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物理高考高频考点好题赏析

2022-05-30吴俊虞利刚

求学·理科版 2022年11期
关键词:陆坡乙卷动能定理

吴俊 虞利刚

高考怎么考?当然是围绕“基础性、综合性、应用性、创新性”进行命题。下面我们就以新课标甲、乙两卷中的高频考点为切入,遴选部分典型例题进行分析,对以上四性进行探索和解读。

一、牛顿运动定律

牛顿运动定律及其应用是必修一中的核心知识,也是高考命题的热点。

2021 甲卷(14题) 2021 乙卷(21题)

牛顿运动定律解决匀变速直线运动,斜面体模型 滑块木板模型中共同运动的临界条件和摩擦力的关系 F-t 图和 a-t 图

2022 甲卷(19题) 2021 乙卷(15题)

牛顿第二定律解决弹簧连接体的加速度 加速运动系统中力的分解

【例1】用外力F拉一物体使其做竖直上升运动,不计空气阻力,加速度a随外力F的变化关系如图1所示,下列说法正确的是( )

A.物体的质量为

B.地球表面的重力加速度为2a0

C.当a>0时,物体处于失重状态

D.当a=a1时,拉力F=a1

【解析】当F=0时a=-a0,此时的加速度为重力加速度,故g=a0,所以B项错误;当a=0时,拉力F=F0,拉力大小等于物体重力,故物体的质量为,所以A项正确;当a>0时,加速度方向竖直向上,物体处于超重状态,所以C项错误;当a=a1时,由牛顿第二定律得F-mg=ma1,又m=,g=a0,故拉力F=(a1+a0),所以D项错误。

【答案】A

【点评】从上表看到,高考对于牛顿运动定律的考查难度适中,命题中始终贯穿物理的思想方法。那么,在牛顿运动定律及其应用中有哪些思想方法呢?合成与分解方法、图像法(常规图像和非常规图像问题)、对称法、整体与隔离法、临界与极值法等,涉及的主要模型有斜面模型(包括等时圆模型)、多过程模型、连接体模型、传送带模型、板块模型等,同学们在复习中要一一理解,活学活用。

二、功和能问题

动能定理、机械能守恒定律是必修二中的核心知识,也是我们解决物理问题的三把金钥匙之一。高考中此考点常常与两大曲线运动(平抛运动和圆周运动)结合出现。

2021 甲卷(20题) 2021 乙卷(19题)

动能定理与牛顿运动定律相结合解决物体沿粗糙斜面上滑和下滑问题 恒力作用下的功和冲量的计算

2022 甲卷(14题) 2021 乙卷(16题)

曲线轨道最低点的受力与半径的关系 沿光滑大圆环下滑的小环的速率正比于

【例2】(2022·河北省部分重点中学期中)第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年2月4日在北京和张家口联合举行,北京也将成为奥运史上首个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会的城市。跳臺滑雪是冬奥会中最具观赏性的项目之一。如图2,跳台滑雪赛道由助滑道AB、着陆坡BC、停止区CD三部分组成;比赛中,质量为m的运动员从A处由静止下滑,运动到B处后水平飞出,落在了着陆坡末端的C点,滑入停止区后,在与C等高的D处速度减为零。B、C间的高度差为h,着陆坡的倾角为θ,重力加速度为g,不计运动员在助滑道AB受到的摩擦阻力及空气阻力,则以下说法错误的是( )

A. A、B间的高度差为hAB=

B.适当调节助滑道AB和着陆坡BC,运动员不可以沿与BC平行的方向着陆

C.运动员在停止区CD上克服摩擦力所做的功为mgh(1+)

D.当运动员飞出后,瞬时速度方向与水平方向间的夹角为θ时,其离着陆坡BC最远

【解析】设运动员在空中飞行的时间为t,根据平抛运动的规律有h=gt2,解得t=,水平方向有x=vBt,由几何关系可得=tanθ,代入数据解得运动员经过B点时速度为vB=,从A到B由动能定理得mghAB=mvB2-0,解得hAB=,故A项正确;设运动员着陆时速度方向与水平方向的夹角为α,则tanα==,由tanθ== =,可得tanα=2tanθ,则α≠θ,与vB无关,所以调节助滑道AB和着陆坡BC,运动员不可能沿与BC平行的方向着陆,故B项正确;设运动员在停止区CD上克服摩擦力所做的功为Wf,从B到D的过程由动能定理得mgh-Wf=0-mvB2,可得Wf=mgh(1+),且运动员在落入C点以后有速度损耗且损耗未知,故C项错误;运动员飞出后做平抛运动,瞬时速度方向与着陆坡BC平行时,即瞬时速度方向与水平方向间的夹角为θ时,其离着陆坡BC最远,故D项正确。

【答案】C

【点评】抛体运动与斜面结合时,要善于利用斜面的倾角;解决曲线运动问题时优先考虑动能定理或者机械能守恒定律;抛体运动与圆周运动综合时,要注意速度的分解。总之,抛体运动的解决中始终贯穿运动的分解方法,圆周运动过程问题的解决要选用动能定理。

三、静电场

静电场是老教材3-1、新教材必修三的内容,在高考中几乎是年年必考,考查内容丰富多样。

【例3】(2022·山东济宁二模)如图3甲所示,光滑绝缘水平面上有一带负电荷小滑块,在x=1m处以初速度v0=m/s沿x轴正方向运动。小滑块的质量为m=2kg、带电量为q=-0.1C,可视为质点。整个区域存在沿水平方向的电场,图乙是滑块电势能EP随位置x变化的部分图像,P点是图线的最低点,虚线AB是图像在x=1m处的切线,并且AB经过(0,3)和(3,0)两点,取g=10m/s2。下列说法正确的是( )

A. x=1m处的电场强度大小为20V/m

B.滑块向右运动过程中,加速度先增大后减小

C.滑块运动至x=3m处时,速度大小为2m/s

D.若滑块恰好到达x=5m处,则该处的电势为50V

【解析】EP-x图线斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小,所以滑块在x=1m处所受电场力大小为F=Eq== N=1N,可得E1= 10V/m,选项A错误;滑块向右运动过程中,电场力先减小后增加,则加速度先减小后增大,选项B错误;滑块从x=1m的位置运动至x=3m处时,根据动能定理mv2-mv02=W电,W电=ΔEP=1J,解得速度大小为v=2m/s,选项C正确;若滑块恰好到达x=5m处,则mv02= W电=EP2-EP1,其中EP1=2J,解得滑块的电势能EP2=5J,该处的电势为φ==V=-50V,选项D错误。

【答案】C

【点评】电场力能问题与图像的结合也是考查的热点问题之一。要理解图像的点、线、面、斜率、截距等含义。分析时一定要与题干情景结合,不管什么图像,解题的核心都是力、能两个角度。复习时要熟记并理解教材中的几种点电荷周围的电场线、等势线以及对应的图像。因为高考命题很多源于教材,我们在思考时可以借用记忆帮助解决新问题。

四、磁场

磁场内容为老教材3-1内容,新教材选择性必修二的内容,也是高考命题的重点,常见于选择题和计算题之中。

2021 甲卷(20题) 2021 乙卷(19题)

两根长直导线周围磁感应强度的疊加 带电粒子在圆形有界磁场中的运动

2022 甲卷(18题) 2021 乙卷(18题)

判断带电粒子在匀强电场和匀强磁场共存空间的运动轨迹

用手机测试地磁场的磁感应强度的大小和方向

【例4】(2022·宜宾市第二次诊断)如图4,在边长为L的正方形abcd的部分区域内存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场,a点处有离子源,可以向正方形abcd所在区域的任意方向发射速率均为v的相同的正离子,且所有离子均垂直bc边射出,下列说法正确的是( )

A.离子在磁场中做圆周运动的半径为2L

B.离子在磁场中运动的最长时间为

C.磁场区域的最小面积为L2

D.离子入射速度方向与ab边夹角为60°时,将从bc边中点射出

【解析】带电离子在圆形磁场中运动时存在着这样的规律,即如果离子的轨迹半径与圆形磁场的半径相等,则离子从同一点以相同的速率、不同的方向射入圆形磁场后,会平行于某一方向射出磁场。根据几何关系可知,离子在磁场中做圆周运动的半径为L,故A项错误;离子的速率一定,轨迹最长的离子运动的时间最长,则最长时间为, 则tmax== ,故B项错误;磁场区域的最小面积为图5中阴影部分的面积,则有Smin=2(πL2-L2)=L2,故C项正确;离子入射速度方向与ab边夹角为60°时,设出射点距b点x,则cos60°=,解得x=L,离子入射速度方向与ab边夹角为60°时,将从bc边中点射出,故D项正确。

【答案】CD

【点评】带电粒子在磁场中的运动因为磁场有界、粒子射入方式不同而精彩,虽然解决问题的方式都是找圆心、找关系、用公式,但是面对不同的问题还是应多接触各种题型,加深理解,提升解题技能。

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