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押天津卷第25题
复杂字母推导运算
复杂字母推导运算是天津中考物理考试的必考压轴题型,以物理原理推演模型下的字母运算为主要考查形式。复杂字母推导运算题对于多数考生来说,是比较困难的试题类型,该题型整体难度偏大,侧重选拔。该题型包含分值6-7分,一般构成形式为2-3小问,其中本题第一小问难度较低,适于多数考生,后续问题难度较大,解题技巧性逐步提高。
结合天津市中考考题考频分析,中考复杂字母推导类题目以浮力压强综合类问题、电路设计综合性问题为常见题型。其中,针对浮力压强综合类问题往往结合浮力及压强的变化问题进行混合应用考核;电路设计综合性问题则侧重于欧姆定律导向下的独立设计,以及动态电路的具体运用。
复杂字母推导运算主要考查学生物理知识运用的综合能力,着重强调物理知识与具体物理模型相结合下的生成性应用能力的考核。这类题的求解过程往往需要遵循一定的物理原理、定律或者规律,结合试题选择的物理模型,实现具体场景下的物理知识的运用能力的考查。命题点本身是相对集中,所以为了增加题目的灵活性,在考题中常常会出现物理模型的创新性应用。
必备知识
1.物体在液体中的浮沉情况分析及浮沉条件的应用。
2.浮力变化量问题对应容器底部所受压强变化问题。
3.紧抓物体运动平衡态,忽略运动过程分析。
4.寻找基于二元一次方程组的多平衡态物理模型。
解题技巧
1. 浮力压强综合类问题解题技巧
常见解题思路:
①二力平衡法:
根据题目中所给物体浮沉情况,运用二力平衡原理建立平衡等式;
注:此问题下二力平衡分析法中对应受力物体所受平衡力的个数往往多于两个。
②变化量分析法:
结合题目中物体受力变化情况,建立不同状态下物体的平衡态模型,找到导致平衡状态变化的原因,结合平衡态变化后出现的变化量,建立变化量-致变原因解体模型。
注:此问题下变化量问题往往结合浮力问题展开,通过浮力变化量延伸至浸没体积变化量问题,进而建立与压强变化量之间的联系。
2. 电路设计综合性问题解题技巧
常见解题思路:
①电路通断验证法:
根据题目中所给电路情况建立初级电路模型,假设电路闭合,验证所涉及电路的通断,相关电表测量情况的合理性;
注:此问题下多为多支路并联组合,部分题目设计串并混合电路组合下的动态电路构成。
②欧姆定律数值验证法:
结合题目中所给电学元件电学物理量相互关系,运用电学规律与电学原理进行物理量运算,验证电路中各元件物理量符合程度,以此确定设计电路的合理性。
注:此问题下注重混连电路在多重电路变换下的欧姆定律结合使用,对于涉及电功率的问题注重相关计算公式的合理选取,确定电路中的恒定量。
1.(2022·天津卷·25)小明利用图甲所示电路研究“电流与电压关系”时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中,定值电阻的U-I关系图像如图所示。其中U0、Um、I0均为已知量,电源电压不变。请解答如下问题:
(1)写出电源电压值;
(2)在图乙所示的坐标系中,画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U-I关系图像,并标出端点的坐标;
(3)滑片移动过程中,当电压表V1示数由U1变为U2时,电流表示数增加了ΔI,请你推导出定值电阻的电功率变化量ΔP的数学表达式(用U1、U2和ΔI表示)。
2.(2021·天津·25)水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器,容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后(杯子材料质地均匀),竖直放入水中,静止后容器中水的深度为上h0,如图所示;再将杯中的水全部倒入容器内,把空杯子竖直正立放入水中,待杯子自由静止后,杯底与容器底刚好接触,且杯子对容器底的压力为零,容器中水的深度为h0,如图所示,已知水的密度为ρ0,求:
(1)空杯子的质量;
(2)该杯子材料的密度。
3.(2020·天津·25)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图所示,未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数、开关断开时电流表的示数,经计算得知的阻值。
请你解答如下问题:
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;
(2)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻的数学表达式______。(请注明所选择的电路,表达式用已知量和测量量表示)
4.(2019·天津·25)若架设在两地之间的输电线发生了短路,如何方便快捷地确定短路的位置,针对这一实际问题,某物理兴趣小组模拟真实情景,运用“建模”思想进行了研究用两条足够长的电阻丝模拟输电线(每条电阻丝单位长度阻值为r),将导线连在电阻