高中物理 压轴题 专题讲义
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压轴专题
一、复习旧知
高考物理压轴题具有对考生的阅读理解能力、综合分析能力、应用数学知识解决物理问题能力等多项能力的考查功能,在高考中有着举足轻重的作用.物理压轴题往往含有多个物理过程或具有多个研究对象,需要应用多个物理概念和规律进行求解,难度较大. 从知识体系来划分,可分为力学综合题、电学综合题或力、电、热学综合题、电、光、原子物理综合题等, 其中的力学综合题与电学综合题,在物理试卷中占有重要地位
二、重难、考点
教学重点:力学综合题、电磁学综合题、力学和电学综合题。
教学难点:力学综合题、电磁学综合题、力学和电学综合题。
三、考点:力学综合题、电磁学综合题、力学和电学综合题。
1、力学综合题的求解思路
力学综合题包含两大方面的规律:一是物体受力的规律,二是物体运动的规律.物体的运动情况是由它的初始条件及它的受力情况决定的,由于力有三种作用效果:①力的瞬时作用效果——使物体产生形变或产生加速度;②力对时间的积累效果——冲量;③力对空间的积累效果——功,所以,加速度、冲量和功就是联系力和运动的三座桥梁,与上述三座桥梁相关的物理知识有牛顿运动定律、动量知识(包括动量定理和动量守恒定理)、机械能知识(包括动能定理和机械能守恒定律).力学综合题注重考查物理学中的两个重要观点——动量、能量,要求考生有扎实的基础知识和良好的解题思维,能够进行正确的受力分析和运动分析,解题的关键是要理清物理情景中出现的“过程”、“状态”。
2、电学综合题的求解思路
电磁学包括静电场、恒定电流、磁场、电磁感应、交变电流和电磁场等方面的知识,研究电场、磁场和它们对电荷的作用,研究的是直流电路及交流电路的有关规律.电磁学中的“场”与“路”的知识既各自独立,又相互联系,全部的电磁学问题,以“场”为基础,进而研究“场”与“路”的关系。
3、力学和电学综合题的求解思路
力电综合题往往以带电粒子在复合场中的运动为背景命题,融合力学、电磁学知识,构思新颖、综合性强.求解这类综合题要注意从如下几方面去把握:
(1)正确分析带电粒子的受力情况.判断带电粒子的重力是否忽略不计,电场力和洛伦兹力的大小和方向怎样,这些问题都必须根据题意以及各场力的特征作出全面的分析。
(2)正确分析带电粒子运动情况.要确定带电粒子做什么运动? 有哪些运动过程? 近年高考试题中最典型的运动状态有平抛运动和匀速圆周运动等。
(3)善于从功和能的角度分析问题.洛伦兹力不做功,重力和电场力做功与路径无关,做正功,势能减小,做负功,势能增大。
(4)从动量和电量切入问题.对于两个相互作用的带电粒子或系统,注意运用动量守恒和电量守恒的思想分析。
(5)灵活运用力学规律.在正确而全面的分析基础上,画好必要的受力图和运动轨迹图,再根据带电粒子的运动状态和过程,灵活地运用平衡条件、牛顿定律、动量守恒定律、功能关系等规律来求解。
四、例题讲解
【例1】:如图所示匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R
的直角形金属导轨aoB另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、oB放置.保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程:①以速率V移动d,使它与oB 的距离增大一倍;②再以速率V移动c,使它与oa的距离减小一半;③然后,再以速率2V移动c,使它回到原处;
④最后以速率2V移动d,使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则( )
A、Q1=Q2=Q3=Q4
B、Q1=Q2=2Q3=2Q4
C、2Q1=2Q2=Q3=Q4
D、Q1≠Q2=Q3≠Q4
×××××
【对应练习1】:如图所示,将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f 且线框不发生转动.求: (1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度V 2; (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1;
(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q .
a
【例2】:如图,一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场;一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直,ba的延长线平分导线框.在t=0时,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度,取逆时针方向为正.图2中表示i-t关系的图示中,可能正确的是( )
a
b
【对应练习2】:矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,图中正确的是( )
【例3】:两屏幕荧光屏互相垂直放置,在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴,交点O为原点,如图所示。在y>0,0<x<a的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场,在y>0,x>a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场,两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点处有一小孔,一束质量为m、带电量为q(q>0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场,最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0<x<a 的区域中运动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2︰5,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围(不计重力的影响)。
【对应练习3】:在半径为R 的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B 。一质量为m ,带有电量q 的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD 方向经P 点(AP =d )射入磁场(不计重力影响)。
(1)如果粒子恰好从A 点射出磁场,求入射粒子的速度。
(2)如果粒子经纸面内Q 点从磁场中射出,出射方向与半圆在Q 点切线方向的夹角为φ(如图)。求入射粒子的速度。
【对应练习3】:如图所示,在x <0与x >0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B 1与B 2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B 1>B 2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O 以速度v 沿x 轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O 点,B 1与B 2的比值应满足什么条件?
R
A
O
P
D
Q φ
d
v
B 1
B 2
O