基础中考能力 常规中见新意

贾方征

与2008年全国理综I卷相比,2009年的物理试题具有整体平稳,重视双基考查,突出能力考核,传承常规与经典,力求创新与变化,总体难度加大,密切联系实际,数学运算要求高等特点。

1 立足基础,注重基本概念与规律的考查

立足基础知识的考查,是今年物理选择题的一大特点。一是选择题的问题背景都源于学生常见题,如14、15、16、17、18、19、20等题;二是部分题目的知识考点指向比较单一、明了,如第14、15、16、17;三是几个多选题大多紧扣物理各模块的基础主干知识,问题情景熟悉,难度适中。

第18题 如图1所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN。P点在y轴右侧,MP⊥ON。则( )

A.M点的电势比P点的电势高

B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功

C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差

D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动

解析 作出过M点的等势线,P在该等势线上方,A正确;O点电势高于P点电势,负电荷从O移动到P点,电场力做负功,B错误;沿y方向场强由大变小,故O、M两点间电势差大于M、N两点间电势差,C错;由图示知释放正电粒子会沿y轴做直线运动,D正确。故选项AD正确。

评点 本题考查电场的力与能的性质,涉及场强、电势、电势差、等势线等基本概念,及电场力做功、带电粒子运动等基本规律。

第21题 质量为M的物块以速度V运动,与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等。两者质量之比M/m可能为( )

A.2B.3C.4D.5

解析 由于碰后M的速度小于m的速度,故有MV/2M≤MV/2m;又碰撞前后动能不增加:12MV²≥(MV/2)22M+(MV/2)22m,可解得1≤Mm≤3,故A、B选项正确。

评点 本题属两体碰后可能性问题,考查碰撞中动量守恒、能量关系、及碰后运动速度关系等规律。

2 突出能力,注重物理过程与方法的考查

以能力立意为核心,注重对力学、电磁学的精典运动模型的考查,强调对物理过程与方法的考核,突出对分析能力、推理能力、综合能力、运用数学知识解决物理问题能力的考查,是今年计算题的最大亮点,也是新课程理念的最大体现。

第25题 如图2所示,倾角为θ的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱,相邻两木箱的距离均为l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一与其他木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起运动。整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速上滑。已知木箱与斜面间的动摩擦因素为μ,重力加速度为g。设碰撞时间极短,求

(1)工人的推力?

(2)三个木箱匀速运动的速度?

(3)在第一次碰撞中损失的机械能?

解析 (1)设推力为F,最后恰好推三个木箱匀速上滑:

F=3mgsinθ+f=3mg(sinθ+μcosθ)①

(2)设第一次碰撞前瞬间木箱速度为v1,由动能定理可得:

Fl-(mgsinθ+μmgcosθ)l=12mv12②

设碰撞后两木箱的速度为v2,有动量守恒定律得:

mv1=2mv2③

设两木箱再次碰撞前瞬间速度为v3,由动能定理可得:

Fl-(2mgsinθ+2μmgcosθ)l=12•2mv32-12•2mv22④

设碰撞后三个木箱一起运动的速度为v4,由动量守恒得:

2mv3=3mv4⑤

联解以上各式可得:

v4=232gl(sinθ+μcosθ)⑥

(3)设在第一次碰撞中损失的机械能为ΔE,则有:

ΔE=12mv12-12•2mv22⑦

联解①②③⑦式可得:

ΔE=mgl(sinθ+μcosθ)⑧

评点 本题属于典型的多物体、多过程碰撞问题,考查了功、动能定理、动量守恒、能量守恒、受力平衡等,较全面地考查了学生分析能力、推理能力和综合能力。

第26题 如图3所示,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于xy平面向外。P是y轴上距原点为h的一点,N0为x轴上距原点为a的一点。A是一块平行于x轴的挡板,与x轴的距离为h2,A的中点在y轴上,长度略小于a2。带电粒子与挡板碰撞前后,x方向的分速度不变,y方向的分速度反向、大小不变。质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子从P点瞄准N0点入射,最后又通过P点。不计重力,求粒子入射速度的所有可能值。

解析 如图4所示,设粒子的入射速度为v,第一次射出磁场的点为N0′,与板碰撞后再次进入磁场的位置为N1。粒子在磁场中运动的半径为R,则有:R=mvqB①

因粒子速率不变,每次进入磁场与射出磁场位置点之间的距离x1=N0′N0保持不变,另设∠PN0O=θ,则有:x1=2Rsinθ②

粒子射出磁场与下一次进入磁场位置间的距离x2始终不变,与N0′N1相等。由图可知:

x2=a③

设粒子最终离开磁场时,与挡板相碰n次(n=0,1,2……)。若粒子能回到P点,由对称性,出射点的x坐标应为-a,即:

(n+1)x1-nx2=2a④

由③④得:x1=n+2n+1 a⑤

若粒子与挡板发生碰撞,有:

x1-x2>14a⑥

联立③④⑥得:n<3⑦

联立①②⑤式得:

v=qB2msinθ•n+2n+1a⑧

式中sinθ=ha2+h2,代入⑧式可得:

v0=qBaa2+h2mh,n=0⑨

v1=3qbaa2+h24mh,n=1⑩

v2=2qBaa2+h23mh,n=2○11

评点 本问题涉及带电粒子在磁场中的圆周运动与碰撞反弹等物理模型,亮点是运动情景的多样性与问题答案的开放性,难点是学生应具备很强的空间想像能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力。画出规范的运动轨迹图,明确射入磁场与射出磁场位置点的几何关系,是成功解答的关键。

3 体现创新,注重课标思想与理念的考查

密切联系实际,稳中求新。注重探究性是新课标的重要思想与理念,也是本卷的一大闪光点。如选择题中的平面镜成像、氦氖激光器的能级、估算行星密度等都是联系生活、科技实际的好题。源于课本而高于课本,突出实验思维的深刻性与探究性的考核,是今年实验命题的最大特点。如第23实验题。

第23题 某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图5所示。长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点,B点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

实验步骤如下:

①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的质量m;

②用直尺测量AB之间的距离s,A点到水平桌面的垂直距离h1,B点到水平桌面的垂直距离h2;

③将滑块从A点静止释放,由光电计时器读出滑块的挡光时间t;

④重复步骤③数次,并求挡光时间的平均值;

⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα;

⑥多次改变斜面的倾角,重复实验步骤②③④⑤,做出f-cosα关系曲线。

(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g):

①斜面倾角的余弦cosα=__________;

②滑块通过光电门时的速度v=__________;

③滑块运动时的加速度a=__________;

④滑块运动时所受到的摩擦阻力

f=__________。

(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图6所示,读得d=______。

解析 (1)①cosα=1ss2-(h1-h2)2;②光电门测速原理是用极短时间的平均速度替代瞬时速度,v=d;③由速度位移关系式v2=2as,可算滑块运动时的加速度a=d22s2;④由动能定理mg(h1-h2)-fs=12mv2-0,整理可得摩擦力大小f=mg(h1-h2)s-md22s2。

(2)滑块挡光长度d=3.62cm。

评点 本问题新颖点在于:一是用光电计时器代替打点计时器测量速度;二是探究问题的角度广泛,待测物理量很多,综合性很强。

第24题 材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在0℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω•m;在0℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。将横截面积相同的碳棒和铜棒串接成长1.0m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。

解析 设所需碳棒的长度为L1,电阻率为ρ1,电阻温度系数为α1;铜棒的长度为L2,电阻率为ρ2,电阻温度系数为α2。两者0℃时的电阻率分别为ρ10和ρ20,据题意有:

ρ1=ρ10(1+α1t),①

ρ2=ρ20(1+α2t),②

设碳棒的电阻为R1,铜棒的电阻为R2, 两棒的横截面积为S,有:

R1= ρ1L1S,③

R2=ρ2L2S,④

而:R=R1+R2,⑤

L0=L1+L2,⑥

由①~⑥式可得:

R=ρ10狶1S+ρ20狶2S+ρ10α1L1+ρ20α2L2St,⑦

R恒定要求:

ρ10α1L1+ρ20α2L2=0⑧

由⑥⑧式可得:

L1=ρ20α2ρ20α2-ρ10α1L0⑨

代入数据可得

L1=3.8×10-8猰⑩

评点 本计算题属于信息题,其中求出碳棒和铜棒的总电阻R与t函数关系⑦式是关键,明确电阻R在0℃附近不随温度变化的含义是其难点所在。

(栏目编辑陈 洁)