（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 優(yōu)化2 高考物理中的五大解題思想教學(xué)案

1 優(yōu)化優(yōu)化 2 2 高考物理中的五大解題思想高考物理中的五大解題思想 高考物理愈來(lái)愈注重考查考生的能力和科學(xué)素養(yǎng) 其命題愈加明顯地滲透著對(duì)物理思 想 物理方法的考查 在平時(shí)的復(fù)習(xí)備考過(guò)程中 物理習(xí)題浩如煙海 千變?nèi)f化 我們?nèi)?能掌握一些基本的解題思想 就如同在開(kāi)啟各式各樣的 鎖 時(shí) 找到了一把 多功能的 鑰匙 1 類比思想 也叫 比較類推法 是指由一類事物所具有的某種屬性 可以推測(cè)與其類似的事物也 應(yīng)具有這種屬性的推理方法 其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn) 類比對(duì)象間共有的屬性越多 則 類比結(jié)論的可靠性越大 如研究電場(chǎng)力做功時(shí) 與重力做功進(jìn)行類比 認(rèn)識(shí)電流時(shí) 用水 流進(jìn)行類比 認(rèn)識(shí)電壓時(shí) 用水壓進(jìn)行類比 2 守恒思想 物理學(xué)中最常用的一種思維方法 守恒 高中物理涉及的守恒定律有能量守恒定律 動(dòng)量守恒定律 機(jī)械能守恒定律 質(zhì)量守恒定律 電荷守恒定律等 它們是我們處理高中 物理問(wèn)題的主要工具 3 分解思想 在解決曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí) 常常把曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題通過(guò)分解轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 這樣就 把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題通過(guò)分解轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單易解的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 在利用牛頓定律解決問(wèn) 題時(shí) 在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析后 常常把力沿兩個(gè)互相垂直的方向進(jìn)行分解 這樣往 往可以給問(wèn)題的求解帶來(lái)方便 可見(jiàn) 分解思想 可以把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化 4 對(duì)稱思想 對(duì)稱思想普遍存在于各種物理現(xiàn)象 物理過(guò)程和物理規(guī)律之中 它反映了科學(xué)生活中 物理世界的和諧與優(yōu)美 應(yīng)用對(duì)稱思想不僅能幫助我們認(rèn)識(shí)和探索物質(zhì)世界的某些基本規(guī) 律 而且能幫助我們?nèi)デ蠼饽承┚唧w的物理問(wèn)題 用對(duì)稱的思想解題的關(guān)鍵是敏銳地看出 并抓住事物在某一方面的對(duì)稱性 這些對(duì)稱性往往就是通往答案的捷徑 5 等效思想 等效思想是指在用常規(guī)思維方法無(wú)法求解那些有新穎情境的物理問(wèn)題時(shí) 靈活地轉(zhuǎn)換 研究對(duì)象或采用等效轉(zhuǎn)換法將陌生的情境轉(zhuǎn)換成我們熟悉的情境 進(jìn)而快速求解的思想方 法 常常有物理模型等效轉(zhuǎn)換 參照系等效轉(zhuǎn)換 研究對(duì)象等效轉(zhuǎn)換 物理過(guò)程等效轉(zhuǎn)換 受力情況等效轉(zhuǎn)換等 2 題型 1 類比思想 典例 1 兩質(zhì)量均為m的球形均勻星體 其連線的垂直平分線為mn o為兩星體 連線的中點(diǎn) 如圖所示 一質(zhì)量為m的小物體從o點(diǎn)沿著om方向運(yùn)動(dòng) 則它受到的萬(wàn)有引 力大小的變化情況是 a 一直增大b 一直減小 c 先增大后減小d 先減小后增大 解析 由于萬(wàn)有引力定律和庫(kù)侖定律的內(nèi)容和表達(dá)式的相似性 故可以將該題與電 荷之間的相互作用類比 即將兩個(gè)星體類比于等量同種電荷 而小物體類比于異種電 荷 由此易得 c 選項(xiàng)正確 答案 c 題型 2 守恒思想 典例 2 如圖所示 長(zhǎng)木板b的質(zhì)量為m2 1 0 kg 靜止在粗糙的水平地面上 長(zhǎng)木板左側(cè)區(qū)域光滑 質(zhì)量為m3 1 0 kg 可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊c放在長(zhǎng)木板的最右端 質(zhì) 量m1 0 5 kg 的物塊a 以速度v0 9 m s 與長(zhǎng)木板發(fā)生正碰 時(shí)間極短 之后b c發(fā)生 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 已知物塊c與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 1 0 1 長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 為 2 0 2 最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 整個(gè)過(guò)程物塊c始終在長(zhǎng)木板上 重力加速 度g 10 m s2 1 若a b相碰后粘在一起 求碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能 2 若a b發(fā)生完全彈性碰撞 求整個(gè)過(guò)程中物塊c和長(zhǎng)木板的相對(duì)位移 解析 1 若a b相撞后粘在一起 由動(dòng)量守恒定律可得m1v0 m1 m2 v 由能量 守恒定律可得 e損 m1v m1 m2 v2 代入數(shù)據(jù)可得損失的機(jī)械能 e損 13 5 j 1 22 0 1 2 2 若a b發(fā)生完全彈性碰撞 由動(dòng)量守恒定律可得m1v0 m1v1 m2v2 由機(jī)械能守恒 3 定律可得m1v m1v m2v 聯(lián)立以上兩式并根據(jù)題意可解得v1 3 m s v2 6 m s 之 1 22 0 1 22 1 1 22 2 后b做減速運(yùn)動(dòng) c做加速運(yùn)動(dòng) b c達(dá)到共同速度之前 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律 對(duì)長(zhǎng)木板有 2 m2 m3 g 1m3g m2a1 對(duì)物塊c有 1m3g m3a2 設(shè)b c達(dá)到共同速度所經(jīng)歷的 時(shí)間為t 則有v2 a1t a2t 這一過(guò)程的相對(duì)位移為 x1 v2t a1t2 a2t2 以上各式 1 2 1 2 聯(lián)立可解得 x1 3 m b c達(dá)到共同速度之后 因 1v0 臨 則小球不會(huì)脫離軌道 故 c 正確 若撤去磁場(chǎng) 45 小球在p點(diǎn)恰好不脫離軌道 則有f合 m 解得v 2 m s 從c到p過(guò)程 有 f v2 r5 合 2r mv2 mv 解得v0 臨 10 m s 2 m s 一定會(huì)脫離軌道 故 d 錯(cuò)誤 1 2 1 220臨5 答案 c 6 專題強(qiáng)化訓(xùn)練 二十 一 選擇題 1 2019 云南師大附中月考 如圖所示 xoy平面是無(wú)窮大導(dǎo)體的表面 該導(dǎo)體充滿 z0 的空間為真空 將電荷量為q的點(diǎn)電荷置于z軸上z h處 則在xoy平 面上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷 空間任意一點(diǎn)處的電場(chǎng)皆是由點(diǎn)電荷q和導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電荷共 同激發(fā)的 已知靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零 則在z軸上z 處的電場(chǎng)強(qiáng)度大 h 2 小為 k為靜電力常量 a kb k 4q h2 4q 9h2 c kd k 32q 9h2 40q 9h2 解析 根據(jù)題設(shè) z軸上z 處的合場(chǎng)強(qiáng)為零 說(shuō)明感應(yīng)電荷在該處激發(fā)的電場(chǎng) h 2 強(qiáng)度與點(diǎn)電荷q在該處激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度等大反向 點(diǎn)電荷q在該處激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)大小為e k k 故感應(yīng)電荷在該處激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)大小也為k 方向與點(diǎn)電荷q在該處激發(fā) q h h 2 2 4q 9h2 4q 9h2 的場(chǎng)強(qiáng)方向相反 根據(jù)對(duì)稱性 感應(yīng)電荷在z軸上z 處激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)大小為k 方向與 h 2 4q 9h2 感應(yīng)電荷在z軸上z 處激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反 點(diǎn)電荷q在z軸上z 處激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)大 h 2 h 2 小為k k 所以在z軸上z 處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為k k k d 正確 q h 2 2 4q h2 h 2 4q 9h2 4q h2 40q 9h2 答案 d 2 2019 廣東茂名五校聯(lián)考 如圖所示 正電荷q均勻分布在半球面acb上 球面半 徑為r cd為通過(guò)半球頂點(diǎn)c和球心o的軸線 p m為cd軸線上的兩點(diǎn) 距球心o的距 離均為 在m右側(cè)軸線上o 點(diǎn)固定正點(diǎn)電荷q 點(diǎn)o m間距離為r 已知p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) r 2 為零 若帶電均勻的封閉球殼內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零 則m點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為 7 a 0 b 3kq 4r2 c d 3kq 4r2 kq r2 kq 4r2 解析 根據(jù)p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零 得半球面在p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和點(diǎn)電荷q在p場(chǎng)強(qiáng)等大反向 即半球面在p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為e1 方向向右 現(xiàn)只研究半球面 若補(bǔ)全右半球面 根 kq 4r2 據(jù)帶電均勻的封閉球殼內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零 補(bǔ)全右半球面后 球面在p m兩點(diǎn)產(chǎn)生的 電場(chǎng)強(qiáng)度均為零 左半球面在m點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和右半球面在m點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等大反向 由于對(duì)稱性 左 半球面在p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和右半球面在m點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等大反向 即左半球面在m點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為e2 kq 4r2 方向向右 點(diǎn)電荷q在m點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為e3 方向向左 疊加得m點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為 kq r2 e3 方向向左 故 c 正確 kq r2 kq 4r2 3kq 4r2 答案 c 3 2018 江蘇卷 某彈射管每次彈出的小球速度相等 在沿光滑豎直軌道自由下落過(guò) 程中 該彈射管保持水平 先后彈出兩只小球 忽略空氣阻力 兩只小球落到水平地面的 a 時(shí)刻相同 地點(diǎn)相同 b 時(shí)刻相同 地點(diǎn)不同 c 時(shí)刻不同 地點(diǎn)相同 d 時(shí)刻不同 地點(diǎn)不同 解析 彈射管沿光滑豎直軌道自由下落 向下的加速度大小為g 且下落時(shí)保持水 平 故先后彈出的兩只小球在豎直方向的分速度與彈射管的分速度相同 即兩只小球同時(shí) 落地 兩只小球先后彈出且水平分速度相等 又兩只小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同 則運(yùn)動(dòng) 的水平位移不同 落地點(diǎn)不同 選項(xiàng) b 正確 答案 b 4 在一半徑為r的圓周上均勻分布有n個(gè)帶電小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 無(wú)間隙排列 其中a 點(diǎn)的小球帶電荷量為 3q 其余小球帶電荷量為 q 此時(shí)圓心o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e 現(xiàn)僅撤去a點(diǎn)的小球 則o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 8 a e b c d e 2 e 3 e 4 解析 假設(shè)圓周上均勻分布的都是電荷量為 q的小球 由于圓周的對(duì)稱性 根據(jù) 電場(chǎng)的疊加原理知 圓心o處電場(chǎng)強(qiáng)度為 0 所以a點(diǎn)小球帶電荷量為 3q 其余小球帶 電荷量為 q時(shí) 圓心o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小等效于a點(diǎn)處電荷量為 2q的小球在o點(diǎn)產(chǎn)生 的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 則有e k 若a處換為一個(gè)電荷量為 q的小球 在圓心o點(diǎn)產(chǎn)生的 2q r2 電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e1 k 方向水平向左 其余小球帶電荷量為 q的小球在o點(diǎn)處產(chǎn)生的 q r2 合電場(chǎng)強(qiáng)度大小e2 e1 k 所以僅撤去a點(diǎn)的小球 則o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于e2 q r2 e 2 e 2 答案 b 5 多選 如圖所示 一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)系在一伸直的輕繩一端 繩的另一端固定在粗 糙水平面上 繩長(zhǎng)為r 給質(zhì)點(diǎn)一垂直輕繩的初速度v0 質(zhì)點(diǎn)將在該水平面上以繩長(zhǎng)為半徑 做圓周運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)一周后 其速度變?yōu)?則以下說(shuō)法正確的是 v0 2 a 如果初速度v0較小 繩的拉力可能為 0 b 繩拉力的大小隨質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度均勻增大 c 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為 8 r 3v0 d 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做的功為mv 3 82 0 解析 由向心力公式f 可知 只要v 0 繩的拉力不可能為 0 a 錯(cuò)誤 質(zhì)點(diǎn)運(yùn) mv2 r 9 動(dòng)一周的時(shí)間為t c 正確 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做的功為w克 2 r v0 v0 2 2 8 r 3v0 mv m 2 d 正確 設(shè)質(zhì)點(diǎn)在一小段時(shí)間內(nèi)繞圓心轉(zhuǎn)了 角 速度由v1變成 1 22 0 1 2 v0 2 3mv2 0 8 v2 對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)為s 則有s r v v 2as 繩拉力大小的變化量與質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 2 12 2 的比值為 2ma 可知繩拉力的大小隨質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度均勻減小 b 錯(cuò)誤 f mv2 1 mv2 2 r 答案 cd 6 如圖所示 一長(zhǎng)軸為 2l的橢圓形絕緣薄板邊緣上均勻分布著電荷量為 q的電荷 長(zhǎng)軸ab所在直線上另有三個(gè)點(diǎn)c d e 且ac bd de l 在e處放置一電荷量為 q 的點(diǎn)電荷 已知d處的場(chǎng)強(qiáng)為零 則c處的場(chǎng)強(qiáng)大小為 k為靜電力常量 a kb k 11q 10l2 3q 4q 15l2 c kd k q 3q 20l2 26q 25l2 解析 根據(jù)題意可知 帶電薄板和e處點(diǎn)電荷在d點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零 則帶電薄板在 d處的場(chǎng)強(qiáng)大小為ed k 方向水平向右 因橢圓形帶電薄板形狀規(guī)則 則其在空間中產(chǎn) q l2 生的電場(chǎng)左右對(duì)稱 所以帶電薄板在c處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為ec ed k 方向水平向左 q l2 e處點(diǎn)電荷在c處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為ec k k 所以c處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為 q 5 l 2 q 25l2 ec ec k k k 方向水平向左 q l2 q 25l2 26q 25l2 答案 d 7 2019 福建廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬 如圖所示 在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為r的 金屬圓環(huán) 圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài) 圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的 水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 環(huán)與磁場(chǎng)邊界交點(diǎn)a c與圓心o連線的夾角為 120 此時(shí)細(xì)線的張力 為f0 若圓環(huán)通電 為使細(xì)線中的張力恰好為零 則環(huán)中電流大小和方向應(yīng)滿足 10 a 電流大小為 電流方向沿順時(shí)針?lè)较?3f0 3b0r b 電流大小為 電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?3f0 3b0r c 電流大小為 電流方向沿順時(shí)針?lè)较?3f0 b0r d 電流大小為 電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?3f0 b0r 解析 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中直線電流所受安培力的大小由公式f bil來(lái)計(jì)算 對(duì)于曲線電流 用等效法求安培力大小和判斷安培力方向比較簡(jiǎn)便 要注意此時(shí)l是有效長(zhǎng)度 若圓環(huán)通 電 則由圖并結(jié)合等效法可求得磁場(chǎng)中曲線電流的有效長(zhǎng)度l0 r 要使細(xì)線拉力恰好 3 為零 則圓環(huán)通電后受到的安培力方向向上 大小等于f0 根據(jù)左手定則可以判斷 環(huán)中 電流方向沿順時(shí)針?lè)较?又f0 b0i0 r 求得環(huán)中電流大小i0 故選項(xiàng) a 正確 3 3f0 3b0r 答案 a 8 2019 濟(jì)南模擬 mn為足夠大的不帶電的金屬板 在其右側(cè)距離為d的位置放一 個(gè)電荷量為 q的點(diǎn)電荷o 金屬板右側(cè)空間的電場(chǎng)分布如圖甲所示 p是金屬板表面上與 點(diǎn)電荷o距離為r的一點(diǎn) 幾位同學(xué)想求出p點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 但發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很難 經(jīng)過(guò) 研究 他們發(fā)現(xiàn)圖甲所示的電場(chǎng)分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是一樣的 圖乙中是兩 等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布 其電荷量的大小均為q 它們之間的距離為 2d 虛線是兩 點(diǎn)電荷連線的中垂線 由此他們分別對(duì)甲圖p點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷 其 中正確的是 11 a 方向沿p點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左 大小為 2kqd r3 b 方向沿p點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左 大小為 2kq r2 d2 r3 c 方向垂直于金屬板向左 大小為 2kqd r3 d 方向垂直于金屬板向左 大小為 2kq r2 d2 r3 解析 據(jù)題意 從乙圖中可以看出 p點(diǎn)電場(chǎng)方向?yàn)樗较蜃?由圖乙可知 正 負(fù)電荷在p點(diǎn)電場(chǎng)的疊加 設(shè)op連線與水平方向夾角為 其大小為e 2kcos 2k q r2 2k 故選項(xiàng) c 正確 q r2 d r qd r3 答案 c 二 非選擇題 9 2019 石家莊質(zhì)檢 如圖所示 在方向水平向左 范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 固定 一由內(nèi)表面絕緣光滑且內(nèi)徑很小的圓管彎制而成的圓弧bd 圓弧的圓心為o 豎直半徑 od r b點(diǎn)和地面上a點(diǎn)的連線與地面成 37 角 ab r 一質(zhì)量為m 電荷量為q的 小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 從地面上a點(diǎn)以某一初速度沿ab方向做直線運(yùn)動(dòng) 恰好無(wú)碰撞地從管口 b進(jìn)入管道bd中 到達(dá)管中某處c 圖中未標(biāo)出 時(shí)恰好與管道間無(wú)作用力 已知 sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度大小為g 求 12 1 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小e和小球到達(dá)c處時(shí)的速度大小v 2 小球的初速度大小v0以及到達(dá)d處時(shí)的速度大小vd 解析 1 小球做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況如圖甲所示 小球帶正電 則qe mg tan 得e 小球到達(dá)c處時(shí)電場(chǎng)力與重力的合力恰好提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 如圖 4mg 3q 乙所示 oc ab 則 m mg sin v2 r 得v 5 3gr 2 小球 恰好無(wú)碰撞地從管口b進(jìn)入管道bd 說(shuō)明ab ob 小球從a點(diǎn)運(yùn)