2023届高考物理二轮复习讲义：关键能力专题——创新、模型构建能力

创新能力

物理学科试题在近几年的高考中逐渐增强开放性和探究性，凸显试题的创新性，加强对学生创新能力的考查。物理学科考试的创新性主要包括创新性的问题解决、创新性的实验设计等方面。通过创新试题的呈现方式和设问方式，要求学生从不同角度分析和思考问题，能提出个性化、创造性的思路和见解。在实验题的设计中，要求学生根据实验目的自主挑选实验仪器，设计实验步骤，处理实验数据，反思实验结果，提出改进措施。在新情境中，要求学生运用提供的信息和已具备的知识、能力、素养分析解决新的问题。

 创新性问题解决

一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，弧为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（    ）

A． B． C． D．

如图所示，空间中有正交的匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，匀强电场方向竖直向下，将一质量为m，带电量为＋q的粒子沿水平向左以速度v抛入复合场中，忽略粒子的重力。已知匀强电场的电场强度大小E＝Bv，在粒子之后运动的过程中，以下说法错误的是（　　）

A．粒子偏离入射方向的最大距离为B．粒子在轨迹最低点的曲率半径为

C．粒子从抛出到最低点的过程中电势能的变化量为－4mv2

D．粒子运动过程中动能与电势能的总和是守恒的

所谓创新性问题解决，体现在高考题中，主要体现就是“变”。新的解题方法，解题策略是从平常所学的知识以及方法中演变而来，或优化组合（例如将一些基本知识点或基本模型巧妙地结合在一个情景中考查），培养了学生的创新能力和实践能力。

 创新性实验设计

某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E＝，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。

（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。

图2

（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。

某同学利用智能手机和无人机测量当地的重力加速度值。经查阅资料发现在地面附近高度变化较小时，可以近似将大气作为等密度、等温气体，实验地空气密度约为1.2kg/m3。实验步骤如下：

（1）将手机固定在无人机上，打开其内置压力传感器和高度传感器的记录功能；

（2）操控无人机从地面上升，手机传感器将记录压强、上升高度随时间变化的情况，完成实验后降落无人机；

无人机上升过程中起步阶段可以看作匀加速直线运动，上升高度与其对应时刻如下表所示：

根据上表信息，无人机在t＝0.3s时的速度大小为________m/s，在加速过程中的加速度大小为________m/s2；（结果均保留2位小数）

（3）导出手机传感器记录的数据，得到不同高度的大气压值，选取传感器的部分数据，作出p－h图像如图所示。根据图像可得到当地重力加速度值为__________m/s2（结果保留2位有效数字）。