2015届《金版学案》(广东版)高中物理总复习课件(重难点突破+题型探究):第九章 磁场 第3课
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第一章运动的描述研究匀变速直线运动第一单元直线运动的基本概念与规律第1课描述运动的基本概念1.要理解参考系、质点的概念.2.要掌握位移、速度(包括平均速度和瞬时速度)、加速度的概念.3.高考考查一般为选择题.一、参考系、质点1.参考系(1)定义:描述任何运动都是____________而言的,这个参照物称为参考系.(2)参考系的选取:①参考系的选取是______的,但选取的参考系不同,结论往往______,通常选________为参考系.②参考系既可以是______的物体,也可以是______的物体.③比较两物体的运动情况时,必须选__________.答案:1.(1)相对某个参照物(2)①任意不同地面②静止运动③同一参考系2.质点(1)定义:把物体简化为一个点,物体的______都集中在这个点上,这个点称为质点.(2)把物体看作质点的条件:物体的______和______对研究的问题的影响可以忽略不计.答案:2.(1)质量(2)大小形状二、位移、速度答案:1.位置 起点 终点 运动轨迹 矢量 标量 小于 等于2.速度和速率(1)平均速度:物体所发生的位移s 与发生这段位移所用______的比值,即v -=______,是矢量,其方向就是相应______的方向.(2)瞬时速度:运动物体____________的速度,是矢量.(3)速率:__________的大小,是标量.答案:2.(1)时间t s t 位移 (2)每一个瞬间 (3)瞬时速度三、加速度1.定义速度的__________与完成这一变化所用________的比值.2.定义式a =______,单位:______.3.方向与__________的方向相同.4.物理意义描述物体________快慢的物理量.答案:1.变化(v t -v 0) 时间t2.v t -v 0tm/s 2 3.速度变化4.速度变化随堂训练关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是( )A .加速度方向为正时,速度一定增加B .速度变化得越快,加速度就越大C .加速度方向保持不变,则速度方向就保持不变D .加速度大小不断变小,则速度大小就不断变小错解:(1)错选A.加速度方向和速度方向无直接联系;(2)错选C.加速度方向保持不变,说明物体合外力方向不变,速度方向可以改变,如平抛运动;(3)错选D ,加速度减小,说明速度的变化变慢了,并非速度减小.正确解答:加速度方向为正时,若速度方向为负,则加速度与速度方向相反,物体做减速运动,A项错误.加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度变化越快,则加速度越大,B项正确.当加速度与速度同向时,物体做加速运动,即使加速度大小变小,只要二者同向就加速,速度大小仍然是增加,当加速度与速度反向时,物体做减速运动,即使加速度方向不变,只要二者反向,物体可以减速到0后再反向运动,速度方向改变.C、D项错误.答案:B(双选)2010年广州亚运会上,我国体操选手陈一冰夺得吊环比赛的冠军,右图为他在比赛时的一个镜头.下列说法中正确的是( )A.裁判评分时可把陈一冰看作质点B.计算陈一冰图示时的重力势能时,可把陈一冰看作质点C.陈一冰腾空后落地的过程中感到地面在上升是以自己为参考系的D.陈一冰腾空后落地的过程中感到地面在上升是以地面为参考系的错解:(1)漏选B,不明确重力势能要以质点(即重心)来确定.(2)错选D,不能转变观念看问题.答案:BC北京时间2010年11月22日19时30分,广州亚运会上,我国选手劳义以10秒24勇夺男子100米决赛的金牌.下列说法中正确的是( )A.劳义冲过终点时的速度为9.766 m/sB.劳义比赛中的平均速度为9.766 m/sC.劳义比赛中的位移就是路程D.这19时30分指的是时间间隔错解:(1)错选C,不明确位移是矢量,路程是标量.(2)错选D,没有认真审题.答案:B。
章末知识整合由于本章公式较多,且各公式间又相互联系,因此,本章的题目可一题多解.解题时除采用常规的公式法外,图象法、比例法、极值法、逆向转换法等也是本章解题中常用的方法.1.一般公式法一般公式法是指速度、位移公式的运用,即基本规律的运用,它们均是矢量式,使用时要注意物理量的正负.2.平均速度法定义式v -=s t 对任何性质的运动都适用,而v -=12(v 0+v t )只适用于匀变速直线运动.3.中间时刻速度法“一段时间的中间时刻的瞬时速度v t 2等于该物体在这段时间内的平均速度v -”,适用于任何一段匀变速直线运动.4.比例法对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动,可利用初速度为零的匀加速直线运动的五个比例关系,用比例法求解.5.逆向思维法把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的方法,一般用于末态已知的情况.6.图象法应用vt 图象,可把较复杂的问题转变为简单的数学问题解决,尤其是图象定性分析,可避免繁杂的计算,快速找出答案.7.巧用推论Δs =s n -s n -1=aT 2解题匀变速直线运动中,在连续相等的时间T 内的位移之差为一恒量,即Δs =s n -s n -1=aT 2,对一般的匀变速直线运动问题,若出现相等的时间间隔问题,应优先考虑用Δs =aT 2来求.图象问题【例1】 (2013·梅州模拟)一遥控玩具小汽车在平直路面上运动的st 图象如图所示,则( )A .15 s 末汽车的位移为300 mB .20 s 末汽车的速度为-1 m/sC .前10 s 内汽车的加速度为3 m/s 2D .前25 s 内汽车做单方向直线运动 解析:由位移时间图象可知:前10 s 汽车做匀速直线运动,速度为3 m/s ,加速度为0,所以C 项错误;10~15 s 汽车处于静止状态,汽车相对于出发点的位移为30 m ,A 项错误;15~25 s 汽车向反方向做匀速直线运动,速度为v =Δs Δt =20-3025-15m/s =-1 m/s ,B 项正确,D 项错误.答案:B【例2】 某物体运动的vt 图象如图所示,则下列说法正确的是( )A .物体在第1 s 末运动方向发生改变B .物体在第2 s 内和第3 s 内的加速度是相同的C .物体在第6 s 末返回出发点D .物体在第5 s 末离出发点最远,且最大位移为0.5 m解析:物体在前2 s 内速度方向均为正方向,A 项错误;物体在第2 s 内和第3 s 内的vt 图线的斜率相同,故加速度相同,B 项正确;物体在前4 s 内的总位移为零,在第2 s末和第6 s 末离出发点最远,最大位移为s m =12×1×2 m=1 m ,故C 、D 两项均错误.答案:B点评:考查对vt 图象的理解是本章在高考中的高频考点,考试时一定要明确所给图象显示的知识内容.如图象的截距、斜率、所围面积、图象交点等,所传达的是什么物理知识或反映的是物理量之间的什么关系等,抓住这些信息去进行判断选择.实验数据的处理【例3】 (2012·山东高考)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速.(2)计数点5对应的速度大小为________m/s ,计数点6对应的速度大小为________m/s(保留三位有效数字).(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a =______m/s 2,若用a g来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g 为重力加速度),则计算结果比动摩擦因数的真实值______(选填“偏大”或“偏小”).解析:(1)由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2 cm ,而计数点6、7之间的距离比计数点5、6之间的距离多1.27 cm ,故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速.(2)计数点5对应的速度v 5=s 462T =9.00+11.01×10-22×0.1m/s≈1.00 m/s.物块做加速运动时加速度大小为a 加=Δs 加T 2=2.00×10-20.12=m/s 2=2.00 m/s 2. 则计数点6对应的速度为v 6=v 5+a 加T =(1.00+2.00×0.1)m/s=1.20 m/s. (3)物块做减速运动时的加速度大小为a =Δs 减T 2=2.00×10-20.12m/s 2=2.00 m/s 2. 由牛顿第二定律得:μmg =ma ,所以μ=a g,由于除去物块与桌面间的摩擦力,纸带还受到摩擦力的作用,故计算结果比动摩擦因数的真实值偏大. 答案:(1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大一、单项选择题1.(2013·广东高考)某航母跑道长为200 m ,飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s 2,起飞需要的最低速度为50 m/s.那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为( )A .5 m/sB .10 m/sC .15 m/sD .20 m/s解析:由v 2t -v 20=2as 得:v 0=v 2t -2as =10 m/s.选项B 正确. 答案:B2.质点做直线运动的vt 图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8 s 内平均速度的大小和方向分别为( )A .0.25 m/s ,向右B .0.25 m/s ,向左C .1 m/s ,向右D .1 m/s ,向左解析:前8 s 内平均速度v —=12×2×3+12×-2×58=-0.25 m/s ,说明平均速度的大小为0.25 m/s ,方向向左.答案:B3.(2013·广东六校联考)如图所示为物体做直线运动的vt 图象.若将该物体的运动过程用st 图象表示出来(其中s 为物体相对出发点的位移),则下列四幅图描述正确的是( )答案:C二、双项选择题4.(2013·梅州皇华中学月考)有关下图所示vt 图象的说法,错误的是( )A .物体做匀速直线运动B .速度随时间而增加C .第3 s 的速度是10 m/sD .第3 s 末的速度是10 m/s解析:由图象可知,图象的斜率Δv Δt =53m/s 2=a 为一固定值,即该物体做匀加速直线运动,故A 项错误,B 项正确.一般我们所说的速度为物体的瞬时速度,故D 项为正确表述.答案:AC5.(2013·全国新课标高考)如图,直线a 和曲线b 分别是在平直公路上行驶的汽车a 和b 的位移-时间(x-t )图线,由图可知( )A .在时刻t 1,a 车追上b 车B .在时刻t 2,a 、b 两车运动方向相反C .在t 1到t 2这段时间内,b 车的速率先减少后增加D .在t 1到t 2这段时间内,b 车的速率一直比a 车的大解析:在时刻t 1,b 车追上a 车,选项A 错误.根据位移图象的斜率表示速度可知,在时刻t 2,a 、b 两车运动方向相反,选项B 正确.在t 1到t 2这段时间内,b 车的速率先减少后增加,选项C 正确,D 项错误.答案:BC6.(2013·全国大纲版高考)将甲、乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出,抛出时间相隔2 s ,它们运动的图象分别如直线甲、乙所示.则( )A.t=2 s时,两球的高度相差一定为40 mB.t=4 s时,两球相对于各自抛出点的位移相等C.两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等D.甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等解析:由于甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出,t=2 s 时,两球的高度相差不一定为40 m,两球从抛出至落到地面所用的时间间隔不相等,选项A、C错误.根据速度图象与横轴所夹面积表示位移可知,t=4 s时,两球相对于各自抛出点的位移相等,选项B正确.由于甲乙两小球先后以同样的速度竖直向上抛出,甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等,选项D正确.答案:BD三、非选择题7.汽车由静止开始在平直的公路上行驶,0~60 s内汽车的加速度随时间变化的图线如下图所示.(1)画出汽车在0~60 s内的vt图线.(2)求在这60 s内汽车行驶的位移.解析:(1)由加速度图象可知,前10 s汽车匀加速,后20 s汽车匀减速并恰好停止,因为图象的面积表示速度的变化,此两段的面积相等,最大速度为20 m/s,所作的vt图象如下图所示,利用速度图象的面积求出位移.(2)汽车运动的位移为匀加速、匀速、匀减速三段面积之和s=s1+s2+s3=12×20×10+20×30+12×20×20=900 m. 答案:(1)速度图象如解析图所示 (2)900 m8.如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________. (2)A 、B 、C 、D 是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A 、B 两点间距s =______;C 点对应的速度是________.(计算结果保留3位有效数字)解析:(1)T =1f=0.02 s.(2)读A 、B 两点数值:1.00 cm 、1.70 cm ,故:s =1.70-1.00=0.70 cm ,v C =v -BD =BD2t=0.90+1.100.2×10-2 m/s =0.100 m/s.答案:(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s。
章末知识整合1.几种典型问题的分析方法(1)复杂电路的简化方法:电路中的理想电流表可看作导线,理想电压表可视作开路.①支路电路法,②等势点短路法.(2)动态直流电路的分析方法:要紧紧抓住局部—整体—局部的思想,先由局部的电阻变化开始分析,再分析整体的电阻、电流、电压的变化,然后再回到局部电路讨论相关的物理量的变化,或用“串反并同”法分析.(3)非纯电阻电路的分析方法:要明确电功与电热的关系,在纯电阻电路中,电功等于电热;在非纯电阻电路中,电能除转化为内能外,大部分转化为机械能、化学能等其他形式的能.此种电路欧姆定律不成立,但电功仍为W =UI t ,W >Q ,能量的转化关系为W =Q +ΔE .(4)稳态、动态含电容器电路的分析方法:解题的关键是把电容器当作断路,再计算与它并联的电阻的电压,即为电容器两极板间的电压.(5)电路故障的分析方法:电路故障原因主要有断路、短路、接触不良等.常见的检测方法有电压法和电阻法.分析原因时常采用假设法.2.设计电学实验原则(1)安全性.安全性是指每个电路元件上的电流、电压、电功率不超过电路元件的额定值.如电源的最大输出电流不超过其允许的最大电流,电压表两端所加的最大电压不超过其量程等.(2)可行性.可行性是指在实验条件和所给的电路元件范围内选择满足实验要求的器材,使实验原理更完善,实验过程尽可能简便,误差尽可能小,结果尽可能准确,使其实验达到预期的实验目的.(3)精确性.精确性是指引起的误差小,使用电流表和电压表时指针应在13量程以上.在测量金属导体的电阻时为减小温度对电阻的影响,通电电流不宜过大,通电时间不宜过长.用多用电表测电阻时使指针指在刻度盘的中央附近;测电阻时外接法、内接法的选择;电流表、电压表内阻大小的考虑,都是为了提高实验的精确性.(4)方便性.方便性是指操作方便简单、读数准确、数据处理简单等.电路实验【例1】 (2013·宜城模拟)如图甲所示为某同学测绘额定电压为2.5 V 的小电珠的IU 图线的实验电路图.(1)根据电路图,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图连接成完整的实验电路.(2)开关S 闭合之前,图乙中滑动变阻器的滑片应该置于__________(选填“A 端”或“B 端”或“AB 正中间”).(3)已知小电珠灯丝在27 ℃的电阻值约为1.5 Ω,并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比,热力学温度T 与摄氏度t 的关系为T =273+t ,根据如图所示的小电珠的IU 特性曲线,估算该小电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为________ ℃(保留两位有效数字).解析:对于分压电路,开关S 闭合前,应该将滑动变阻器的滑片置于最左端(A 端),使待测电路电压为零.由灯丝电阻与热力学温度成正比可得R =kT ,由当灯丝温度为300 K 时电阻为1.5 Ω可得k =0.005.由小电珠的IU 特性曲线可得当电压为2.5 V 时灯丝中电流约为0.265 A .根据欧姆定律可得出灯丝电阻R ′=U I =9.4 Ω,由R =kT 解得此时灯丝热力学温度T ′=R ′k=1 880 K ,即灯丝温度约为t =T ′-273=1 607 ℃=1.6×103 ℃. 答案:(1)实物连线图如下图所示(2)A端(3)1.6×103点评:高考物理实验为何青睐电路实验,理由有:1.符合《考试说明》中“实验知识内容”的要求,高中使用的仪器主要有13个,而电路实验要使用的仪器就占了6个;此外,一个小小的电路实验就涉及仪器的选择、电路的组装、数据的处理和误差分析等问题,考查点多,知识覆盖面广.2.电路实验较好体现了高考的考查功能:①设计性:一个小小的电路实验就能体现设计的科学性、简捷性和有效性.②探究性:电路实验能很好的体现新课标的理念,培养考生的创新意识.③灵活性:电路实验不拘一格,能很好地同生产生活实际紧密联系起来.④思想性:电路实验彰显物理学的思想方法,如“迁移”和“回归”思想、发散思维、求异思维等.动态直流电路的分析【例2】在下图的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是( )A.变大,变大B.变小,变大C.变大,变小D.变小,变小解析:滑片P向右移动时,电路电阻变大,电流变小,电流表的示数变小;内电压变小,外电压变大;而R0的电压变小,则电压表的示数变大.答案:B点评:动态电路是全国各地命题的热点,其分析步骤严密,能力要求高;这两年命题以两个电阻串联或两个电阻并联为主,降低了难度.一、单项选择题1.(2013·安徽高考)用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值,是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P 的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP =l 1,PN =l 2,则R x 的阻值( )A.l 1l 2R 0B.l 1l 1+l 2R 0 C.l 2l 1R 0 D.l 2l 1+l 2R 0 解析:根据电阻定律有R M R N =l 1l 2,当电表无读数时,有R M R N =R 0R x ,解得R x =l 2R 0l 1,选项C 正确. 答案:C2.(2013·江苏高考)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示. M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻R M 发生变化,导致S 两端电压U 增大,装置发出警报,此时( )A .R M 变大,且R 越大,U 增大越明显B .R M 变大,且R 越小,U 增大越明显C .R M 变小,且R 越大,U 增大越明显D .R M 变小,且R 越小,U 增大越明显解析:根据题述接触到药液时其电阻R M 发生变化,导致S 两端电压U 增大,可知R M 变小,且R 越大,U 增大越明显,选项C 正确.答案:C二、非选择题3.(2013·安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为________mm,合金丝的直径为________mm.(2)为了精确测量合金丝的电阻R x,设计出如图1所示的实验电路图,按照该电路图完成图2中的实物电路连接.解析:校零时螺旋测微器读数:0 mm+0.01 mm×0.7=0.007 mm;测量时螺旋测微器读数:0.5 mm+0.01 mm×15.7=0.657 mm;合金丝的直径d=0.657 mm-0.007 mm=0.650 mm.答案:(1)0.007 mm 0.650 mm (2)实物电路连接如图.4.(2013·广东高考)下图a是测量电阻R x的原理图,学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.①根据原理图连接图b 的实物图.②断开S 2,合上S 1;调节电源输出电压为 3.0 V 时,单位长度电阻丝的电压u =________V/cm.记录此时电流表A 1的示数.③保持S 1闭合,合上S 2;滑动c 点改变ac 的长度L ,同时调节电源输出电压,使电流表A 1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L 和A 2的示数I .测量6组L 和I 值,测量数据已在图c 中标出.写出R x 与L 、I 、u 的关系式R x =________;根据图c 用作图法算出R x =________Ω.解析:②3 V 电压分布在长为30 cm 的电阻丝上,故有单位长度的电压u =330V/cm =0.1 V/cm.③设电阻丝每cm 长的电阻为R ,当合上S 1 断开S 2时,设此时电阻丝电流为I ′ 有: I ′·30R =30u ,当合上S 1 、S 2时,I ′·LR =IR x ,由上两式得:R x 与L 、I 、u 的关系式R x =Lu I.在图c 中过尽可能多的点作直线,对照图c 可得L =R x u I ,由LI 图线的斜率k =60.016 cm/A =R x u,可得R x =ku =60.016×0.1 Ω=6.001 6 Ω.答案:① 见下图 ②0.1 ③R x =Lu I6.05.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:小灯泡L(规格“4.0 V0.7 A”);电流表A1(量程3 A,内阻约为0.1 Ω);电流表A2(量程0.6 A,内阻r2=0.2 Ω);电压表V(量程3 V,内阻r V=9 kΩ);标准电阻R1(阻值1 Ω);标准电阻R2(阻值3 kΩ);滑动变阻器R(阻值范围0~ 10 Ω);学生电源E(电动势6 V,内阻不计);开关S及导线若干.(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过灯泡L的电流为0.46 A时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为________ Ω.(2)乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是________V.(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所提供的器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.解析:①电压表示数2.30 V ,R =2.300.46=5 Ω.②U L =39 000(9 000+3 000)=4 V .③要准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线,需要将电流和电压调节达到小灯泡的额定值.要想测量准确,则3 A 电流表不能使用,3 V 电压表和0.6 A 电流表量程不够,必须改装;将电压表和R 2串联,刚好满足4 V 量程(小灯泡额定电压);电流表A 2与R 1并联即可将电流表量程扩至0.72 A(额定为0.7 A).两表改装完毕之后,再考虑内、外接的问题.由于改装后的电压表量程刚好等于小灯泡的额定电压,也就不适于将改装后的安培表内接了,否则电压表会超量程的.这里最好采用外接法,即答图.答案:(1)5 (2)4 (3)见上图中的答图6.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度为________cm ,直径为________mm.(2)按图(c)连接电路后,实验操作如下:①将滑动变阻器R 1的阻值置于最________处(填“大”或“小”);将S 2拨向接点1,闭合S 1,调节R 1,使电流表示数为I 0.②将电阻箱R 2的阻值调至最________(填“大”或“小”),S 2拨向接点2;保持R 1不变,调节R 2,使电流表示数仍为I 0,此时R 2阻值为1 280 Ω;(3)由此可知,圆柱体的电阻为________ Ω.解析:(1)游标卡尺的读数=主尺上的读数+游标上的读数,本题主尺上的读数是5 cm ,游标上的读数是1×0.1 mm=0.01 cm ,故游标卡尺的读数为5.01 cm ;螺旋测微器的读数=固定尺的读数+可动尺的读数×0.01,即5+31.5×0.01=5.315 mm(最后一位是估计位,可以不同).(2)①将滑动变阻器R 1的阻值调至最大,可以起到保护电流表及电源的作用.②将电阻箱R 2的阻值调至最大,目的也是为了保护电流表及电源.(3)本题的实验方法为替代法.由I =ER 1+R A +r +R x =E R 1+R A +r +R 2得,R x =R 2=1 280 Ω.答案:(1)5.015.315(5.310~5.320均正确) (2)①大 ②大 (3)1 280。