑩ 由⑤⑨⑩式解得

12、x2=7R. 魚(yú)餌能夠落到水面的最大面積S，S=(πx22-πx12)= πR2（或8.25πR2）。 【備考提示】最新科技成果、重大事件、科學(xué)家的研究或猜想等在中學(xué)教材中一般不涉及，高考命題一般都給出比較詳細(xì)的信息，但解題所使用知識(shí)方法都是中學(xué)物理中最基本的知識(shí)和最常用的方法。在高考備考中不需要刻意去尋找此方面題去訓(xùn)練，要把重點(diǎn)放在物理模型的建立、知識(shí)的靈活運(yùn)用上，以扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、熟練的知識(shí)應(yīng)用去應(yīng)對(duì)各種新穎的物理情景問(wèn)題。 綜上所述，在高考備考中，我們要立足新教材，用足新教材，理解掌握高中物理的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，知道物理知識(shí)的形成過(guò)程，能夠根據(jù)物理情景將實(shí)際問(wèn)題物理模型化，能夠熟練運(yùn)用物理規(guī)律，靈活應(yīng)用重點(diǎn)知識(shí)，了解與高中物理知識(shí)相關(guān)的物理學(xué)史上的重大事件和著名物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)，就能以不變應(yīng)萬(wàn)變，贏得高考，金榜題名。