专题132物理思想方法（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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专题132 物理思想方法
物理思想方法包括物理实验中的累积法、控制变量法、等效法、理想实验法等，包括对实验现象的假说、模型等。
第二部分 最新高考题精选
1．（2021新高考天津卷）科学研究方法对物理学的发展意义深远，实验法、归纳法、演绎法、类比法、理想实验法等对揭示物理现象的本质十分重要．下列哪个成果是运用理想实验法得到的（ ）
A．牛顿发现“万有引力定律”
B．库仑发现“库仑定律”
C．法拉第发现“电磁感应现象”
D．伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”
【参考答案】D
【解题思路】伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”，伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”，选项D正确。
2. （2012·安徽）如图1所示，半径为r均匀带电圆形平板，单位面积带电量为σ，其轴线上任意一点P（坐标为x）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：E=2πkσ，方向沿x轴。
现考虑单位面积带电量为σ0的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板，如图2所示。则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）的电场强度为
A．2πkσ0
B．2πkσ0
C．2πkσ0
D．2πkσ0
【参考答案】A
【名师解析】
单位面积带电量为σ0的无限大均匀带电平板，其x轴上任一点的电场强度都相等，与x无关。分析题给的四个关系式，只有选项A当r趋近于0时圆孔轴线上任意一点Q的电场强度是一常数，所以选项A正确。
3、（2015·天津）物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是
A、天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B、电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C、α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D、密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【参考答案】A
【名师解析】天然放射现象使人们认识到原子核可以释放出粒子，说明原子核内部是有结构的，选项A正确。电子的发现使人们认识到原子不是自然界中最小的粒子，原子具有一定的结构，卢瑟福的α粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，密立根油滴实验表明电荷是量子化的，并测出了元电荷的大小，选项BCD错误。
考点：近代物理学史
4．（2015·上海物理）用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明
（A）光的本质是波
（B）光的本质是粒子
（C）光的能量在胶片上分布不均匀
（D）光到达胶片上不同位置的概率相同
【参考答案】C
【名师解析】该实验表明光具有波粒二象性，光的能量在胶片上分布不均匀，光到达胶片上不同位置的概率不相同，图中亮的部分表明光到达的概率大，选项C正确ABD错误。
5（2015·江苏）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有_______.
（A）．光电效应现象揭示了光的粒子性
（B）．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
（C）．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
（D）．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
【参考答案】AB
【名师解析】：黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释，动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等。根据德布罗意公式，动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等，选项CD错误。
6 （2015·全国新课标理综II）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（ ）。
A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
【参考答案】ACD
【名师解析】电子束通双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子具有波动性，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线一种粒子性，故B错误，人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子一种波，故C正确；人们利电子显微镱观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；光电效应说明光是一种粒子，故E错误。
7．（2015·江苏物理）静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬 考异邮》中有“玳瑁吸”之说，但下列不属于静电现象的是
（A）．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
（B）．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引
（C）．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流
（D）．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
【参考答案】C
【名师解析】小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中磁通量发生变化，小线圈中产生感应电流，属于电磁感应现象，即C不属于静电现象.
8．（2015·全国新课标II）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是（ ）
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
【参考答案】BC
【名师解析】指南针是一个磁体，它有两个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线时，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误。
第三部分 最新模拟题精选
1. （2022河南三市一模）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的为（ ）
A. 电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的粒子性解释
B. 光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
C. 康普顿效应说明光具有波动性
D. 黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
【参考答案】B
【名师解析】电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的波动性解释，选项A错误；
光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B正确；
康普顿效应说明光具有粒子性，选项C错误；
自然界的任何物体都向外辐射电磁波，黑体是一个理想化了的物体，它能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体，故D错误：
2. （2022湖南长沙周南中学模拟）在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。对下列实验描述正确的是（ ）
A. 卢瑟福通过A图所示的实验，发现了质子和中子
B. 汤姆孙通过B图所示的气体放电管，提出了原子的核式结构模型
C. C图所示的实验中，验电器因为带上负电指针张开
D. D图放射源产生的三种射线中，射线1的电离本领最强
【参考答案】D
【名师解析】
卢瑟福通过A图所示的实验确立了原子的核式结构理论，并没有发现质子和中子，选项A错误；
汤姆孙通过B图所示的气体放电管发现了电子，选项B错误；
C图所示的实验中，从锌板中逸出光电子，则锌板带上正电，验电器因为带上正电指针张开，选项C错误；
D图放射源产生的三种射线中，射线1是α粒子，其电离本领最强，选项D正确。
3. （2022河南名校联考）库仑定律是电磁学的基本定律。1766年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用，而且空腔内部也不带电。他受到万有引力定律的启发，猜想两个点电荷（电荷量保持不变）之间的静电力与它们的距离的平方成反比。1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。下列说法正确的是（ABD）
A、普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0
B、普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法
C、为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了两个点电荷的电荷量
D、为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭秤装置
【参考答案】ABD
【名师解析】普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0，选项A正确。普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法，选项B正确。为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭秤装置，选项D正确。为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑采用了完全相同的金属小球均分电荷量的方法，没有精确测定了两个点电荷的电荷量，选项C错误。
4．(2022广东佛山重点高中质检)许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、模型法、类比法和科学假说法等等。以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是（ ）
A．探究合力与分力的关系实验时，主要应用的是类比法
B．伽利略运用理想实验法说明了力是维持物体运动的原因
C．在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法
【参考答案】．D
【名师解析】探究合力与分力的关系实验时，主要应用的是等效替代法，选项A错误；
伽利略运用理想实验法说明了力不是维持物体运动的原因，选项B错误；不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，选项C错；．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法，选项D正确。
5．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的是( )
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释光谱的分立特征和原子的稳定性
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
【参考答案】B
【名师解析】
汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型，故B正确；卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故C错误；玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故D错误。
6．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
【参考答案】D
【名师解析】
产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流。本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确；C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人走到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流；在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确。
7．许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。如图是科学史上一个著名的实验，以下说法正确的是( )
A．此实验是库仑测量油滴电荷量的实验
B．此实验是法拉第测量电子电荷量的实验
C．通过此油滴实验直接测定了元电荷的数值
D．通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷
【参考答案】D
【名师解析】
题图为密立根油滴实验的示意图，密立根通过油滴实验直接测定了油滴的电荷量。通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，选项D正确。
8．下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是( )
A．电学中引入了点电荷的概念，突出了带电体的带电荷量，忽略了带电体的质量，这里运用了理想化模型的方法
B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了假设法
C．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如电容C＝eq \f(Q,U)，加速度a＝eq \f(F,m)都是采用比值法定义的
D．根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt非常小时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
【参考答案】D
【名师解析】
点电荷的概念，突出了带电体的带电荷量，忽略了带电体的体积大小和形状，而不是忽略了带电体的质量，运用了理想化模型的方法，所以A项错误；在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微分法，而不是假设法，所以B项错误；电容的定义式C＝eq \f(Q,U)是比值定义，加速度a＝eq \f(F,m)是牛顿第二定律的表达式，a＝eq \f(Δv,Δt)才是加速度的定义式，也是比值定义，所以C项错误；根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当时间趋近于零时，表示瞬时速度，这里运用了极限思想，所以D项正确。
9．关于科学研究方法，以下说法不正确的是( )
A. 利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，使用了微元法
B．在探究加速度与力、质量三者关系的实验中，应用了控制变量法
C．电场力做功可以与重力做功类比，两种力做功都与路径无关
D．法拉第在研究电磁感应现象时，利用了理想实验的方法
【参考答案】D
【名师解析】
法拉第在研究电磁感应现象时，不是利用了理想实验的方法，而是利用了控制变量法。
10．(2020·威海模拟)下列说法正确的是( )
A．牛顿利用斜面研究自由落体运动时，使用了“外推”的方法，即当斜面的倾角为90°时，物体在斜面上的运动就变成了自由落体运动
B．运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法不适用于研究匀速圆周运动
C．理想模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”和“轻弹簧”都是理想化模型
D．库仑利用扭秤实验装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和电荷间的距离的关系时，采用了理想实验法
【参考答案】C
【名师解析】
伽利略利用斜面研究自由落体运动时，使用了“外推”的方法，即当斜面的倾角为90°时，物体在斜面上的运动就变成了自由落体运动，故选项A错误；运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法也同样适用于研究匀速圆周运动，故选项B错误；理想模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”和“轻弹簧”都是理想化模型，故选项C正确；库仑利用扭秤实验装置研究电荷间的相互作用力的大小跟电荷量和电荷间的距离的关系时，采用了控制变量法，故选项D错误。
11．我们除了学习物理知识外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。下列关于物理学中思想方法的叙述，正确的是( )
A. 在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的思想
B．伽利略在研究自由落体运动时采用了微元法
C．在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法
D．法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验法
【参考答案】A
【名师解析】
合力与分力是等效替代的关系，在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的思想，故A正确；伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验和逻辑推理的方法，故B错误；在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量的思想方法，故C错误；法拉第在研究电磁感应现象时利用了控制变量法，故D错误。
12．静电场、磁场和重力场在某些特点上具有一定的相似性。结合有关“场”的知识，并进行合理的类比和猜想，判断以下说法可能正确的是( )
A．电场和磁场的概念分别是奥斯特和楞次建立的
B．重力场与静电场相类比，重力场的“场强”相当于重力加速度，其“场强”大小的决定式为g＝eq \f(G,m)
C．静电场与磁场相类比，如果在静电场中定义“电通量”这个物理量，则该物理量表示穿过静电场中某一(平或曲)面的电场线的多少
D．如果把地球抽象为一个孤质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布类似于真空中一个孤立的正电荷所产生的静电场的电场线分布
【参考答案】C
【名师解析】
电场和磁场的概念是法拉第建立的，故A错误；重力场与静电场相类比，重力场的“场强”相当于重力加速度，其“场强”的决定式是eq \f(GM,R2)，故B错误；静电场与磁场相类比，如果在静电场中定义“电通量”这个物理量，则该物理量表示穿过静电场中某一(平或曲)面的电场线的多少，故C正确；如果把地球抽象为一个孤质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布，重力场的方向指向地球，类似于真空中一个孤立的负电荷所产生的静电场的电场线分布，故D错误。
13．如图所示一轻质细绳一端系一质量为m的小球，绳的上端固定于O点。现用手将小球拉至水平位置（绳处于水平拉直状态），松手后小球由静止开始运动。在小球摆动过程中绳突然被拉断，绳断时与竖直方向的夹角为α。已知绳能承受的最大拉力为F，若想求出csα值，你有可能不会求解，但是你可以通过一定的物理分析，对下列结果的合理性做出判断。根据你的判断csα值应为 ( )
A．csα = B．csα =
C．csα = D．csα =
【参考答案】D
【名师解析】由于在刚释放的瞬间，绳子拉力为零，物体在重力作用下下落．
此时α=90°，所以csα=0，当F=0时AB 选项中的csα不为0，所以选项AB都错．当运动到最低点时，有：F-mg=m
又由机械能守恒可得：mgL=mv2
由上两式解得：F=3mg，此时α=0，csα=1，
即当α=0时，则csα=1时，F=3mg，选项D符合，所以选项C错．
14．图甲中，MN为很大的薄金属板（可理解为无限大），金属板原来不带电。在金属板的右侧，距金属板的距离为d的一个位置上放入一个带正电、电荷量为q的点电荷，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布。P是点电荷右侧，与点电荷之间的距离也为d的一个点，几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现问题很难。几位同学经仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线。由此他们分别求出了P点的电场强度大小，一共有以下四个不同的答案（答案中k为静电力常量），其中正确的是 （ ）
A． B． C． D．
【参考答案】A
【名师解析】根据点电荷场强公式，q、-q在该处产生的场强分别是、-，两者方向相反，根据电场叠加原理，矢量和为，A正确。
15. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B。若滑轮转动 时与绳滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的磨擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2，已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是( )
A. B.
C. D.
【参考答案】C
【名师解析】
此题考查对物理知识的灵活运用和对表达式的判断能力。若m1= m2，系统将处于静止状态，由已有物理知识可知T1=m1g。将m1= m2代人四个表达式中，满足T1=m1g的即为正确的。据此可判断表达式C正确。
16．如图所示在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M的斜面，斜面表面光滑、高度为h、倾角为θ。一质量为m(m