适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习第二编高考题型解法指导课件

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一、选择题解题技巧选择题是高考题型之一,主要考查对物理概念、物理现象、物理过程和物理规律的认识、理解和应用等。题目具有信息量大、知识覆盖面广、干扰性强、层次分明、难度易控制,能考查考生的多种能力等特点。要想迅速、准确地解答物理选择题,不仅要熟练掌握和应用物理的基本概念和规律直接判断和定量计算,还要掌握以下解答物理选择题的基本方法和特殊技巧。
【常用解法】方法1.排除法通过对物理知识的理解、物理过程的分析或计算,把不符合题意的选项,从寻找差异性的角度,采用逐一排除的方法来确定答案。在遇到用已有知识解决不了的问题时,换个角度,排除错误的,剩下的就是正确的。
[例1]如图所示,直角边长为2d的等腰直角三角形EFG区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,左侧有边长为d的正方形金属线框ABCD以恒定速度v水平穿过磁场区域,设逆时针方向为电流正方向,则线框通过磁场过程中,感应电流i随时间t变化的图像是(　　)
解析 利用楞次定律,在线框进入磁场过程电路中的电流为顺时针方向,即进入磁场时电流方向为负方向,故可排除A、D选项。在线框离开磁场过程中,根据楞次定律,回路中电流方向为逆时针方向,故可排除C选项,故B项正确。
方法2.二级结论法在平时的解题过程中,积累了大量的“二级结论”,熟记并巧用一些“二级结论”可以使思维过程简化,节约解题时间。非常实用的二级结论有:(1)等时圆规律;(2)平抛运动速度的反向延长线过水平位移的中点;(3)等量同种或等量异种点电荷在空间产生的电场的特点;(4)不同比荷的同性带电粒子由静止相继经过同一加速电场和偏转电场,轨迹完全重合;(5)直流电路中动态分析的“串反并同”结论;(6)平行通电导线电流同向时相吸,电流异向时相斥;(7)带电平行板电容器与电源断开,改变极板间距离不影响极板间匀强电场的电场强度;(8)楞次定律的“来拒去留”“增缩减扩”等推论等。
[例2](多选)如图所示,水平放置的平行板电容器充电后与电源断开,一带电粒子从A点沿半圆ABC的直径方向以某一速度水平射入电场,恰好经过半圆的最低点B。粒子重力不计,下列分析正确的是(　　 )A.经过B点时的速度方向沿半圆的半径B.无论射入速度多大,粒子都不可能沿着半径方向离开半圆C.若仅将下板下移少许,板间电压增大D.若仅将下板下移少许,该粒子以相同的速度从原处射入电场,仍会经过B点
解析 粒子水平射入竖直方向的电场中,不计粒子重力,则粒子做类平抛运动,类平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点,故经过B点时的速度方向向右下方,故A错误。若粒子沿着半径方向离开半圆,则速度反向延长线过圆心,则粒子水平位移等于半圆直径,即一定从C点射出,所以不可能,故B正确。若仅将下板下移少许,因平行板电容器与电源断开,则板间电场强度不变,由U=Ed可知板间电压增大,又因粒子受力情况不变,该粒子以相同的速度从原处射入电场,运动轨迹不变,则仍会经过B点,故C、D正确。
方法3.特殊值法(1)特殊值法是让题中所涉及的某些物理量取特殊值,通过简单的分析、计算来判断的方法,它适用于将特殊值代入后能迅速将错误选项排除的选择题。(2)一般情况下选项中以字母形式表示,且字母公式较为繁琐,直接运算将非常复杂,此时便可以考虑特殊值法了。(3)特殊值法的四种类型:①将某物理量取特殊值。②将运动的场景特殊化,由陌生的情景变为熟悉的场景。③将两物理量的关系特殊化。④通过建立两物理量间的特殊关系来简化解题。
[例3]假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为(　　)
方法4.图像法根据题目的条件画出图像或示意图,如多物体或多过程的运动关系示意图可直观反映物体间的位移、时间关系等,对弄清各物理量关系建立方程有帮助;物理图像能直观反映两个物理量间的定量或定性关系,可避免繁琐的计算,迅速找到正确答案。
[例4]如图所示,两滑块P、Q在光滑的水平面上分别以不同的速度向右运动,某时刻开始分别施以水平向左的力F1、F2,其中F1的大小不变,F2的大小由零逐渐增大,经过一段时间,它们恰好同时向右运动到最远,且位移大小相等。在此过程中,两滑块同一时刻的瞬时速度vP与vQ的关系是(　　)A.vP>vQB.vPvQ,后vPvQ
解析 由题知,滑块P做匀减速直线运动,滑块Q做加速度越来越大的变减速直线运动,又运动时间相同,运动位移相同,由此可得两滑块v-t图像如图所示,易得C正确。
方法感悟 本题如果用运动学公式分析,会非常复杂,但用运动图像分析,则非常简单。对于追及相遇问题、木板—滑块模型的动力学临界问题等,画速度—时间图像辅助解答,往往能使思路清晰,且提高效率。
[例5]如图甲所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(　　)
方法5.逆向思维法正向思维法在解题中运用较多,但有时利用正向思维法解题比较繁琐,这时我们可以考虑利用逆向思维法解题。应用逆向思维法解题的基本思路:(1)分析确定研究问题的类型是否能用逆向思维法解决;(2)确定逆向思维法的类型(由果索因、转换研究对象、过程倒推等);(3)通过转换运动过程、研究对象等确定求解思路。
[例6]如图所示,半圆轨道固定在水平面上,将一小球(小球可视为质点)从B点沿半圆轨道切线方向斜向左上方抛出,到达半圆轨道左端A点正上方某处小球速度刚好水平,O为半圆轨道圆心,半圆轨道半径为R,OB与水平方向的夹角为60°,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球在A点正上方的水平速度为(　　)
解析 小球虽然做斜抛运动,由于到达半圆轨道左端A点正上方某处小球的速度刚好水平,所以可以逆向看作小球从该半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动,运动过程中恰好与半圆轨道相切于B点,这样就可以用平抛运动规律求解。因小球运动过程中与半圆轨道相切于B点,则小球在B点的速度方向与水平方向的夹角为30°,设此时位移与水平方向的夹角为θ,
方法6.等效替换法等效替换法是把陌生、复杂的物理现象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下,转化为简单、熟悉的物理现象、物理过程来研究,从而认识研究对象本质和规律的一种思想方法。等效替换法广泛应用于物理问题的研究中,如力的合成与分解、运动的合成与分解、等效场、等效电源、变压器问题中的等效电阻。
[例7](多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,且n1>n2,定值电阻r与滑动变阻器R的最大阻值相等,电流表、电压表均为理想电表。在a、b端接入输出电压恒定的交变电源,当滑动变阻器R的滑片由Q向P端滑动时,下列说法正确的是(　　)A.电流表示数变大B.电压表示数不变C.定值电阻r消耗的电功率逐渐变大D.变压器副线圈的输出功率逐渐变小
方法7.极限思维法物理学中的极限思维是把某个物理量推向极端,从而作出科学的推理分析,给出判断或导出一般结论。该方法一般适用于题干中所涉及的物理量随条件单调变化的情况。极限思维法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,使问题化难为易,化繁为简,起到事半功倍的效果。
[例8]由相关电磁学知识可知,若圆环形通电导线的中心为O,环的半径为R,环中通有大小为I的电流,如图甲所示,则环心O处的磁感应强度大小B= ,其中μ0是真空磁导率。若P点是过圆环形通电导线中心O点的轴线上的一点,且与O点间的距离是x,如图乙所示。请根据所学的物理知识判断下列有关P点处的磁感应强度BP的表达式正确的是(　　)
解析 应用极限思维法,当x=0时,P点与O点重合,磁感应强度大小BP= ,将x=0依次代入各项得A项正确。
方法8.对称法物理中对称现象比比皆是,对称表现为研究对象在结构上的对称性、作用上的对称性,物理过程在时间和空间上的对称性,物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等。物理解题中的对称法,就是从对称性的角度去分析物理过程,利用对称性解决物理问题的方法。
[例9](多选)如图所示,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等。则(　 　)A.a、b两点的电场强度相等B.a、b两点的电势相等C.c、d两点的电场强度相等D.c、d两点的电势相等
解析 如图所示,为等量异种电荷周围空间的电场分布图。本题的带电圆环,可拆解成这样无数对等量异种电荷的电场,沿竖直直径平行放置。它们有共同的对称轴PP',PP'所在的水平面与每一条电场线都垂直,即为等势面,延伸到无限远处,电势为零。故在PP'上的点电势为零,即φa=φb=0;而从M点到N点,电势一直在降低,即φc>φd,故B正确,D错误。上下两侧电场线分布对称,左右两侧电场线分布也对称,由电场的叠加原理可知A、C正确。
方法9.量纲法量纲法就是用物理量的单位来鉴别答案,主要判断等式两边的单位是否一致,或所选列式的单位与题干是否统一。
[例10]根据流体力学知识,喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关,分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数 的表达式正确的是(　　)
方法10.估算求解法有些选择题本身就是估算题,有些看似要精确计算,实际上只要通过物理方法(如:数量级分析),或者数学近似计算法(如:数据取整),进行大致推算即可得出答案。估算是一种科学而有实用价值的特殊方法,可以大大简化运算,快速地找出正确选项。
[例11]2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms,假设星体为质量均匀分布的球体,已知引力常量为6.67×10-11 N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为(　　)A.5×109 kg/m3B.5×1012 kg/m3C.5×1015 kg/m3D.5×1018 kg/m3
方法感悟 本题取整数估算,简化数学计算,提高效率。注意,若各选项数量级差别不大,则必须精确计算。
二、实验题解题策略【方法策略】实验题在高考试卷中一般包含两道题目,一般都是按“一小一大、一力一电”模式进行题目设置,题目基本都是基础题。很多考生很害怕做实验题,根本原因就是平时学习和复习过程中只追求刷题量,不注重实验能力的培养,换句话说,也就是只注重“做”实验题,而不注重真正到实验室去“做”实验。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,这句话对实验的复习有很好的借鉴意义。
明确实验题失分的四种常见情况1.不能准确读数(1)高考常出螺旋测微器和游标卡尺的读数,但遗憾的是无论教师怎样强调,仪表读数题错误率每年居高不下。(2)不懂多用电表或电压表、电流表选择不同的挡位时有不同的读数规则。2.画图的问题(1)画电路图或用笔连实物图时,电路连线画不到位;导线连接在变阻器的滑片上;导线出现了交叉;跨过电表的盘面与黑区混在一起看不清;对选定的电表没有标清楚等。(2)画坐标图时,没有画箭头,或画完箭头后不标明物理量及对应的单位等。(3)画出的图像不完整,只画中间描点部分,不延长,不能从图像得到结果等。
3.操作、结论或误差分析的表述不准确(1)在“探究弹簧的弹力与伸长量的关系”的实验装置的安装中,将“竖直安装刻度尺”写成“垂直安装刻度尺”。(2)将“接通电源,释放纸带”写成“通电放纸”等不规范口语。(3)将多用电表中的“欧姆调零”写成“调零”“机械调零”。(4)在得出“探究弹簧的弹力与伸长量的关系”的实验结论时,把“在弹性限度内”写成“在弹簧的量程内”“在弹簧的耐力内”等。(5)在得出“验证机械能守恒定律”的实验结论时,忘记说明“在误差允许的范围内”。(6)在得出“验证牛顿第二定律”的实验结论时,以“在误差允许的范围内”代替“在外力不变的条件下”或“在小车的质量不变的条件下”。
4.表达式或计算结果的问题(1)字母形式的结果含有确定或不确定的数字,如把电压表的内阻值用数字与其他测量的物理量混合在一起;又如用“10”代替“g”与其他测量的物理量混合在一起,造成量纲混乱。(2)把某个物理量的单位与物理量的符号混合在一起,造成表达式的错误。(3)数字形式的结果写成含根号或分式,或不能按题后括号所要求的有效数字填空。(4)答题卡上数字形式结果的单位,该写的没写上,不该写的写上了。单位究竟写还是不写以试卷为准,如果试卷留空的横线后有单位,那么在答题卡上就不能写单位了;反之,在答题卡上就必须写上单位。
【分类例析】一、教材原型实验教材原型实验题主要考查考生的科学探究素养,这就要求我们在高考实验备考中要重视教材中的每一个实验,弄清和掌握教材中每一个实验的实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等,对每一个实验都应做到心中有数,并且能融会贯通。
[例1]某同学用如图甲所示装置,做“探究加速度与质量的关系”实验。
甲 乙(1)实验时,应使细绳与木板平行,将木板右端垫高以平衡阻力,这样操作的目的是　　　　。 A.使细绳的拉力等于小车所受合力B.使细绳的拉力等于砝码盘和砝码的重力
(2)实验中,应保持　　　　(选填“盘和砝码”或“小车”)质量不变,多次改变　　　　(选填“砝码盘”或“小车”)中砝码的质量m进行实验。某次实验打出的一条纸带如图乙所示,在打出的纸带上每隔一个点取一个计数点,分别标为A、B、C、D、E,已知打点计时器所接交流电的频率为50 Hz,小车做匀加速直线运动的加速度a=　　　　 m/s2。(结果保留两位有效数字) (3)该同学经(2)所述多次实验后,记录前述砝码的质量m以及对应小车的加速度大小a,作出 -m图像。若图线的斜率为k,图线在纵轴上的截距为b,则小车受到的拉力大小F=　　　　,小车的质量m车=　　　　。(均用相关物理量的符号表示) 
答案 (1)A(2)盘和砝码　小车　3.9
解析 (1)使细绳与木板平行,将木板右端垫高以平衡阻力,这样操作的目的是使细绳上的拉力等于小车所受合力,故选A。(2)由于要探究加速度与质量的关系,因此应保持外力不变,即保持盘和砝码的质量不变,多次改变小车中砝码的质量进行实验。
[例2]一实验小组的同学要测某种金属丝的电阻率。先用欧姆表粗略地测量金属丝的电阻,选用“×10”欧姆挡,正确操作后得到的示数如图甲所示,用游标卡尺测量金属丝直径的结果如图乙所示。
(1)图甲的示数为　　　　 Ω,图乙的示数为　　　　 mm。 
(3)用图丙电路图测得金属丝电阻的测量值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。若金属丝的有效长度用l表示,横截面的直径用d表示,两端的电压用U0表示,通过金属丝的电流用I0表示,则该金属丝的电阻率ρ=　　　　(用l、d、U0、I0表示)。 
答案 (1)60　4.3(2)见解析图
解析 (1)欧姆挡选用“×10”倍率,其示数为60 Ω;游标卡尺的示数为4 mm+3×0.1 mm=4.3 mm。(2)实物图如图所示。(3)由题图丙可知,电压表有分流作用,可得金属丝电阻的测量值偏小;
二、创新型实验创新型实验以原型实验为基础,注重考查实验仪器的等效与替换、实验原理的拓展与延伸、实验情境的设计与创新、实验方法的求新、实验过程的求简、数据处理方法的迁移,这类试题新颖、区分度高。要求考生“以不变应万变”,根本方法是把实验的本质从新情境中分离出来,找出与常规实验的相同之处,运用类似的方法进行处理。
[例3]小明利用如图装置验证机械能守恒定律。图中AB为轻杆,O为固定转轴,A端小球固定于杆上,质量为mA。B端小球放在轻质勺形槽内,质量为mB。由静止释放后,轻杆从水平位置逆时针转动,轻杆转到竖直位置时被制动,B端小球被水平抛出。(1)实验时,小明首先测量了mA、mB及两球距O点的距离lA、lB,除此之外,还需要测量的物理量有　　　　。 A.A端小球从释放到运动至最低点的时间tB.O点离地面的高度hC.B端小球落地点与O点的水平距离x(2)结合(1)中的各物理量,轻杆从水平位置自由释放,利用上述测定的物理量和重力加速度g,可得系统重力势能减少量为　　　　　　　　,动能增加量为　　　　　　　　。 
解析 (1)验证机械能守恒定律,需要测量系统重力势能的减少量和系统动能的增加量,系统动能的增加量需要测量B端小球的速度,求平抛运动的初速度,需知道B端小球抛出点到地面的距离和落地点与抛出点的水平距离x,因已有抛出点到点O的高度,只需测量出O点离地面的高度h,不需知道A端小球从释放到运动至最低点的时间t。故选B、C。
[例4]小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻,又能测量定值电阻阻值的电路。他用了以下的实验器材中的一部分,设计出了图甲的电路图。a.电流表A1(量程0.6 A,内阻很小);电流表A2(量程300 μA,内阻rA=1 000 Ω);b.滑动变阻器R(0~20 Ω);c.两个定值电阻R1=1 000 Ω,R2=9 000 Ω;d.待测电阻Rx;e.待测电源E(电动势约为3 V,内阻约为2 Ω)f.开关和导线若干
(1)根据实验要求,与电流表A2串联的定值电阻为　　　(选填“R1”或“R2”)。(2)小明先用该电路测量电源电动势和内阻,将滑动变阻器滑片移至最右端,闭合开关S1,调节滑动变阻器,分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2,得I1与I2的关系如图乙所示。根据图线可得电源电动势E=　　　　 V,电源内阻r=　　　　 Ω。(计算结果均保留两位有效数字) 
(3)小明再用该电路测量定值电阻Rx的阻值,进行了以下操作:①闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器到适当阻值,记录此时电流表A1示数Ia,电流表A2示数Ib;②断开开关S2,保持滑动变阻器阻值不变,记录此时电流表A1示数Ic,电流表A2示数Id后断开S1;③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为　　　　　　　　　。若忽略偶然误差,则用该方法测得的阻值与其真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 
答案 (1)R2(2)3.0　2.1
解析 (1)电源电动势为3 V,电流表A2与R1串联,可改装为量程为U=Ig(rA+R1)=300×10-6×(1 000+1 000) V=0.6 V的电压表,改装后的电压表量程太小,同理应用定值电阻R2改装后电压表量程为3 V,故选R2。(2)由题图可知I1=0时,电流表A2的读数对应的电压值即为电源的电动势,
由以上分析可知,若考虑电流表A1内阻的影响,则Ia(R+rA1)=Ib(rA+R2) ,Ic(rA1+R+Rx)=Id(rA+R2),最后求得的Rx表达式不变,则用该方法测得的阻值与其真实值相比相等。
三、设计型实验所谓设计型实验,就是根据实验目的,自主运用物理知识、实验方法和技能,完成实验的各个环节(实验目的、对象、原理、仪器选择、实验步骤、数据处理等),拟定实验方案,分析实验现象,并在此基础上作出适当评价。要求考生能审清题意,明确实验目的,根据器材或已有的实验步骤联想相关实验原理,实现对知识迁移能力、发散能力和创造能力的考查。
[例5]小球在液体中运动时要受到液体的摩擦阻力,这种阻力称为粘滞力或内摩擦力。在一般情况下,半径为r 的小球以速度v在液体中运动时,所受的液体阻力可用斯托克斯公式Ff=6πηrv表示,式中η称为液体的粘滞系数(也叫“内摩擦因数”,其国际单位为Pa·s),r为小球半径,v为小球运动的速度。某兴趣小组根据所掌握的知识,搜集器材设计了如图甲所示的实验,测定某液体的粘滞系数η,实验操作如下:
①将无线防水速度传感器安装在足够长量筒底部,传感器与计算机(图中未画出)建立联系,待测液体注满量筒;②用螺旋测微器测定小球直径D;③根据小球材质和液体种类查出它们的密度分别为ρ和ρ0;④用镊子将小球轻放在液体中让其在液体中下落,同时用计算机记录小球下落速度随时间变化的v-t图像如图乙中曲线a;⑤改变液体的温度,重复步骤④操作,得到不同的v-t图像如图乙中曲线b、c。
(1)螺旋测微器读数如图丙所示,小球直径D=　　　　 mm。 (2)查得小球的密度ρ=8.5×103 kg/m3,液体的密度ρ0=1.3×103 kg/m3 ,测得小球匀速下落速度v1=2×10-2 m/s,则该液体的粘滞系数η=　　　 Pa·s(重力加速度g取10 m/s2,结果保留三位有效数字)。 (3)已知当温度升高时,液体的粘滞系数减小,由此可判断图线a、b、c对应的液体温度Ta、Tb、Tc 的关系是　　　　　　　　。 
答案 (1)1.800(2)0.648(3)Tb>Ta>Tc解析 (1)螺旋测微器读数是固定刻度读数加可动刻度读数,题图丙中读数为D=1.5 mm+30.0×0.01 mm=1.800 mm。
代入数据得η=0.648 Pa·s。(3)由粘滞系数表达式可知,小球的收尾速度越大,粘滞系数越小,温度越高,因此Tb>Ta>Tc。
[例6]电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示电路,若灵敏电流计G示数为0,说明此时两电源的电动势相等。根据这一原理,某同学设计了如图乙所示电路,来测量某电源C的电动势Ex。其中A为工作电源(内阻不计),B为电动势恒定的标准电源,其电动势为EN。R1、R2为电阻箱,R3为滑动变阻器,G为灵敏电流计,S1、S3为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。实验过程如下:
①实验开始之前,将R1和R2的阻值限定在1 000 Ω到3 000 Ω之间;②将S2置于1处,闭合开关S1、S3,通过调节R1、R2,使R3阻值为0时,灵敏电流计G示数为0。记录此时的R1与R2的阻值,分别为R1校、R2校;③将开关S2置于2处,保持通过R1、R2的电流不变,重复上述操作,使R3的阻值为0时,灵敏电流计G的示数为0,记录此时的R1与R2的阻值,分别为R1测、R2测。
根据上述实验过程回答问题:(1)实验步骤①中,为保护灵敏电流计,开始时滑动变阻器滑片应处在最　　　　(选填“左”或“右”)端。 (2)在步骤③中,为保持实验过程中流过R1与R2的电流不变,调整R1、R2时需要使R1测、R2测与R1校、R2校满足的关系是　　　　　　　　　　。 (3)待测电源C的电动势Ex=　　　　(用题中所给物理量符号表示)。 (4)若工作电源A的内阻不可忽略,则待测电源C的电动势Ex测量值相比于上述方案结果　　　　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。 
答案 (1)左(2)R1测+R2测=R1校+R2校
(4)不变解析 (1)在开关闭合前,为保护灵敏电流计G,R3接入的阻值应为最大,则滑片应在最左端。(2)改用待测电源替换标准电源的位置,其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变,电源A的输出电压固定不变,采取的措施是使R1校与R2校的阻值之和为某一固定阻值,所以使R1测和R2测的阻值之和也为该固定阻值,即R1测+R2测=R1校+R2校。
三、计算题解题技巧与规范技巧一　科学审题审题是解题的第一步,能否迅速、准确地领会题意,弄清已知和未知,找准解题的切入点,能否通过阅读、观察、画图、思考、分析等思维过程在头脑中形成一个生动、清晰的物理情境,构建出相应的物理模型,找到所适用的物理规律和解题方法,是审题能力高低的重要体现。审题主要从以下三个方面考虑问题:①明确题给条件和目标;②明确物理状态和过程;③确定解题思路和方法。
1.快速浏览不可少浏览是审题的第一步,一般计算题的题干较长,文字叙述较多,情境较为复杂。浏览就是先把题目粗看一遍,弄清大概意思,对于题述的物理情境、属于哪方面的问题、可能用到哪些知识等都应做到心中有数。浏览能为解题打下基础,并可大致判断出攻克的概率和所用知识的熟练程度,若属于比较熟练的问题则可以树立起解题信心,有利于超水平发挥。
2.仔细研读最重要仔细研读是题目破解的基础,它是一个接收信息、强化意识的过程,同时能解决在浏览中漏看或错看等问题。在细读过程中必须做到:(1)确定研究对象:研究对象是物理现象的载体,抓住了研究对象就打开了解题的大门。(2)找出条件:条件是对研究对象所发生的物理现象和物理事实的一些限制,是指“题目中告诉了什么”,分析时首先明确显性的已知条件,然后挖掘隐蔽的隐含条件,最后还要澄清混乱的模糊条件。显性条件较易被感知,隐含条件却不易被发现,它可能隐含在物理概念、规律、现象、状态、过程、图形、图像、关键词语之中;模糊条件往往存在于一些模糊语言之中(一般只界定一个大概的范围)。
①找出已知条件:如哪些物理量是已知的,接触面是否光滑;是否考虑粒子的重力;粒子带正电还是带负电;物体是否能通过竖直圆周的最高点;待求量是不是矢量;结果要求保留几位有效数字等。②挖掘隐含条件:隐含条件的挖掘是题目破解的重要环节,有些考生往往因不能有效地挖掘隐含条件而导致解题时束手无策。a.物理概念中的隐含条件:如交变电流的有效值,意味着相同时间内在相同电阻上与直流电产生相同热量。b.物理模型中的隐含条件:如质点、点电荷意味着不计形状和大小;静止卫星意味着卫星的角速度或周期与地球相同;自由落体运动意味着不计空气阻力等。
c.物理现象、状态中的隐含条件:如受力平衡状态意味着合力为0;“缓慢移动”意味着物体处于动态平衡状态;在轨运行的航天员意味着完全失重状态等。d.关键词语中的隐含条件:如表现极值条件的用语“最大”“最小”“至少”“刚好”等,均隐含着某些物理量可取特殊值。e.图形、图像中的隐含条件:实物图、示意图中的几何关系可以作为量化信息利用;物理图像中隐含的条件一般与数学知识有关,如v-t图像隐含速度、加速度的变化规律,“面积”表示位移;U-I图像隐含导体的电阻、电动势和内阻等。f.物理常识中的隐含条件:在一些近似估算中,考生需根据常识自己给出条件,如成年人的质量为60~100 kg,自行车的速度约为5 m/s,月球的自转周期约为27天等。
③舍弃干扰条件:发现题中的干扰条件要大胆舍弃,干扰信息往往与解题的必备条件混杂在一起,若不及时识别并排除,就容易受干扰而误入陷阱。(3)明确目标:目标是指题目“问的什么”“要求什么”,读题时在这里必须略加停顿,以便明确目标,把握方向,避免答非所问,解非所求。(4)理清过程把握状态:物理过程是指研究对象在一定条件下变化和发展的程序,若是多过程问题,则可将全过程分解为多个子过程或将多个子过程合并成一个全过程;状态是指研究对象在某时刻或某位置所呈现的特征。每一道物理试题都是由若干个物理状态和过程组合而成的,弄清楚这些状态和过程就把题目理出了头绪。我们可以利用画草图的方法把某研究对象在某物理过程中以及该过程所呈现的特征显示出来,以便借助简图找到这些状态和过程所遵循的物理规律。
技巧二　快速破解题目破解是解题的必要环节,是正确解题的关键。在找出各种条件、明确各个过程和状态的情况下,就要正确构建物理模型迅速进入题目破解阶段。所谓题目破解就是找到该模型在各过程和状态中所适用的物理规律和解题方法。一个题目的条件和目标之间存在着一系列的必然联系,这些联系就是由条件通向目标的桥梁。究竟用哪些关系来解题要根据这些关系和题中所述的物理过程所遵循的物理规律来确定。所有这些都要在这一步确定好,否则可能前功尽弃。
技巧三　规范答题答题是最后一步,也是能否得分的关键。解题规范化,简单地讲就是解题要按照一定的格式进行,图文并茂,书写整洁,布局合理,层次分明,结论明确。1.画图根据题意作出描述物理情境或过程的示意图(包括受力分析图、运动过程图、状态图、电路图等),并且要做到图文对应,有时要求画函数图像时,就必须建立坐标系(包括画上原点、箭头,标好物理量的符号、单位及坐标轴上的标度等)。
2.写出必要的文字说明文字说明能反映解题思路,展示思维过程。书写文字说明时要言简意赅,详略得当,使解题思路清晰明了,解答有理有据。必要的文字说明主要有下列几项:(1)说明研究对象:可采用“对物体A”“对A、B组成的系统”等简洁的形式。(2)指出物理过程和状态:如“从A→B”“在t时刻”等简单明了的说法。(3)选定正方向、参考系、参考面、零势点(面),设定所求物理量或中间变量的字母符号。
(4)说明隐含条件、临界条件,分析所得的关键判断。(5)指明所用物理公式(定理、定律、方程)的名称、条件和依据,并用“由……定律得……”“据……有……”,以及关联词“将……代入……”“联立……”“由……得出……”等句式表达。(6)使用恰当的连词或连接语。(7)结果带有负号时应说明其表示的意义。
3.列出方程式方程式是主要的得分依据,写出的方程式必须符合所依据的物理规律的基本形式,体现出对题意的理解和对规律的应用。注意以下两点:(1)写出原始方程(物理量的定义式、概念或规律的表达式),不能以变形式代替原始式。方程式应该全部用字母符号来表示,不要写代入数据的方程,方程中物理量的符号要用题中所给的符号,若使用题中没有的物理量符号时,也要使用课本上统一的符号。(2)要分步列式,不要用综合式或连等式(评卷标准中按分步式给分),并对各方程式进行编号。
4.写出重要的演算过程从方程求解结果时,一般先要进行代数式的字母运算,并写明重要的演算过程,导出所求物理量的表达式,若几何关系只说结果不必证明,然后把单位统一后代入数据,卷面上不能打“/”相约,计算后直接写出正确的结果和单位,并作适当说明。如果最后是纯字母的表达式,一定要检查所有字母是否全为已知量。如结果是矢量的要说明方向。5.准确规范表达结果解题结果要认真规范地加以表述,作为计算结果的数据一般要用科学记数法,如1.65×104 J;有效数字的位数应根据题意确定;不能用较复杂的表达式或不能明确看出结果的根式或分式表示;另外要回应题目,即根据所得结果对题中的问题进行说明或回答,回答要全面、准确、有针对性,不要答非所问。
【典例示范】 [例1]如图所示,水平地面上有一高h0=0.4 m的水平台面,台面上竖直放置倾角θ=37°的粗糙直轨道AB、水平光滑直轨道BC、四分之一圆周光滑细圆管道CD和半圆形光滑轨道DEF,它们平滑连接,其中管道CD的半径r=0.1 m、圆心在O1点,轨道DEF的半径R=0.2 m、圆心在O2点,O1、D、O2和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道AB上、距台面高为h的P点静止下滑,与静止在轨道BC上等质量的小球发生弹性碰撞,碰后小球经管道CD、轨道DEF从F点竖直向下运动,与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞,碰后速度方向水平向右,大小与碰前相同,最终落在地面上Q点。已知小滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ= ,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。
(1)若小滑块的初始高度h=0.9 m,求小滑块到达B点时速度v0的大小;(2)若小球能完成整个运动过程,求h的最小值hmin;(3)若小球恰好能过最高点E,且三棱柱G的位置上下可调,求落地点Q与F点的水平距离x的最大值xmax。
答案 (1)4 m/s(2)0.45 m(3)0.8 m解析 (1)小滑块在AB轨道上运动过程,由动能定理得
规范解题 第一步:审题——3个切入点(1)关注研究对象——滑块、小球。(2)关注运动过程滑块匀加速下滑,与小球碰撞交换速度,小球做圆周运动,下抛,与三棱柱碰撞后平抛。(3)关注受力根据物体的运动过程分析物体的受力情况,以及不同运动过程中力的变化情况。
第二步:题目破解——3个关键点
第三步:计算——7个环节(1)对滑块进行受力分析,根据动能定理求得到达B点时的速度。(2)根据动量守恒和机械能守恒求得碰撞后小球的速度。(3)根据牛顿第二定律求得小球恰好做圆周运动时在最高点E的速度。(4)根据C到E过程机械能守恒求得hmin。(5)从E到G过程,根据动能定理求得小球从G平抛的初速度。(6)平抛过程根据运动的分解得出落地点Q与F点水平距离x的数学表达式。(7)用数学知识求得x的最大值。
答题技巧 答题要规范,得分有技巧(1)简洁文字说明与方程式相结合。(2)所有物理量要用题目中给出的,没有的要设出,并说明其物理意义,使用通用符号。(3)物理公式要写原始公式,而不是导出公式,否则容易失分。(4)分步列式,不要用综合式或连等式,按式得分。(5)写准表达式和答案,不写代入数据和推导运算过程,中间数据不得分。(6)实在不会做,就将题中可能用到的公式都写出来,评分主要看公式,“踩点”给分。
[例2](2022辽宁卷)如图所示,两平行光滑长直金属导轨水平放置,间距为l。abcd区域有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向上。初始时刻,磁场外的细金属杆M以初速度v0向右运动,磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为m,在导轨间的电阻均为R,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
(1)求M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向;(2)若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为 ,求:①N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q。②初始时刻N到ab的最小距离x;(3)初始时刻,若N到cd的距离与第(2)问初始时刻的相同、到ab的距离为kx(k>1),求M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围。
(3)2≤k<3解析 (1)细金属杆M以初速度v0向右刚进入磁场时,产生的感应电动势大小为E=Blv0①(规范指导:解答中的文字说明只需用简短的语言说明研究对象及状态,说明或点出主干方程的依据,达到阅卷老师能看明白的程度即可)
(规范指导:②式中的量“E”“R”字母不能用其他字母代替,必须用题目中给出的字母或前面已设的相关字母表示,未知量要用大家都习惯用的字母表示)由右手定则知M中的电流方向为a→bM所受的安培力大小为F=BIl③
由左手定则可知F的方向水平向左。