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普通高等学校招生全国统一考试物理总复习
方法技巧普查卷
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一、解决实际物理问题的思维策略
(一)强化审题意识,掌握审题要领
1.(6分)如图所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可不计,盘内放一个物体P,处于静止状态。P的质量m=12 kg,弹簧的劲度系数k=800 N/m。现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在t=0.2 s内F的大小是变化的,在0.2 s以后F是恒力,重力加速度g取10 m/s2。求F的最大值和最小值。
答案:210 N 90 N(6分)
解析:设刚开始时弹簧压缩量为x,则
x== m=0.15 m(1分)
对物体P,由牛顿第二定律得
F+kΔx-mg=ma(2分)
可见随着弹簧形变量Δx的逐渐减小,F逐渐增大;当物块P脱离弹簧台秤后,F恒定且最大。由题意知0.2 s以后F是恒力,则0.2 s时物体P恰好脱离弹簧台秤。
在前0.2 s时间内,由运动学公式有
x=at2(1分)
解得a=7.5 m/s2
当Δx=x时,Fmin=ma=90 N(1分)
当Δx=0时,Fmax=m(g+a)=210 N(1分)
(本题普查审题要领——审题时要重视推理)
2.(4分)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远,如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原因。
答案:见解析(4分)
解析:如图所示,物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看作恒力——重力,物体做平抛运动;随着物体初速度增大,运动范围变大,引力不能再看作恒力;当物体初速度达到第一宇宙速度时,它将围绕地球做圆周运动而成为地球卫星。(4分)
(本题普查审题要领——审题时要有意识地去建立物理图景)
3.(16分)如图所示的xOy直角坐标系中,在第一象限内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0。M是y轴上高为d的绝缘挡板的上沿,挡板的下沿在坐标原点O处,一质量为m、电荷量为+q的粒子自x轴上S(d,0)处垂直于x轴沿y轴正方向射入磁场,粒子恰好沿着挡板的上沿M离开右边的磁场。为了使粒子运动到坐标原点处,可以在第二象限内加合适的匀强磁场或匀强电场,不计粒子的重力。求:
(1)若加上匀强磁场,求磁感应强度B的大小和方向;
(2)若加上与粒子速度方向垂直的匀强电场,求匀强电场的电场强度的大小;
(3)分别加匀强磁场和匀强电场时,粒子从S点运动到坐标原点O的时间之比。
答案:(1)2B0,垂直于纸面向里(5分)
(2)(5分)
(3)π∶(6分)
解析:(1)如图(a)所示,连接SM两点,则线段SM为轨迹圆的一根弦,过弦作中垂线与x轴相交于O1点,则O1点为轨迹圆心,SO1、MO1的长度为轨迹圆的半径,设为r1。在直角三角形OMS中,设∠MSO=θ,则由几何关系有
图(a)
tan θ==,那么θ=30°,(1分)
在直角三角形OMO1中,∠OMO1=30°,
又cos∠OMO1=,
由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式有r1=
解得v=(1分)
粒子从第一象限射出,需向下偏转才能到达O点,由左手定则知,第二象限内匀强磁场的方向也应垂直于纸面向里。如图(b)所示,作弦MO的中垂线,与MO1相交于O2点,则O2为左边圆弧的圆心。
图(b)
MO2为此圆弧的半径,设为r2。由几何关系有
r2=r1(1分)
粒子在第二象限中做匀速圆周运动的轨迹半径为
r2=(1分)
解得B=2B0(1分)
(2)在第二象限中加匀强电场后,粒子做类平抛运动到达O点。过O点作MO1的垂线,相交于N点,如图(c)所示。由几何关系知,粒子沿电场方向做匀加速运动的位移为l1=dcos 30°,粒子沿初速度方向做匀速运动的位移为l2=dsin 30°。设粒子运动的时间为t2,有
l1=at (1分)
图(c)
l2=vt2(1分)
又由牛顿第二定律有Eq=ma (1分)
解得E=(2分)
(3)设粒子在第一象限磁场中运动的时间为t1,圆弧所对的圆心角为120°;在第二象限磁场中运动的时间为t3,圆弧所对的圆心角也为120°,则在两个磁场中运动的总时间为t=t1+t3(1分)
粒子在第一象限的磁场和在第二象限的电场中运动的总时间为t′=t1+t2 (1分)
又t1=×
t2==(1分)
t3=×(1分)
解得t∶t′=π∶(2分)
(本题普查审题要领——审题时要有意识地去建立物理图景)
(二)梳理题目中的“条件—结论”线索
1.(8分)汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子,从而使人们认识到原子是可分的。汤姆孙当年用来测定电子比荷(电荷量e与质量