高中物理高中物理破题致胜微方法文档格式.docx
《高中物理高中物理破题致胜微方法文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理高中物理破题致胜微方法文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2.【2011全国（海南）】一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上,其截面如图所示.图中ab为粗糙的水平面,长度为L;
bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h,返回后在到达a点前与物体P相对静止.重力加速度为g.求:
（i）木块在ab段受到的摩擦力f;
（ⅱ）木块最后距a点的距离s.
3.【2010全国（重庆）】某兴趣小组用如图所示的装置进行实验研究,他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯,杯口上放置一直径为32d、质量为m的匀质薄圆板,板上放一质量为2m的小物块,板中心、物块均在杯的轴线上,物块与板间动摩擦因数为μ,不计板与杯口之间的摩擦力,重力加速度为g,不考虑板翻转.
（1）对板施加指向圆心的水平外力F,设物块与板间最大静摩擦力为fmax,若物块能在板上滑动,求F应满足的条件;
（2）如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力,冲量为I,
①I应满足什么条件才能使物块从板上掉下?
②物块从开始运动到掉下时的位移s为多少?
③根据s与I的关系式说明要使s更小,冲量应如何改变.
内能的几种计算方法
一、几种常见内能的计算方法
1.根据能量守恒定律计算内能的变化量
关键：
抓住能量转化和各个力的功是解决这种问题的基础.
2.根据滑动摩擦力乘以相对位移来计算系统内能的损失
方法透析：
一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功,等于摩擦力与相对路程的乘积,即Wf=-Ff·
Δl相表示物体克服摩擦力做功,系统损失的机械能转变成内能.
例题：
飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带,传送带的总质量为M,其俯视图如图4所示.现开启电动机,传送带达到稳定运行的速度v后,将行李依次轻轻放到传送带上.若有n件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客.假设在转弯处行李与传送带无相对滑动,忽略皮带轮、电动机损失的能量.求从电动机开启,到运送完行李需要消耗的电能为多少?
解析：
设行李与传送带间的动摩擦因数为μ,则传送带与行李间由于摩擦产生的总热量
由此题可以总结出：
摩擦力做功与产生内能的关系:
A：
静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用）,而没有内能的产生.
B：
滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两个方向,一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;
二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于机械能的减少量,表达式为Q=F滑·
l相对.
3.根据焦耳定律计算热能的损失
4.感应电路中，外力克服安培力做功全部转化成焦耳热！
即Q=WA.
5.感应电流中产生的焦耳热等于电磁感应现象中其他形式能量的减少,即Q=ΔE他.
2、经典例题
1.质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间,如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为（）
A.
C.
D.
2.如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN,PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°
角.完全相同的两金属棒ab,cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止.取g=10m/s2,求:
（1）通过棒cd的电流I是多少,方向如何?
（2）棒ab受到的力F多大?
（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
3.如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.下列选项正确的是（）
A.P=2mgvsinθ
B.P=3mgvsinθ
C.当导体棒速度达到v/2时加速度大小为
D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
双星问题
一、明确双星中两颗子星做匀速圆周运动的向心力来源
双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两颗恒星间的万有引力提供！
二、明确双星中两颗子星匀速圆周运动的运动参量的关系
两颗子星绕着连线生的一点做圆周运动，它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的！
所以线速度与两颗子星的轨道半径成正比！
三、要明确两子星圆周运动的动力学关系
设双星的两子星的质量分别为M1和M2，M1和M2相距L，的线速度分别为v1和v2，角速度分别为角速度ω1和ω2，由万有引力定律和牛顿第二定律得：
M1
M2
四、双星问题的分析思路
1.周期相同
2.向心力大小相等
3.双星轨道半径之比与质量之比相反（由向心力相同推导）
4.双星线速度之比与两者质量之比相反（由半径之比推导）
五、例题：
太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统.它们运行的原理可以理解为,质量为M的恒星和质量为m的行星（M>
m）,在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着.如图所示,我们可认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动（图中没有表示出恒星）.设万有引力常量为G,恒星和行星的大小可忽略不计.求:
（1）恒星与点C间的距离.
（2）试在图中粗略画出恒星运动的轨道和位置.
（3）计算恒星的运行速率v.
六、经典例题：
1.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为（）
A.
B.
C.
D.
2.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7︰1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动.由此可知,冥王星绕O点运动的（）
A.轨道半径约为卡戎的
B.角速度大小约为卡戎的
C.线速度大小约为卡戎的7倍
D.向心力大小约为卡戎的7倍
3.两靠得较近的天体组成的系统称为双星,它们以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动,因而不至于由于引力作用而吸引在一起.设两天体的质量分别为m1和m2,则它们的轨道半径之比Rm1︰Rm2=________;
速度之比vm1︰vm2=________.
4.如图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧.引力常数为G.
（1）求两星球做圆周运动的周期;
（2）在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行用期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×
1024kg和7.35×
1022kg.求T2与T1两者平方之比.（结果保留3位小数）
微观推导题
一、这类问题的处理方法是:
首先要把该实际问题转化为物理模型,即要先根据题意抽象出最本质的东西,建立物理模型,再运用有关的规律进行解答.
二、例题讲解
按照经典的电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:
在外加电场的作用下,自由电子发生定向运动,便产生了电流.电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能传递给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用下重新开始加速运动（可看作匀加速运动）,加速运动一段距离后,再与金属离子发生碰撞.电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用l表示.如图所示,电子运动的平均速度用表示,导体单位体积内自由电子的数量为n,电子的质量为m,电子的电荷量为e,电流的表达式I=neS.请证明金属导体的电阻率
三、经典题：
1真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示,光照前两板都不带电,以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出,假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用,保持光照条件不变.a和b为接线柱.
已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大运能为Ekm,元电荷为e.
（1）求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流Im.
（2）图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r.
（3）在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P:
单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk,请推导证明:
P=ΔEk.
（注意:
解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明）
2．导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。
如图所示，固定于水平面的U型导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在于其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F的方向相同:
导线MN始终与导线框形成闭合电路。
已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B。
忽略摩擦阻力和导线框的电阻。
（1）通过公式推导验证:
在△t时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能w’,也等于导线MN中产生的焦耳热Q；
（2）若导线MN的质量m=8.0g,长度L=0.10m，感应电流I=1.0A，假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve（下表中列出一些你可能会用到的数据）；
阿伏伽德罗常数NA
元电荷
导线MN的摩尔质量
（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。
展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；
在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式。
3.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.
（1）一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电量为e.该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v.
（a）求导线中的电流I;
（b）将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F.
（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题,我们假定:
粒子大小可以忽略;
其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;
与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率小变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系.
解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明）
整体与隔离法
一、整体法
整体法是把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法
适用范围：
当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力和运动时
2、隔离法
隔离法是将所确定的研究对象从周围物体（连接体）系统中隔离出来进行分析的方法
研究系统（连接体）内某个物体的受力和运动情况时
3、例题应用
有一直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙;
OB竖直向下,表面光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m.两环间由一根质量可忽略且不可伸长的细绳相连,如图，并在某一位置平衡,如图所示.现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情况是（）
A.FN不变,FT变大B.FN不变,FT变小
C.FN变大,FT变大D.FN变大,FT变小
4、经典例题
1如图所示,A,B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力（）
A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小
C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小
2如图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力（）
A.等于零
B.不为零,方向向右
C.不为零,方向向左
D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右
3.如图,在水平面上的箱子内,带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边,处于静止状态.地面受到的压力为FN,球b所受细线的拉力为F.剪断连接球b的细线后,在球b上升过程中地面受到的压力（）
A.小于FNB.等于FNC.等于FN+FD.大于FN+F
纸带实验求加速度与速度
一、纸带问题在教材中的地位与作用
1.纸带问题是运动学规律的综合运用，考察的是学生实验数据分析的能力！
2.纸带问题的分析处理是高中物理的重点难点以及热点
二、纸带的主要研究内容
1透过纸带判断物体的运动性质
通常研究的是匀变速直线运动
2纸带上某点物体的瞬时速度
推论一：
做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间初末时刻速度和的一半,还等于中间时刻的瞬时速度.
3通过纸带数据判断物体的加速度
推论二：
连续相等的相邻时间间隔T内的位移差等于恒量,即x2-x1=x3-x2=……=xn-x（n-1）=aT2.
三、例题
在一个倾斜的长冰道上方，一群孩子排成队，每隔1s有一个小孩从某一起始线开始往下滑.一游客对着冰道上的孩子拍下一张照片，如图所示，照片上有甲、乙、丙、丁四个孩子.他根据照片与实物的比例推算出乙与甲、乙与丙两孩子间的距离分别为12.5m和17.5m，请你据此求解下列问题.（取g＝10m/s2）
（1）若不考虑一切阻力，小孩下滑的加速度是多少？
（2）拍照时，最下面的小孩丁的速度是多大？
（3）拍照时，在小孩甲上面的冰道上正在下滑的小孩子有几个？
四、经典习题
1.某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz.在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如图甲所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:
sA=16.6mm,sB=126.5mm,sD=624.5mm
若无法再做实验,可由以上信息推知:
①相邻两计数点的时间间隔为________s;
②打C点时物体的速度大小为________m/s（取2位有效数字）;
③物体的加速度大小为________（用sA、sB、sD和f表示）.
2.利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;
所得数据如下表所示.
s（m）
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t（ms）
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
s/t（m/s）
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
完成下列填空和作图:
（1）若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是________;
（2）根据表中给出的数据,在下图给出的坐标纸上画出
图线;
（3）由所画出的
图线,得出滑块加速度的大小为a=________m/s2（保留两位有效数字）.
3.某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律.实验装置如图所示,打点计时器的电源为50Hz的交流电.
（1）下列实验操作中,不正确的有________.
（A）将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
（B）纸带穿过限位孔,压在复写纸下面
（C）用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落
（D）在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
（2）该同学按正确的步骤进行试验（记为“实验①”）,将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为O点,每隔一个计时点取一个计数点,标为1,2,…8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离,记录在纸带上,如图所示.
计算相邻计时点间的平均速度
粗略地表示各计数点的速度,抄入下表,请将表中的数据补充完整.
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
（cm/s）
24.5
33.8
37.8
________
39.5
39.8
（3）分析上表的实验数据可知:
在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是________;
磁铁受到阻尼作用的变化情况是________.
（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作（记为“实验②”）,结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同.请问实验②是为了说明什么?
对比①和②的结果可得到什么结论?
4.一物体做匀加速直线运动,通过一段位移Δx所用的时间为t1,紧接着通过下一段位移Δx所用的时间为t2,则物体运动的加速度为（）
升级会员 