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2014年高考理综(新课标Ⅰ卷)物理选择题速解方法

2015-09-10叶灵翔钱呈祥

中学物理·高中 2015年5期
关键词:铝板安培力感应电流

叶灵翔 钱呈祥

在高考中,选择题的主要功能是考查学生掌握基础知识的广度,同时也考查学生对知识掌握的熟练程度和思维的敏捷性.很多选择题若用常规解法求解,可能需要花费较多的时间,因此,我们可尝试采用速解的方法,充分利用题目本身所提供的信息,把常规题变为特殊技巧的快速解答,避免“小题大做”,这样一来,也就意味着可以有更多的时间去思考后面的大题而获得更理想的分数.另一方面,高考理综的物理选择题解答得是否顺利,用的时间是否合理,也会在心理上和时间上直接影响后面考题的解答效果.物理选择题的新信息,主要是结构形式上的特征和隐含的思维方法上的特点,根据它们找出选择题的求解体系,是解题中培养策略意识的好途径,也是让信息从人脑输入、存储、加工和输出有序化的有效训练模式.本文以2014年高考理综(课标卷Ⅰ)物理选择题为载体,来探讨如何用最有效的方法,最经济的时间,从思维的角度来答题.

题14 在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是

A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化

B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化

C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接.往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流的变化

D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化

解析 本题考查了感应电流产生的条件.产生感应电流的条件是:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流.本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化,不满足产生感应电流的条件,故不正確.C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量的变化,从而引起另一个线圈电路磁通量的变化产生感应电流,因此D选项正确.

题15 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是

A.安培力的方向可以不垂直于直导线

B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C.安培力的的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半

解析 本题考查安培力的大小和方向.安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面,因此,安培力总与磁场和电流垂直,A错误,B正确;安培力F=BILsinθ,其中θ是电流方向与磁场方向的夹角,C错误;将直导线从中点折成直角,则前半段受到的安培力为F=BIL2sinθ,后半段受到的安培力为F1=BIL2cosθ,由于夹角θ不确定,所以F1、F2的合力不一定等于F1,选项D错.

题16 如图1,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为

A. 2 B.2 C. 1 D. 22

解析 根据qvB=mv2r,有B1B2=r2v1r1v2,

穿过铝板后粒子动能减半,则

12mv22=12·12mv21,

得v1v2=2,

穿过铝板后粒子运动半径减半,则

r2r1=12,

因此B1B2=22,选项D正确.

题17 如图2,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态,现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内).与稳定在竖直位置时相比,小球的高度

A.一定升高 B.一定降低 C.保持不变

D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定

解析 设橡皮筋原长为l,小球静止时设橡皮筋伸长x1,由平衡条件有kx1=mg,小球距离悬点高度h=l-x1=l-mgk.匀加速运动时,设橡皮筋与竖直方向夹角为θ,此时橡皮筋伸长x2,小球在竖直方向上受力平衡,有kx2cosθ=mg,小球距离悬点高度

h′=(l+mgkcosθ)cosθ=lcosθ+mgk

因此小球高度升高了,选项A对.

题18 如图3(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,测得cd间的的电压如图3(b)所示,已知线圈内部的磁场与流经的电流成正比, 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图(图4)中,可能正确的是

解析 根据法拉第电磁感应定律,感应电动势Ucd即cd线圈中的电压Ucd=ΔΦΔt=SΔBΔt,由于磁场是线圈ab中的电流产生的,所以ΔB∝ΔI,故Ucd∝ΔIΔt,即cd中电压大小与ab线圈电流的变化率成正比,根据图(b)可知0~0.5 s和0.5~1.5 s电流的变化率大小相等,方向相反,所以C正确.

题19 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动.当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日”.据报道,2014年各行星冲日时间分别是:1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5月11日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日.已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,则下列判断正确的是

地球火星木星土星天王星海王星

轨道半径(AU)1.01.55.29.51930

A.各地外行星每年都会出现冲日现象

B.在2015年内一定会出现木星冲日

C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半

D.地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短

解析 相邻两次行星冲日的时间间隔就是地球恰好比行星多运动一周,万有引力提供向心力,

GMmR2=m4π2T2R,

周期T=4π2R3GM,相邻两次行星冲日的时间间隔,

t=2π2πT地-2πT行

=T地T行T行-T地=T地1-T地T行>T地,

相邻两次行星冲日的时间间隔大于1年,所以不可能每年都出现,选项A错;根据木星轨道半径是地球的5.2倍,

T2木T2地=r3木r3地=140.6,

周期的比值大于11小于12,故木星的周期大于11年小于12年,由曲线运动追及公式2πT1t-2πT2t=2nπ,将n=1代入可得t大于1211年小于1.1年,为木星两次冲日的时间间隔,所以2015年能看到木星冲日现象,选项B正确;同理可算出天王星相邻两次冲日的时间间隔为1.01年.土星两次冲日的时间间隔为1.03年.海王星两次冲日的时间间隔为1.006年,由此可知C错误,D正确.

题20 如图5,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是

A. b一定比a先开始滑动

B. a、b所受的摩擦力始终相等

C. ω=kg2l是b开始滑动的临界角速度

D.当ω=2kg3l时,a所受摩擦力的大小为kmg

解析 a与b所受的最大摩擦力相等,而b需要的向心力较大,所以b先滑动,A项正确;在滑动之前,a、b各自受到的摩擦力等于其向心力,f滑=mω2R,由于木块b的半径大,因此发生滑动前b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力,B项错误;处于临界状态时kmg=mω2·r,解得a开始滑动时的角速度ωa=kgl,b开始滑动时的角速度ωb=kg2l,C项正确;ω=2kg3l小于a的临界角速度,a所受摩擦力没有达到最大值 ,D项错误.

题21 如图6,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN,φP=φF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则

A.点电荷Q一定在MP的连线上

B.连接PF的线段一定在同一等势面上

C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功

D.φP大于φM

解析 任意两个等势点连线的垂直平分线都指向点电荷,根据题意,点电荷Q必在MN的中垂线和PF的中垂线的交点处,过F作MN的垂直平分线交MP于O点,由几何关系可知ON恰好垂直平分PF,故点电荷Q一定位于O点,选项A项正确;正点电荷的等势面是以点电荷为圆心的同心圆,即等势面不是直线而是球面,可知B项错误;因为是正电荷形成的电场,将正电荷从P点搬运到N点,远离场源正电荷,电场力做正功,C项错误;根据几何关系可得OP

解物理选择题,首先审题要细,如看清插图和图象的纵、横坐标的物理量、单位,特别是要看清题目要求选正确的、还是错误的、选可能的、还是不可能的,避免因为粗心而犯低级错误.其次,正确解题的基础在于准确地审题,若能快速地找出题目中的关键字、词、句以及题干或图片中的隐含条件,对于选择题的作答可以收到事半功倍的效果.部分同学为了节约时间,单纯求快,对很多问题只凭直觉和经验下结论,比较容易出错,命题者往往利用考生的这种心理出题.因此,在得出某个结论时一定要有判断推理的依据或关系式,或是某个定理或定律等;如不能用正解法、圖象法等做出判断,可尝试用极限法、排除法、假设法、反证法等方法缩小范围.总之,解答选择题既要认识到各类常规题的解题思想来指导选择题的解答,又要充分挖掘选择题的“个性”,探求简洁快速的解法,如充分利用选择项的暗示作用,迅速地做出正确的选择.

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