高考物理总复习 专题十四 联系实际问题与开放型命题训练题.docx

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高考物理总复习专题十四联系实际问题与开放型命题训练题

2008高考物理总复习专题十四联系实际问题与开放型命题训练题

【方法与规律】

实际应用型命题，常以日常生活与现代科技应用为背景，要求学生对试题所展示的实际情景进行分析，判断，弄清物理情景，抽象出物理模型.然后运用相应的物理知识得出正确的结论.其特点为选材灵活、形态复杂、立意新颖.对考生的理解能力，推理能力，综合分析应用能力，尤其是从背景材料中抽象、概括构建物理模型的能力要求较高，是应考的难点。

所谓开放型命题，是指命题的题设条件、解析策略或题目结论具有开放性（多元而不惟一）特点的命题.

一、高考命题特点

传统的物理习题条件完备、结论明确，题目条件一般只蕴含着惟一结果，称为封闭性问题.相反，开放性问题则是使题目条件不完备（题目条件对结果来说不充分）或使题目结论不明确（不提结论仅指探索的方向或范围）从而使题目条件能蕴含着多种结果.实际应用型命题不仅能考查考生分析问题和解决实际问题的能力，而且能检验考生的潜能和素质，有较好的区分度，有利于选拔人才.近几年高考题加大了对理论联系实际的考查，突出“学以致用”，充分体现了由知识立意向能力立意转变的高考命题方向.开放性命题在题目情景的设计上，入门易深入难，在问题的设计上，留给考生充分发挥个性的思维空间.开放性试题频现于近几年高考试卷中，向传统的命题及备考方式提出了新的挑战，要适应该类试题，必须摒弃传统的“题海战术”，充分发挥学生学习潜能，培养良好的发散思维能力.

二、解题思路

第一：

仔细全面审题，从题目的背景中，全面有效地获取信息：

如题设条件，题中信息材料（或数据、或表述、或公式、或图表）、题目设问等，将信息进行筛选、加工，并与已有的知识系统对接，构建相关物理模型，在此基础上，深刻剖析其中的物理情景及物理过程.

第二，其次，要弄清实际问题所蕴含的物理情景，挖掘实际问题中隐含的物理条件，化解物理过程层次，探明物理过程的中间状态，理顺物理过程中诸因素的相互依存，制约的关系，寻求物理过程所遵循的物理规律，据规律得出条件与结果间的关系方程，进而依常规步骤求解结果.

其审题的思维流程图如下

【经典例题】

［例1］（1999年全国）图1为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直分量向下.飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变.由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为U１，右方机翼末端处的电势为U２，

A.若飞机从西往东飞，U１比U２高

B.若飞机从东往西飞，U２比U１高

图1

C.若飞机从南往北飞，U１比Ｕ２高

D.若飞机从北往南飞，U2比U1高

【解析】考查考生构建物理模型的能力、推理判断能力及空间想象能力.B级要求.

这是一道考查右手定则的题目.要解答好这道题，首先明确用哪只手判断，其次要明确磁场的方向、手的放法，最后要明确拇指、四指应各指什么方向，四指所指的方向应是正电荷积累的方向，该端电势高于另一端.

对A选项：

磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故U1＞U2，A正确.

同理，飞机从东往西飞，仍是U1＞U2，B错误.从南往北、从北往南飞，都是U1＞U2，故C选项正确，D选项错误.

说明：

该题中飞机两翼是金属材料，可视为一垂直于飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒，磁场水平分量对产生电动势无贡献.

［例2］侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少?

设地球的半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T.

【解析】考查考生综合分析能力、空间想象能力及实际应用能力.B级要求.

将极地侦察卫星看作质点（模型），其运动看作匀速圆周运动（模型），设其周期为T１，

则有：

＝m

①

地面处重力加速度为g，有

＝m０g②

由①②得到卫星的周期：

Ｔ１＝

其中：

r＝ｈ＋R

地球自转周期为T，则卫星绕行一周的过程中，地球自转转过的角度为：

θ＝２π

卫星每经赤道上空时，摄像机应至少拍摄赤道圆周的弧长为

s＝θR＝２π

R＝

图3

［例3］电阻R１、R２、R３连接成图3所示的电路，放在一个箱中（虚框所示），箱面上有三个接线柱A、B、C.请用多用表和导线设计一实验，通过在A、B、C的测量，确定各个电阻的阻值，要求写出实验步骤并用所测值表示电阻R１、R２、R３.

【解析】考查实验设计创新能力及运用数学知识解决物理问题的能力，B级要求.

解法一：

比较灵活地用导线短接电路进行测量，实验步骤如下：

（1）用导线连接BC，测出A、B两点间的电阻值x；

（2）用导线连接AB，测出B、C两点间的电阻值y；

（3）用导线连接AC，测出B、C两点间的电阻值z；

则有

=

＋

①

＝

＋

②

＝

＋

③

联立①、②两式得

－

＝

-

④

联立③、④两式得R１＝

同理可得：

R２＝

，R３＝

.

解法二：

不用导线短接，直接测量.实验步骤如下：

（1）测出A、B两点间的电阻值x；

（2）测出B、C两点间的电阻值y；

（3）测出A、C两点间的电阻值z；

则有：

＝

＋

①

＝

＋

②

＝

＋

③

解得：

R１＝

[２（ｘｙ＋ｙｚ＋ｘｚ）－ｘ２－ｙ２－ｚ２]

R２＝

[２（ｘｙ＋ｙｚ＋ｘｚ）－ｘ２－ｙ２－ｚ２]

R3＝

[２（ｘｙ＋ｙｚ＋ｘｚ）－ｘ２－ｙ２－ｚ２]

图4

［例4］如图4所示，长为L，相距为d的两平行金属板与电源相连.一质量为m带电量为q的粒子以速度v０沿平行金属板间的中线飞入电场区内.从飞入时刻算起，A、B两板间所加电压变化规律如图5所示.为了使带电粒子射出电场区时的动能最小，求：

（1）所加电压的周期应满足什么条件?

（2）所加电压的振幅Ｕ０应满足什么条件?

【解析】依托带电粒子在变化的电场中的周期运动，考查理解能力、综合分析能力、及运用数学知识解决物理问题的能力，B级要求.

图5

（1）在第一问中，思维缺乏发散能力，只得出

=T的列式，出现漏解

（2）在第二问中，不能对粒子的运动作深入分析，推理出在每周期粒子沿场强方向的位移Δy=qU0T2/4md，进而无法据隐含条件

≥△yn求解.

图6

（1）建立平面坐标系xoy如图6所示，x轴沿平行金属板的中线向右，y轴垂直于金属板向上，原点O位于平行金属板的中线的最左端.粒子刚射入平行金属板中的电场区时，速度的y分量为0.平行金属板间电场为匀强电场，电场强度等于Ｕ０／ｄ.这样带电粒子在平行金属板间的速度的x分量等于粒子的入射速度.由此可知带电粒子穿过平行金属板间的空间所需的时间为L／v０.在金属板间带电粒子的速度的y分量作周期性的变化，只要周期T满足条件：

＝nＴ，即Ｔ＝

（n是正整数）

则当带电粒子在nT时刻射出（只要此时带电粒子还没有落到金属板上）电场区时，其速度方向一定是平行于金属板，动能最小，即等于初动能.

（2）要求带电粒子在nT时刻不会落到金属板的条件可以通过以下方法求得：

带电粒子在金属板间受到沿y方向的电场力作用.在入射后的第一个半周期内，电场力大小等于ｑＵ０／ｄ.

带电粒子沿y方向做匀加速运动，y方向上的位移等于ｑＵ０Ｔ２／８mｄ.速度的y分量由0增大至ｑＵ０Ｔ／２mｄ.

在第二个半周期内，带电粒子沿y方向做匀减速运动，速度的y分量逐步由qU0T／２mｄ减小到0，y方向的位移仍为ｑＵ０Ｔ２／８mｄ.

于是在第一个周期内带电粒子在y方向的位移Δｙ＝ｑＵ0Ｔ２／４mｄ.

只要带电粒子还没有打到金属板上，在以后的各周期内带电粒子的位移都为Δｙ＝qU0Ｔ２／４mｄ

因此，带电粒子在nT时刻还没有落在金属板上的条件为：

≥

由此得到所加电压的振幅Ｕ０应满足的条件为：

Ｕ０≤

（n是正整数）

【专题训练】

1．一初速为8m/s的物体，在A点右侧以2m/s2的恒定加速度匀减速运

动，且通过A点（如图1所示），若以通过A点时开始计时，则物体

距离A点12m时的时间可能为（）

A．2sB．6sC．9.29sD．－1.23s

2．在平直公路上行驶的汽车中，某人从车窗相对于车静止释放一个小球，不计空气阻力，用

固定在路边的照相机对汽车进行闪光照相，照相机闪了两次光，得到清晰的两张照片．对

照片进行分析，知道了如下信息：

①两次闪光的时间间隔为0.5s；②第一次闪光时，小球

刚被释放；③两次闪光的时间间隔内，汽车前进了5m；④两次闪光的时间间隔内，移动的

距离小于5m．由此可以确定（）

A．小于释放点离地面的高度

B．第一次闪光时小车的速度

C．汽车做匀速直线运动

D．两次闪光的时间间隔内汽车的平均速度

3．如图2所示，在光滑水平面上紧挨着放置A、B两物块，一颗子弹沿水平直线射穿物块

A并进入物块B，最后留在物块B内，设子弹在两物块内运动时所受阻力大小恒定．已知A、

B两物块的质量分别为MA和MB，子弹的质量为m，子弹进入物块A时，其速度为v0；两

物块分离时A已移动的距离为S1，B继续移动距离S2后子弹与物块B相对静止；物块A和

B的长度为L，根据以上已知条件（）

A．可以求得物块A和B的最后速度vA和vB

B．可以求得子弹在两物块内运动时所受的阻力

图2

C．可以求得子弹在进入物块B内的深度

D．不可以求出子弹进入物块B内的深度

4．在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路如图

3所示，主要元件是两个电感线圈L1、L2，它们的自

感系数很大，F为保险丝，R是热敏电阻（正常情况下电阻很大，但电压超过设定值时，电阻迅速变小，用以保护与其并联的元件），C1、C2是滤波电容器，S为电视机的开关．某一次用户没有先关电视（没断开S）就拔掉电源插头，结果烧坏了图中的电路元件，烧坏的元件可能是（）

A．FB．C1C．L1或L2D．C2

5．如图4所示，AB为光滑圆弧槽面，B端切线水平，

在B点静置一个质量为m2的小球，另一个质量为m1的小球从弧面某点A静止释放下滑，与m2发生无机械能损失的正碰，碰后两球落到水平面上，落地点到B的水平距离之比为1：

3，则两球质量之比m1：

m2为可能为（）

A．3：

1B．3：

2C．3：

5D．1：

7

6．把重物G压在纸带上，用一水平力缓慢拉动纸带，重物跟着一起运动，若迅速拉动纸带，

纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说法是（）

A．在缓慢拉动纸带时重物和纸带间的摩擦力小

B．在迅速拉动时，纸带给重物的摩擦力小

C．在缓慢拉动时，纸带给重物的冲量大

D．在迅速拉动时，纸带给重物的冲量小

7．目前的航天飞机的飞行轨道都是近地轨道，一般在地球上空300~700km飞行，绕地球飞行

一周的时间为90min左右，这样，航天飞机里的宇航员在24h内可以看到日落日出的次数

应为（）

A．0.38B．1C．2.7D．16

8．把有鳔的硬骨小鱼放在盛有水和空气的密闭容器中，小鱼能悬浮在水中任何位置．现把该

容器固定在航天飞机的货舱内，当航天飞机进入轨道绕地球正常运行时，容器中的小鱼将（）

A．失去原来的平衡无目的地转圈

B．将漂浮在水面

C．将下沉到容器底

D．仍能悬浮在水中任何位置

9．将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速

变化的力，用这种方法测得某单摆摆动时悬线上拉

力的大小随时间变化的曲线如图5所示，根据此

图提供的信息作出以下判断（）

A．摆球的摆动周期T=0.6s

B．t=0.2s摆球正好经过最低点

C．t=1.1s摆球正好经过最低点

D．摆球摆动过程中机械能减小

10．A、B两滑块在一水平长直气垫导轨上相

碰．用频闪照相机在t0＝0，t1＝△t，t2

＝2△t，t3＝3·△t各时刻闪光四次，

摄得如图6所示照片，其中B像有重

叠，mB=2mA/3由此可判断（）

A．碰前B静止，碰撞发生在60cm处，t＝2.5·△t时刻

B．碰前B静止，碰撞发生在60cm处，t＝0.5·△t时刻

C．碰后B静止，碰撞发生在60cm处，t＝0.5·△t时刻

D．碰后B静止，碰撞发生在60cm处，t＝2.5·△t时刻

11．如图7所示的电路中，滑线变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，

三只理想电压表的示数变化的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，下列

各值可能出现的是（）

A．△U1＝3V，△U2＝2V，△U3＝1V

图7

B．△U1＝1V，△U2＝3V，△U3＝2V，

C．△U1＝0.5V，△U2＝1V，△U3＝1.5V

D．△U1＝0.2V，△U2＝1V，△U3＝0.8V

12．图8所示，一高度为h=0.2m的水平面，在A点处与一倾角为θ＝300的斜面连接，一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动．求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取g=10m/s2）．某同学对此题的解法为：

小球沿斜面运动，则

图8

，由此可求得落地

的时间t．问：

你同意上述解法吗？

若同意，求出所需的时间；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果．

13．两个人要将M＝1000kg的小车沿一较长的水平轨道推上长L＝5m、高h＝1m的斜坡顶

端，为计算方便，假设车在任何情况下所受的阻力恒为车重的0.12倍，两人的最大推力各

为800N，在不允许使用其他工具的情况下，两个人能否将车刚好推到坡顶？

如果能，两人

应如何做？

（写出分析和计算过程，g＝10m/s2）

14．喷墨打印机的结构简图如图9所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10-5m，

此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以

控制．带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后打

到纸上，显示出字体.无信号输入时，墨汁微滴不带电，径

直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．偏转板长1.6cm，两

板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm．若墨汁

微滴的质量为1.6×10-10kg，以20m/s的初速度垂直于电场

方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V，若墨

汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0mm．求这个墨汁微滴通过带电室带的电量

是多少？

（不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限于平行板电容器内部，忽略边

缘电场的不均匀性.）为了使纸上的字放大10%，请你分析提出一个可行的方法．

15．如图10所示，在x轴上方为垂直纸面向里的磁感应强度为B

的匀强磁场，在x轴的下方为方向与y轴方向相反的电场强度为

E的匀强电场．已知沿x轴方向跟坐标原点O相距为L处，有一

垂直于x轴的光屏MN.有一质量为m、带电量为q的电荷，从坐

标原点沿y轴射入磁场，如果要使电荷垂直打在光屏MN上，那

么电荷从坐标原点射入时的速度是多大？

电荷从射入磁场到垂

直打在光屏上需要多少时间？

（电荷的重力不计）

图10

16．铁路提速要解决许多技术问题，通常列车阻力与速度平方成正比，即f=kv2，列车要跑得快，

必须用大功率的机车来牵引．

（1）试计算列车分别以120km/h和40km/h的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值，（提

示：

物理学中重要的公式有F=ma，W=Fs，P=Fv，s=v0t+at2/2）

（2）除上题涉及的问题外，还有其他许多技术问题需要解决．例如：

为了减少列车在高速

行驶中的振动，要把原先的接缝轨道改为无接缝轨道，请你再举一例，并简要说明．

17．阅读下列材料并提出和解决问题：

据《科技日报》报道：

英国伦敦大学科学家最新的测算表明，被称为地核的地球最内层的温度可达到5500℃，这一结果大大高出早先的一些估计．

地球内部是一种层状结构，由表及里分别划分为地壳、地幔和地核．主要由铁元素组成的地核，又细分为液态外核和固态内核，其中外核距地球表面约为2900km．地核距地面如此之深，直接测量其温度几乎是不可能的．为此科学家提出，如果能估算出地核主要成分铁元素的熔点，特别是固态内核和液态外核交界处铁的熔融温度，那么就可以间接得出地核温度的高低．

地核中铁元素处于极高压力环境中，其熔点比其位于地表时的1800℃要高出许多.伦敦大学的研究人员在研究中采用了新的方法，来估算在加大压力下铁的熔点变化情况，研究人员最终估算认为，地核的实际温度可能在5500℃左右．

（1）至少提出三个与本文有关的物理知识或方法的问题．（不必回答问题，提问要简要明了，每一问不超过15个字）

（2）若地核的体积约为整个地球体积的a%，地核的质量约为地球质量的b%，经估算地核的平均密度为．（可提供的数据还有：

地球自转角速度ω，地球半径R．地球表面处的重力加速度g，引力常数G）

18．把一个“10V，2.0W”的纯电阻用电器A接到某一电动势和内电阻都不变的电源上，用电器

A实际消耗的功率是2.0W，换上另一个“10V，5.0W”的纯电阻用电器B接到这一电源上，

用电器B实际消耗的功率有没有可能小于2.0W？

如果不可能，说明理由；如果可能，试求

出用电器B实际消耗的功率小于2.0W的条件（设电阻不改变）．

19．河水由倾斜的河床从高处A流向低处B，为了进行水力发电，可在B处建一水坝，形成水库蓄水，让水库的水位上升到某一位置C，C比B高h．在B处设置一水力发电机，让该处流出的水带动发电机发电，如果单位时间从B处流出的水量等于上游流入水库的水量，

图11

则水库中水位的高度保持不变．有人认为，进行水力发电，筑坝建水库并非必要，因为在河的上游与C处等高的D处水沿河床流到B处时，下落的高度也等于h，所减少的重力势能同样可用于带动B处的发电机发电，效果是一样的．请对以上的看法作出分析评论．

【专题训练答案】

一、选择题

1．ABCD2．ABCD3．ABC4．CD5．ACD6．CD7．D8．A9．D10．AC11．BD

二、计算题

12．不同意．小球应在A点离开平面做平抛运动，而不是沿斜面下滑．t=0.2s.

13．先在水平面上加速，以一定的初速度冲上斜面.

14．要将字体放大10%，只要使y增大为原来的1.1倍，可以增大电压U达8.8×103V，或增大L，使L为3.6cm.

15．v0=BqL/（2n+1）m，n=0，1，2，…，t=（2n+1）πm/2Bq+2nBL/（2n+1）E，n=0，1，2，…

16．

（1）功率比值27∶1．

（2）在轨道半径一定的情况下，火车的速度越大，转弯所需的向心力越大通过增大弯道的半径可以减小向心力或增大内外轨道的高度差，以减小转弯时火车外轮与外轨道间的挤压.　　　　　　　　　　　

17．

（1）学生提出的问题，只要有价值，符合逻辑，表述清楚，均可得分，如：

①为什么熔点与压力有关？

②55000C的绝对温度为多少？

③铁是晶体吗？

晶体熔解时温度如何变化？

（2）

.

18．有可能．条件是

V，

Ω.

19．不筑坝实际上无法利用水力发电．主要原因是水库中水的流速小，遇到的阻力也小，水从C处高度降低到B处高度时，减少的重力势能中只有一部分消耗于克服阻力，大部分变成B处流出的水的动能．当水在河床中流动时，流速很大，受到的阻力也大，水从D处流到B处，减少的重力势能几乎全用于克服阻力做功，到达B处时动能增加很少．因为水库蓄水后水面很大，当水从B处流出时，尽管水速很大，但水库中水的流速并不很大．水库的水平截面越大处的水速越小．若B处流出水的横截面为s0，水速为v0，则单位时间内流出水的体积为s0v0；若水库某处的水平截面为s，该处水速为v，则单位时间内流过该截面的水的体积为sv．如果水库的水面保持恒定，则有sv=s0v0；由此可见截面积大处的水速比截面小处的水速小得多，只有在近B处，水速才比较大．水在流动过程中受到的阻力与水速有很强依赖关系．当水速比较小时，阻力与水速的一次方成正比：

当水速比较大时，阻力与水速的高次方成正比．在上述两种情况中，同样质量的水从C处到B，与从D处到B的过程中克服阻力消耗的机械能有很大的差异，从而造成在B处可利用的机械能也有很大的差异．