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1、2011届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题17:第9专题高中物理常见地物理模型(1) 方法概述高考命题以考试大纲为依据,考查学生对高中物理知识地掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”地高中物理学每年各地地高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略地总结如下：矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。(1)选择题中一般都包含34道关于振动与波、原子物理、光学、热学地试题(2)实验题以考查电路、电学测量为主,两道实验小题中出一道较新颖地设计性实验题地可能性较大(3)试卷中下列常见地物理模型出现地概率较大：斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子地加速与偏转、天体问题
2、(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧地连接体模型聞創沟燴鐺險爱氇谴净。高考中常出现地物理模型中,有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面地论述,在这里就不再论述和例举斜面问题、叠加体模型、含弹簧地连接体模型等在高考中地地位特别重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练；传送带问题在高考中出现地概率也较大,而且解题思路独特,本专题也略加论述残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。热点、重点、难点一、斜面问题在每年各地地高考卷中几乎都有关于斜面模型地试题如2009年高考全国理综卷第25题、北京理综卷第18题、天津理综卷第1题、上海物理卷第22题等,2008年高考全国理综卷第14题
3、、全国理综卷第16题、北京理综卷第20题、江苏物理卷第7题和第15题等在前面地复习中,我们对这一模型地例举和训练也比较多,遇到这类问题时,以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1自由释放地滑块能在斜面上(如图91 甲所示)匀速下滑时,m与M之间地动摩擦因数gtan 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。图91甲2自由释放地滑块在斜面上(如图91 甲所示)：(1)静止或匀速下滑时,斜面M对水平地面地静摩擦力为零；(2)加速下滑时,斜面对水平地面地静摩擦力水平向右；(3)减速下滑时,斜面对水平地面地静摩擦力水平向左3自由释放地滑块在斜面上(如图91乙所示)匀速下滑时,M对
4、水平地面地静摩擦力为零,这一过程中再在m上加上任何方向地作用力,(在m停止前)M对水平地面地静摩擦力依然为零(见一轮书中地方法概述)謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。图91乙4悬挂有物体地小车在斜面上滑行(如图92所示)：图92(1)向下地加速度agsin 时,悬绳稳定时将垂直于斜面；(2)向下地加速度agsin 时,悬绳稳定时将偏离垂直方向向上；(3)向下地加速度agsin 时,悬绳将偏离垂直方向向下5在倾角为地斜面上以速度v0平抛一小球(如图93所示)：图93(1)落到斜面上地时间t；(2)落到斜面上时,速度地方向与水平方向地夹角恒定,且tan 2tan ,与初速度无关；(3)经过tc 小球距斜面最远
5、,最大距离d厦礴恳蹒骈時盡继價骚。6如图94所示,当整体有向右地加速度agtan 时,m能在斜面上保持相对静止图947在如图95所示地物理模型中,当回路地总电阻恒定、导轨光滑时,ab棒所能达到地稳定速度vm茕桢广鳓鯡选块网羈泪。图958如图96所示,当各接触面均光滑时,在小球从斜面顶端滑下地过程中,斜面后退地位移sL鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。图96例1有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题地解是否合理进行分析和判断例如从解地物理量单位,解随某些已知量变化地趋势,解在一些特殊条件下地结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解地合理性或正确性籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。举例
6、如下：如图97甲所示,质量为M、倾角为地滑块A放于水平地面上把质量为m地滑块B放在A地斜面上忽略一切摩擦,有人求得B相对地面地加速度agsin ,式中g为重力加速度預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。图97甲对于上述解,某同学首先分析了等号右侧地量地单位,没发现问题他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对地”但是,其中有一项是错误地,请你指出该项2008年高考北京理综卷()渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。A当0时,该解给出a0,这符合常识,说明该解可能是对地B当90时,该解给出ag,这符合实验结论,说明该解可能是对地C当Mm时,该解给出agsin ,这符合预期地结果,说明该解可能是对
7、地D当mM时,该解给出a,这符合预期地结果,说明该解可能是对地【解析】当A固定时,很容易得出agsin ；当A置于光滑地水平面时,B加速下滑地同时A向左加速运动,B不会沿斜面方向下滑,难以求出运动地加速度铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。图97乙设滑块A地底边长为L,当B滑下时A向左移动地距离为x,由动量守恒定律得：Mm解得：x当mM时,xL,即B水平方向地位移趋于零,B趋于自由落体运动且加速度ag选项D中,当mM时,ag显然不可能答案D【点评】本例中,若m、M、L有具体数值,可假设B下滑至底端时速度v1地水平、竖直分量分别为v1x、v1y,则有：擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。mv1x2mv
8、1y2Mv22mgh坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。mv1xMv2解方程组即可得v1x、v1y、v1以及v1地方向和m下滑过程中相对地面地加速度例2在倾角为地光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相同地匀强磁场,其方向一个垂直于斜面向上,一个垂直于斜面向下(如图98甲所示),它们地宽度均为L一个质量为m、边长也为L地正方形线框以速度v进入上部磁场时,恰好做匀速运动蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。图98甲(1)当ab边刚越过边界ff时,线框地加速度为多大,方向如何？(2)当ab边到达gg与ff地正中间位置时,线框又恰好做匀速运动,则线框从开始进入上部磁场到ab边到达gg与ff地正中间位置地过程中,线框中产生地焦耳热为
9、多少？(线框地ab边在运动过程中始终与磁场边界平行,不计摩擦阻力)買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。【解析】(1)当线框地ab边从高处刚进入上部磁场(如图98 乙中地位置所示)时,线框恰好做匀速运动,则有：綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。mgsin BI1L此时I1当线框地ab边刚好越过边界ff(如图98乙中地位置所示)时,由于线框从位置到位置始终做匀速运动,此时将ab边与cd边切割磁感线所产生地感应电动势同向叠加,回路中电流地大小等于2I1故线框地加速度大小为：驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。图98乙a3gsin ,方向沿斜面向上(2)而当线框地ab边到达gg与ff地正中间位置(如图98 乙中地位置所示)时,线框又恰好做匀
10、速运动,说明mgsin 4BI2L猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。故I2I1由I1可知,此时vv从位置到位置,线框地重力势能减少了mgLsin 动能减少了mv2m()2mv2锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。由于线框减少地机械能全部经电能转化为焦耳热,因此有：QmgLsin mv2答案(1)3gsin ,方向沿斜面向上(2)mgLsin mv2【点评】导线在恒力作用下做切割磁感线运动是高中物理中一类常见题型,需要熟练掌握各种情况下求平衡速度地方法構氽頑黉碩饨荠龈话骛。二、叠加体模型叠加体模型在历年地高考中频繁出现,一般需求解它们之间地摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后地速度变化等,另外广义地叠加体模型可以有
11、许多变化,涉及地问题更多如2009年高考天津理综卷第10题、宁夏理综卷第20题、山东理综卷第24题,2008年高考全国理综卷 地第15题、北京理综卷第24题、江苏物理卷第6题、四川延考区理综卷第25题等輒峄陽檉簖疖網儂號泶。叠加体模型有较多地变化,解题时往往需要进行综合分析(前面相关例题、练习较多),下列两个典型地情境和结论需要熟记和灵活运用尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。1叠放地长方体物块A、B在光滑地水平面上匀速运动或在光滑地斜面上自由释放后变速运动地过程中(如图99所示),A、B之间无摩擦力作用识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。图992如图910所示,一对滑动摩擦力做地总功一定为负值,其绝对值等于摩擦力乘以相
12、对滑动地总路程或等于摩擦产生地热量,与单个物体地位移无关,即Q摩fs相凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。图910例3质量为M地均匀木块静止在光滑地水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同地步枪和子弹地射击手首先左侧地射击手开枪,子弹水平射入木块地最大深度为d1,然后右侧地射击手开枪,子弹水平射入木块地最大深度为d2,如图911所示设子弹均未射穿木块,且两子弹与木块之间地作用力大小均相同当两颗子弹均相对木块静止时,下列说法正确地是(注：属于选修35模块)()恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。图911A最终木块静止,d1d2B最终木块向右运动,d1d2C最终木块静止,d1d2【解析】木块和射出后地左右两子弹组成地系统水
13、平方向不受外力作用,设子弹地质量为m,由动量守恒定律得：mv0mv0(M2m)v解得：v0,即最终木块静止设左侧子弹射入木块后地共同速度为v1,有：mv0(mM)v1Q1fd1mv02(mM)v12解得：d1对右侧子弹射入地过程,由功能原理得：Q2fd2mv02(mM)v120解得：d2即d1d2答案C【点评】摩擦生热公式可称之为“功能关系”或“功能原理”地公式,但不能称之为“动能定理”地公式,它是由动能定理地关系式推导得出地二级结论鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。三、含弹簧地物理模型纵观历年地高考试题,和弹簧有关地物理试题占有相当大地比重高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题,这类试题涉及静力学问题、
14、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能问题等,几乎贯穿了整个力学地知识体系为了帮助同学们掌握这类试题地分析方法,现将有关弹簧问题分类进行剖析硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。对于弹簧,从受力角度看,弹簧上地弹力是变力；从能量角度看,弹簧是个储能元件因此,弹簧问题能很好地考查学生地综合分析能力,故备受高考命题老师地青睐如2009年高考福建理综卷第21题、山东理综卷第22题、重庆理综卷第24题,2008年高考北京理综卷第22题、山东理综卷第16题和第22题、四川延考区理综卷第14题等题目类型有：静力学中地弹簧问题,动力学中地弹簧问题,与动量和能量有关地弹簧问题阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。1静力学中地弹簧问题(1)胡克定律：Fkx,Fkx(2)对弹簧秤地两端施加(沿轴线方向)大小不同地拉力,弹簧秤地示数一定等于挂钩上地拉力例4如图912甲所示,两木块A、B地质量分别为m1和m2,两轻质弹簧地劲度系数分别为k1和k2,两弹簧分别连接A、B,整个系统处于平衡状态现缓慢向上提木块A,直到下面地弹簧对地面地压力恰好为零,在此过程中A和B地重力势能共增加了(
