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1、【创新设计】2016届高考物理一轮复习 解题能力讲座（五）破解高考压轴大题的方法教案（含解析）沪科版解题能力讲座(五)破解高考压轴大题的方法 命题热点 高考压轴题命题形式主要有:?匀变速直线运动规律的应用;?牛顿第二定律和运动学公式的综合应用;?应用动力学和能量观点处理多运动过程问题;?带电粒子在磁场中的运动;?带电粒子在复合场中的运动;?应用动力学和能量观点处理电磁感应问题。 高分策略 计算题是高考物理试卷中最重要的组成部分，具有对学生收集和处理信息的能力、综合分析能力、应用所学物理知识解决实际问题的能力、应用数学知识解决物理问题的能力等多种能力的考查功能。要能从容不迫、准确无误地解答高考压
2、轴计算题，除了需要具备扎实的物理基础知识外，还必须熟练掌握一些常用的解题技巧和争分诀窍。 方法指导 方法一 模型提练法建立模型，大题小做 通过“三遍”读题，完成“建模”过程 1(通读:读后头脑中要出现物理图景的轮廓。由头脑中的图景(物理现象、物理过程)与某些物理模型找关系，初步确定研究对象，猜想所对应的物理模型。 2(细读:读后头脑中要出现较清晰的物理图景。由题设条件，进行分析、判断，确定物理图景(物理现象、物理过程)的变化趋势，基本确定研究对象所对应的物理模型。 3(选读:通过对关键词语的理解、隐含条件的挖掘、干扰因素的排除，要对题目有更清楚的认识，最终确定本题的研究对象、物理模型及要解决的
3、核心问题。 【典例1】 (2014?济南高三教学质量调研考试)如图1所示，在x,0的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场，在第一象限倾斜直线OM的下方和第四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子由电场中的P点沿x轴正方向射出，恰好经过坐标原点O进入匀强磁场，1 3经磁场偏转后垂直于y轴从N点回到电场区域，并恰能返回P点。已知P点坐标为(,L，2L)，带电粒子质量为m，电荷量为q，初速度为v，不计粒子重力。求: 0图1 (1)匀强电场的电场强度大小; (2)N点的坐标; (3)匀强磁场的磁感应强度大小。 思维建模 建模?带电粒子从P? O过程?类平抛运动 建模?带电粒子在磁场中运动过程?匀速圆
4、周运动 建模?带电粒子从出磁场?N过程?匀速直线运动 建模?带电粒子从N?P过程?类平抛运动 规范解答 (1)设粒子从P到O时间为t，加速度为a， 312则L,vt，L,at 022由牛顿第二定律，可得qE,ma 2mv30由以上三式，可解得E, qL(2)设粒子运动到N点时速度为v，则 32v,v，2aL,2v 0021所以粒子从N到P的时间t,t 2132沿y轴位移h,at,L 2853因此N点坐标为(0，L) 8(3)粒子在磁场中运动轨迹如图所示。设半径为R，粒子在O点时速度方向与y轴负方向的夹角为30? 2 53由几何关系可知R，Rsin 30?,L 82v又因为qvB,m R83mv
5、0解得B, 5qL23mvmv538300答案 (1) (2)(0，) (3) L5qL8qL【即学即练】 1(2014?绵阳诊断性检测)如图2所示，B、C、D在同一水平面，CED为半径R,1 m的圆为其圆心，其圆心角,74?，为圆弧的最低点，圆弧与传送带相切于形光滑圆弧，OED点，传送带与水平面的夹角,37?。质量为m,1 kg可看做质点的物块从B点正上方的A点以v,4 m/s的水平速度抛出，恰好从C点沿圆弧的切线方向进入圆弧。传送带以速度v0,4 m/s匀速向上运动，传送带的长度DF,5 m，物块与传送带间动摩擦因数,0.5，且2最大静摩擦力等于滑动摩擦力(不计空气阻力，g,10 m/s，
6、sin 37?,0.6，cos 37?,0.8)。求: 图2 (1)物块在C点速度的大小; (2)物块在E点对轨道的压力; (3)通过计算说明，物块能否被传送带传送到F点。 解析 (1)在C点把物块的速度v分解为水平方向速度v和竖直方向的速度v，由几何关系Cxyvx得:v, Ccos 37?由平抛运动规律得:v,v x0代入数据得:v,5 m/s C3 (2)从C点到E点的过程中，由机械能守恒定律得 1122mgR(1,cos 37?),mv,mv EC222mvE在E点由牛顿第二定律得N,mg, R代入数据得N,39 N 由牛顿第三定律知，物块在E点对轨道的压力大小为 N,39 N，方向竖直
7、向下 (3)物块从C点到D点的过程机械能守恒，且C、D两点等高，所以物块在D点速度大小vD,5 m/s。物块从D点沿传送带向上匀减速到和传送带的速度相同的过程中，设物块的位移为s，加速度大小为a，由牛顿第二定律得 11mgsin ，mgcos ,ma 122由运动学公式得v,v,2(,a)s D11代入数据得s,0.45 m 1由于传送带对物块向上的最大静摩擦力小于物块重力沿斜面向下的分力，即mgcos mgsin 。所以物块沿传送带向上做匀减速运动，物块从和传送带速度相同到速度减为0的过程，设加速度大小为，位移为，由牛顿第二定律得 asmgssin ,mgcos ,ma222由运动学公式得
8、220,v,2(,a)s 22代入数据得s,4 m 2由于s，s,0.45 m，4 m,4.45 mDF,5 m，所以物块不能被传送到传送带的F点。 12答案 (1)5 m/s (2)39 N 方向竖直向下 (3)不能 理由见解析 方法二 数图结合法抓关键点，找突破口 物理规律、公式与物理图像的结合是一种重要的解题方法，其关键是把图像与具体的物理情境结合，并结合斜率、特殊点等的物理意义，确定能从图像中反馈出来哪些有用信息并结合物理规律、公式求解，一般思路如下 【典例2】 (2013?新课标全国卷?，25)一长木板在水平地面上运动，在t,0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的
9、速度,时间图像如图3所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦。物块与木板间的最大静摩擦4 2力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度的大小g,10 m/s，求: 图3 (1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数; (2)从t,0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。 第一步:抓关键点?获取信息 (1)读题: (2)读图: 第二步:找突破口?形成思路 ?共同速度v,1 m/s?由v,at求物块的加速度1选规律111判断v,t图像?2?木板加速度a,8 m/s?牛顿第二定律求、212?t,0.5 s1二者再次用假设法判断二者获得共同速度后的
10、运动状态? 相对滑动隔离法分别求两物体的加速度和位移 规范解答 由v,t图像可知，在t,0.5 s时，二者速度相同，为v,1 m/s，物块和木板11v1的加速度大小分别为a和a，则a,? 121t1v,v01a,? 2t1设物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为、，根据牛顿第二定律， 125 对物块有mg,ma? 11对木板有mg，2mg,ma? 122联立?式得联立方程得:,0.2，,0.3 12(2)t时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向。设1物块与木板之间的摩擦力大小为，由牛顿第f，物块和木板的加速度大小分别为a和a12二定律得 对物块有f,ma
11、1对木板有2mg,f,ma 22假设物块相对木板静止，即f,mg，则a,a， 112得f,mg,mg， 21与假设矛盾，所以物块相对木板向前减速滑动，而不是与木板共同运动，物块加速度大小2a,a,2 m/s 112物块的v,t图像如图所示。此过程木板的加速度a,2g,g,4 m/s 221由运动学公式可得，物块和木板相对地面的位移分别为 22vv11s,，,0.5 m 12a2a112v，vv13011s,t，, m 2122a82物块相对木板的位移大小为s,s,s,1.125 m 21答案 (1)0.2 0.3 (2)1.125 m 【即学即练】 2(间距为L,2 m的足够长的金属直角导轨如
12、图4甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m,0.1 kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路。杆与导轨之间的动摩擦因数均为,0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd的电阻分别为R,0.6 ，R,0.4 。整个装置处于磁感应强度大小为B,0.50 T、方向竖直向12上的匀强磁场中(图中未画出)。当ab在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动(测得拉力F与时间t的关系如图2乙所示。g,10 m/s. 6 图4 (1)求ab杆的加速度a; (2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小; (3)若从开始到
13、cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了5.2 J的功，通过cd杆横截面的电荷量为2 C，求该过程中ab杆所产生的焦耳热。 解析 (1)由题图乙可知，在t,0时，F,1.5 N 对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得F,mg,ma 2代入数据解得a,10 m/s (2)从d向c看，对cd杆进行受力分析如图所示，当cd速度最大时，有 BLvf,mg,N，N,F，F,BIL，I, 安安，RR12综合以上各式，解得v,2 m/s 22v2(3)整个过程中，ab杆发生的位移s, m,0.2 m 2a21012对ab杆应用动能定理，有W,mgs,W,mv F安2代入数据解得W,4.9 J，根据功能关系Q,W
14、 安总安R1所以ab杆上产生的热量Q,Q,2.94 J。 ab总R，R122答案 (1)10 m/s (2)2 m/s (3)2.94 J 方法三 过程组合法抓衔接点，用好规律 一个较复杂的物理运动过程往往是由多个连续、简单的物理过程有机链接而成，解题时可将多个运动过程按规律重新组合，使得题目变得简单，从而茅塞顿开。 【典例3】 如图5所示，磁感应强度为B的条形匀强磁场区域的宽度都是d，水平方向无1限长，相邻磁场区域的间距均为d，x轴的正上方有一电场强度大小为E，方向与x轴和磁2场方向均垂直的匀强电场，将一质量为m、带电荷量为，q的粒子(重力忽略不计)从y轴上7 坐标为(0，h)处由静止释放。
15、 图5 (1)求粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径; (2)若粒子只经过磁场区域?、?后回到x轴，求粒子从开始释放至第一次回到x轴需要的时间t。 解析 (1)设粒子到达O点时速度为v，则有 Eqh122Eqh,mv，得v, 2m粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 2vmEh2Bqv,m，得r,。 2rqB1Eq2mh2(2)设粒子在电场中运动的时间为t，则有h,，得t, t1112mEq根据带电粒子在匀强磁场中运动的对称性可知，假设把粒子在磁场中的运动拼接起来，刚好m12为一半圆，设粒子在磁场中运动时间为t，则t,T，T, 222Bqm所以t, 2Bq22dr,d221如图所示，设粒子在无磁场
16、区域运动时间为t，则t, ，而cos ,33vcos r2md2将v、r代入，有t, 32222mEqh,Bqd12mhm2md2所以t,t，t，t,，。 123222EqBq2mEqh,Bqd12mEh答案 (1) 2qB2mhmmd22(2)， 222EqBq2mEqh,Bqd18 【即学即练】 3(如图6甲所示，在xOy平面内加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律如图乙所示(规定竖直向上为电场强度的正方向，垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t,0时刻，质量为m、电荷量为q的带正电粒子自坐标原点O处，以v,2 m/s02m2m的速度沿,x轴正方向水平射出。已知电场
17、强度E、磁感应强度B，不计粒子重力。00qq求: 图6 (1)t,1 s末粒子速度的大小和方向; (2)1,2 s内，粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期; ,4 s内粒子的运动轨迹示意图(要求:体现粒子的运动特点); (3)画出0(4)(2,1),2 s(,1,2,3，)内粒子运动至最高点的位置坐标。 nnn解析 (1)在0,1 s内，在电场力作用下，带电粒子在x轴方向上做匀速运动:v,v x0qE0t在y轴方向上做匀加速运动:v, y1m221 s末粒子的速度v,v，v 1xyv与水平方向的夹角为，则 1vytan , vx代入数据解得v,22 m/s，,45?。 12mv1(2)1,2 s
18、内，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得qvB, 10R1mv21解得R, m 1qB0（2）顶点式：m2粒子做圆周运动的周期T,1 s。 qB00 抛物线与x轴有0个交点（无交点）；(3)粒子的运动轨迹如图所示。 8.解直角三角形：在直角三角形中，除直角外，一共有五个元素，即三条边和二个锐角。由直角三角形中除直角外的已知元素，求出所有未知元素的过程，叫做解直角三角形（须知一条边）。9 (4)(2n,1) s末，粒子的位置坐标为 x,vn,2n m 0qE1022y,n,n m 2m此时粒子的速度为 qE0222v,v，,n,2n，1 m/s n0mqE0n,vmytan ,n vv00初
19、中阶段，我们只学习直角三角形中，A是锐角的正切；粒子在(2n,1),2n s(n,1,2,3，)内做圆周运动的轨迹如图所示。 53.264.1生活中的数3 P24-29(1)相交: 直线与圆有两个公共点时,叫做直线和圆相交,这时直线叫做圆的割线.2，mvn1n半径R, m nqB0（1）理解确定一个圆必备两个条件:圆心和半径,圆心决定圆的位置,半径决定圆的大小. 经过一点可以作无数个圆,经过两点也可以作无数个圆,其圆心在这个两点线段的垂直平分线上.最高点G的位置坐标为 (2)三角形的外心: 三角形外接圆的圆心叫做这个三角形的外心.nX,x,Rsin ,(2n,) m n122Y,y，R(1，cos ),n，(n，1，1) m。 n答案 (1)22 m/s 与水平方向的夹角45? 10.圆内接正多边形2(2) m 1 s (3)(4)见解析 4、初步学会应用加减法解决生活中简单问题，感受数学在日常生活中的作用,感受加减法与日常生活的密切联系,同时获得一些初步的数学活动经验，发展解决问题和运用数学进行思考的能力。10