2022年高考物理总复习专题十二物理模型的构建问题训练题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 2022 高考物理总复习学习必备欢迎下载专题十二物理模型的构建问题训练题【方法与规律】随着高考改革的深化,新高考更加突出对考生应用才能及创新才能的考查,大量实践应用型、信息赐予 型、估算型命题频繁显现于卷面,由此,如何于实际情形中构建物理模型借助物理规律解决实际问题就成了 一个重要环节 . 抱负化模型就是为便于对实际物理问题进行争论而建立的高度抽象的抱负客体 . 高考命题以才能立意,而才能立意又常以问题立意为切入点,千变万化的物理命题都是依据肯定的物理模型,结合某些物理关系,给出肯定的条件,提出需要求的物理量的 物理模型仍原,求结果的过程 .
2、(一)模型建立的基本程序 质点 点电荷抱负化争论对象抱负气体 单摆. 而我们解题的过程,就是将题目隐含的实际问题合理简化物理模型弹簧振子物理规律、方法解答、必要争论匀强场(等)数学规律匀速直线运动匀变速直线运动抱负运动模型 匀速圆周运动简谐振动关键 : 熟悉实际问题的本质特点,同化物理模型(二)运用物理模型解题的基本程序:(1)通过审题,摄取题目信息 . 如:物理现象、物理事实、物理情形、物理状态、物理过程等 . (2)弄清题给信息的诸因素中什么是起主要因素 . (3)在查找与已有信息(某种学问、方法、模型)的相像、相近或联系,通过类比联想或抽象概括,或规律推理,或原型启示,建立起新的物理模型
3、,将新情形问题“ 难题” 转化为常规命题 . (4)挑选相关的物理规律求解 . 【经典例题】名师归纳总结 - - - - - - -例 1 试估算金原子197Au的大小, 并从 粒子散射试验中估算金核的大小.设 粒子速度 v =1.60 10 7m/s,79质子质量 mp=1.67 10-27kg,基元电荷 e=1.60 10-19C,静电引力恒量为k=9 109N m2/C2,金的密度 =19.3 103kg/m3,阿伏加德罗常数为N=6.02 1023mol-1 已知摸索电荷q 在距点电荷Q 为 r 处时具有的电势能Ep=kQrq.运算结果取一位有效数字 解析 金原子的摩尔体积为V=M/
4、=197103=1.02 10-5m3. 193.103第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 单个分子的体积v/N A=1.696 10-29m3学习必备欢迎下载设金原子直径为 d,就依据 v= 1 d 3,代入数据后得 d=1 10-10m. 6当 粒子最接近金核时,可以认为 粒子的速度几乎减小为零,此时有1 2 Qqm v E P k2 r代数据后得 r=4 10-14m 小结 此题中估算金原子的直径,需建立原子的球体模型,用球体积最终求得分子的直径;而在争论金原子核的半径时,应与 粒子与金原子核的最近距离作为金原子核的半径,事实上,此题中 粒子与金原子
5、核在作用过程中,应有动量守恒,能量守恒,当两核速度相等时,距离最近;但考虑到金原子核的质量远大于 粒子的质量,再加上此题中只需要一位有效数字的估算,故近似认为金原子核静止不动,这样的模型,虽简洁但不影响此题的作答;例 2如下列图 ,在光滑的水平面上静止着两小车 A 和 B,在 A 车上固定着强磁铁,总质量为 5 kg,B 车上固定着一个闭合的螺线管 .B 车的总质量为 10 kg.现给 B 车一个水平向左的 100 N s 瞬时冲量,如两车在运动过程中不发生直接碰撞,就相互作用过程中产生的热能是多少?【解析】 以动量守恒定律、能的转化守恒定律、楞次定律等学问点为依靠,考查分析、推理才能,等效类
6、比模型转换的学问迁移才能 . 通过类比等效的思维方法将该碰撞等效为子弹击木块(未穿出)的物理模型,是切入的关键,也是考生思路受阻的障碍点 . 由于感应电流产生的磁场总是阻碍导体和磁场间相对运动,A、B 两车之间就产生排斥力,以 A、B 两车为争论对象,它们所受合外力为零 .动量守恒,当 A、B 车速度相等时,两车相互作用终止,据以上分析可得:I 100I=mBvB=mA+mBv,vB= = m/s=10 m/s, m B 10100v= =6.7 m/s m A m B 从 B 车运动到两车相对静止过程,系统削减的机械能转化成电能,电能通过电阻发热,转化为焦耳热 .根据能量转化与守恒:名师归纳
7、总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - Q=1mBv2-12 mA+mBv100学习必备欢迎下载22 2 J=166.7 J 1 10 102-21 15 2=15 例 3在原子反应堆中抽搐液态金属或在医疗器械中抽搐血液等导电液体时,由于不答应传动的机械部分与这些液体相接触,常使用一种电磁泵,图所示为这种电磁泵的结构 .将导管放在磁场中,当电流通过导电液体时,这种液体即被驱动 .假如导管中截面面积为 a h,磁场的宽度为 L,磁感应强度为 B,液体穿过磁场区域的电流强度为 I 求驱动力造成的压强差为多少?【解析】 考查摄取信息构
8、建模型的实践创新才能 .B 级要求 . 考生惯于已知物理模型的传统命题的求解,在此无法通过原型启示,将液体类比为磁场中导体,建立起熟知的物理模型,无法使问题切入 . 此题的题源背景是电磁泵问题,它的原理是,当电流流过液体时,液体即为载流导体,在磁场中将受到安培力作用,力的方向由左手定就判定,所以液体将沿 v 的方向流淌 .液体通电后可视为导体,从电磁场的原理图中可抽象出如图 30-5所示的模型, 既通电导体在磁场中受力模型 .以载流导体为争论对象,依据安培力公式,载流导体受到的安培力(即液体受力)为:F=BIh 由压强公式,得 p= FS且 S=ah 由得 p= BIa例 4 (2000 广东
9、)如下列图为一种可用于测量电子电量 e 与质量 m 比值 e/m 的阴极射线管 .管内处于真空状态 ,图中 L 是灯丝 ,当接上电源时可发出电子 ,A 是中心有小圆孔的金属板 ,当 L 和 A 间加上电压时 ,其电压值比灯丝电压大许多 ,电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏 S 上的 O点,发出荧光 .P1、P2 为两块平行于虚直线的金属板 ,已知两板间距为 d.在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场 ,已知其磁感应强度为 B,方向垂直于纸面对外 ,a、b1、b2、c1、 c2都是固定在管壳上的金属引线 压值的直流电源 . ,E1、E2、E3 是三个电压可调并可读出其电试在图中画出三
10、个电源与阴极射管的有关引线的连线 ; 写出电子荷 质比的表达式;解析 连线图略 .将 E!和 L 相连, 对灯丝进行供电, 以产生电子; 将 E2的正极和 A 相连, 在 A 和 L 之间形成加速电压,对电子进行加速;将E#的正极和 C2 相连,负极和C1 相连,使电容器间的电场和垂直纸面对外的磁场形成速度挑选器;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设接在 a 上的加速电压为学习必备欢迎下载U2,而接在 P1P2 间的电压为U 3通过恰当调剂 U 3,使带电粒子在匀强电场中受到的洛仑兹力和电场力相等而作匀速运动即 e
11、Bv=eU 3/d 而 eU2= 1 mv 223由此可得 e/m= U 22 22 U 2 B d小结 此题要在合理构建物理模型的基础上才能很好作答;第一,应知道如何产生电子,只要将低压电源加在灯丝上,使灯丝变红,灯丝上就能产生速度几乎为零的电子;其次,应知道加速电场,电子在加速电场的作用下通过缝隙,便可得肯定方向的高速电子;再次应知道磁场和电场和复合场可形成速度挑选器,当磁场垂直纸面对外时,所加的电场如竖直向上,就对自左向右飞行的带电粒子形成速度挑选;【例 5】(科研)将氢原子中电子的运动看作是氢核做匀速圆周运动,这时在争论电子运动的磁效应时,可将电子的运动等效为一个环形电流,环的半径等于
12、电子的轨道半径 r;现对一氢原子加上一外磁场,磁场的磁感应强大小为 B,方向垂直电子的轨道平面,这时,电子运动的等效电流用 I 1 来表示,现将外磁场反向,但磁场的磁感应强度大小不变,仍为 B,这时电子运动的等效电流用 I2 来表示;假设在加上外磁场以及外磁场反向时,氢核的位置、电子运动的轨道平面以及轨道半径都不变,求外磁场反向前后电子运动的等效电流的差,即 I 1 I 2 等于多少?用 m 和 e表示电子的质量和电量;答案I1I2Be2Ie2ev2m【解析】:用 r 表示电子的轨道半径,v 表示电子的速率,就等效电流Tr当加上一垂直于轨道平面的外磁场后,设顺着外磁场方向看,电子做逆时针转动,
13、如下列图,此时电子受到氢核对它的库仑力指向圆心,而受到的洛伦兹力背向圆心;由题意知,轨道半径仍为 r,设此时电子运动的速度为 v1,就由牛顿其次定律可得k2 eeBv2mv22r2r由两式联立得eB v2v 1mv 2 2v 1 2 r化简得名师归纳总结 v 2v 1eBr第 4 页,共 11 页m- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载由式可得到外磁场反向前后,电子运动的等效电流的差为I1I22e v2v 1r代入式得I1I2Be22m【专题训练】1、依据安培假设的思想,认为磁场是由于运动电荷产生的,这种思想假如对地磁场也适用,而目前地球
14、上并没有发觉相对地球定向移动的电荷,那么由此推断,地球应当 A. 带负电 B. 带正电 C. 不带电 D. 无法确定2、大气中有一种叫“ 蒙气差” 的光现象,以下关于这种光现象的说法中正确选项()A、夜晚,我们看到南半天星星的位置,要比它实际的位置高一些B、夜晚,我们看到的南半天星星的位置,要比它实际的位置低一些C、这种光现象中的“ 蒙气差” 效应,越是接近地平线就越明显D、这种光现象中的“ 蒙气差” 效应,越是接近中天就越明显()3、如下列图,两个半球形球壳拼成的球形窗口的半径为 R,内部抽成真空,大气压强为 P,为使两个半球壳沿图中箭头方向相互分别,应施加的力 F 至少为()A、4 R 2
15、P B、 2 R 2P C、 R 2P D、 R 2P/2 4、肯定质量的抱负气体,在温度不变的条件下,设法使其压强增大,就在这一过程中()A、气体的密度减小 B、气体分子的平均动能增大C、外界对气体做了功 D、气体从外界吸取了热量5、在试验室可以做“ 声波碎杯” 的试验,用手指轻弹一只酒杯,可以听到悦耳的声音;测得这声音的频率为500 Hz;将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间,操作人员通过高速其发出的声音,就能使酒杯碎掉,以下关于操作过程中说法正确选项()A、操作人员肯定是把声波发生器的功率逐步调大,直至很大B、操作人员可能是在使声波发生器发出的声音频率逐步调高,直至很高C、操作人员肯
16、定是在同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D、操作人员是在调剂声波发生器发出声波的频率,把它调到 500Hz 6、在使用示波器时调剂好亮斑后,将扫描范畴旋钮置于“ 外 X ” 档,衰减旋钮置于第四档,“ Y 输入” 空置,从“X 输入,地” 之间输入扫描电压;如要亮斑从左向右匀速运动,到达右端后快速返回左端,加在“X 输入,地”之间的电压可以是以下图中()种电压7、如下列图, O 为光滑竖直圆轨道的最低点,A 为此圆轨道的圆心,B 为此圆轨道上很靠近 O 点的
17、一点, C为此圆轨道上的任一点,现在 A、 B、C 三点释放三个小球(均看作质点),从 A 点下落的 a 小球作自由落体运动,从 B 处释放的小球 b 沿圆轨道运动,从 C 处自由释放的小球 c 沿连接 CO 的光滑直轨道运动,它们到达 O 点所用时间分别为 t1、 t2、t3,就()A、t 1t2t 3 B、 t2t1t3 C、 t2t1=t3 D、由于 B、C 两点位置未确定,故无法比较它们之间的关系8、如下列图为某型号电热毯的电路图,将电热丝接在 u=156sin120 tV 的电源上,电热毯被加热到肯定温度后,由于 P 的作用使输入的正弦沟通电公允有半个周期能够通过,即电压变为图 b
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- 2022 年高 物理 复习 专题 十二 模型 构建 问题 训练
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