高考物理试题探源.docx
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高考物理试题探源.docx
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高考物理试题探源
一、源于生活与生产实践
从生活与生产中学习物理,运用物理知识与方法关注生活生产现象与问题,是物理新课的基本理念之一。
学生的生活生产经历也就成了高考试题的来源。
例1.(江苏物理-4)如图所示,演员正在进行杂技表演。
由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于
A.0.3J B.3J C.30J D.300J
解析:
从生活经验可知,10个鸡蛋的质量大约0.5kg(1斤),一个鸡蛋的质量约为
;一般成人肘关节到下巴颏的竖直距离约为0.5m;因此,鸡蛋上抛的高度约为
,由功能关系可知,抛出鸡蛋过程中人对鸡蛋做的功约为:
J。
此结果最接近题中的0.3。
所以本题选A。
广东理综第14题,是以能升降的座椅为背景考查热力学第一定律;广东理综第21题、浙江理综第25题,以静电除尘器为背景考查静电学知识;浙江理综17题是以现代医学诊断中的“B超”技术为背景考查光的反射与折射。
二、源于自然现象
各种宏观的、微观的自然现象是物理学的研究对象,也是高考试题的重要来源。
例2.(全国大纲理综-17)通常一次闪电过程历时约0.2~0.3s,它由若干个相继发生的闪击构成。
每个闪击持续时间仅40~80μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。
在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0
109V,云地间距离约为lkm:
第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60μs。
假定闪电前云地间的电场是均匀的。
根据以上数据,下列判断正确的是
A.闪电电流的瞬时值可达到1
105A
B.整个闪电过程的平均功率约为1
1014W
C.闪电前云地间的电场强度约为1
106V/m
D.整个闪电过程向外释放的能量约为6
106J
解析:
闪电电流的平均值为:
,因此,放电过程的最大电流肯定超过此值,电流的瞬时值可以达到此值。
A对;将闪电前云地间的电场视为匀强电场,则电场强度为:
。
C对;闪电过程中,电流的功为:
,平均功率为:
,由于一次闪电时间为40~80μs,所以闪电的平均功率为:
到
。
BD错。
本题选AC。
三、源于体育项目
体育运动是健身强体的运动,特别是全民健身热潮的兴起,使体育运动成了大众运动项目,竞技体育或大众体育运动项目也是高考试题的来源之一。
例3.(全国课标理综-16)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。
假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
解析:
不管选那个位置为重力势能参考平面,运动员到达最低位置前高度总是减小的,因此重力势能一直是减小的。
选项A对;绳紧张后,随着运动员的下降,绳伸长,对运动员作用向上的弹力,此力做负功,同时伸长量增大,弹性势能增加。
选项B对;由于空气阻力可以忽略,蹦极过程中,对于运动员、地球、绳系统来说,只有重力与弹力做功,系统的机械能守恒。
选项C对;重力势能与重力势能参考平面的选取有关,而重力势能的变化量则与此无关。
选项D错误。
本题选ABC。
例4.(广东理综-17)如图2所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v沿垂直球网的方向击出,球刚好落在底线上。
已知底线到网的距离为L,重力加速度取g,将球的运动视作平抛运动,下列表述正确的是( )
A.球的速度v等于
B.球从击出到落地的时间为
C.球从击出点到落地点的位移等于L
D.球从击出点到落地点的位移与球的质量有关
解析:
球做平抛运动,平抛运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动,球的初速度
。
A对;球从击出到落地的时间
。
B对。
球从击球点至落地点的位移等于
,与球的质量无关。
C、D错。
本题选AB。
四、源于科技前沿
关注科技前沿,将科技前沿与物理知识相结合,从科技前沿学习物理知识与方法,体会物理发展对科技进步的推进作用,是新课程理念之一,科技前沿也是高考试题的来源之一。
例5.(全国大纲理综-19)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)。
然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”。
最后奔向月球。
如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则每次变轨完成后与变轨前相比
A.卫星动能增大,引力势能减小
C.卫星动能减小,引力势能减小
B.卫星动能增大,引力势能增大
D.卫星动能减小,引力势能增大
解析:
对卫星绕地球的运动,由万有引力定律机牛顿第二定律有:
可知,轨道半径越大,周期越大。
因此卫星飞向月球时的变轨中,轨道半径已知增大,万有引力做的使负功,因此,引力势能增加。
而卫星的每次变轨,相等于是离心运动,需要增大线速度,靠的是火箭助推。
因此动能将增大。
本题选B。
例6.(全国大纲理综-26)装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的设计。
通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因。
质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑的桌面上。
质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿。
现把钢板分成厚度均为d、质量为m的相同的两块,间隔一段距离平行放置,如图3所示。
若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度。
设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞。
不计重力影响。
解析:
设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,最终钢板和子弹的共同速度为v,由动量守恒定律有:
。
这一过程中系统损失的机械能为:
。
解得:
。
由于子弹恰能穿过钢板,设钢板对子弹的阻力为f,由功能关系有:
。
分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1,由动量守恒定律有:
。
因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,射穿第一块钢板的动能损失为
,由能量守恒定律有:
。
解得:
设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2,由动量守恒定律有:
。
这一过程损失的动能为:
。
由功能关系有:
。
解得子弹进入第二块钢板的深度为:
。
天津理综第12题则是以现代医学影像诊断中的“PET/CT”技术中的回旋加速度为为背景设置的问题,考查带电粒子在电场、磁场中的运动。
四川理综第19题是以飞船的回收舱落地时的运动为背景编制的。
五、源于社会热点
关注社会热点问题,树立科技服务社会意识,利用科技兴利除弊也是新课程的基本理念。
以社会热点问题为背景编制高考试题,则是这一理念的体现。
例7.(浙江理综-25)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。
有一质量m=1000kg的混合动力轿车,在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶,发动机的输出功率为P=50kw。
当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,运动L=72m后,速度变为v2=72km/h。
此过程中发动机功率的
用于轿车的牵引,
用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。
假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。
求:
(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力F阻的大小;
(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中,获得的电能E电;
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L'。
解析:
(1)由瞬时功率公式有:
。
当汽车匀速运动时,由共点力平衡条件有:
。
代入数据解得:
N;
(2)对汽车的减速运动过程,运用动能定理有:
。
代入数据解得:
。
电源获得的电能为:
。
(3)依题意,汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为
N。
对这一过程运用能量守恒定律有:
。
代入数据解得:
m。
六、源于教科书
学生学习物理的基本资源就是教科书,对教科书中的问题进行综合,是高考试题的来源之一。
以教科书上的基本问题为蓝本进行综合、创新、改造,体现了高考导向学生的学习行为的理念,引导学生扎扎实实领会和理解教科书中的基础知识与基本方法。
例8.(全国课标理综-15)一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。
此后,该质点的动能可能
A.一直增大
B.先逐渐减小至零,再逐渐增大
C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小
D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大
解析:
若恒力方向与速度方向在同一条直线上且相同,则质点匀加速直线运动,速度一直增加,动能一直增加。
A选项正确;若恒力方向与速度方向在同一条直线上但相反,则质点匀减速速直线运动,速度将减小到零,动能将减小到零;接着做反方向的匀加速直线运动,速度、动能将一直增加。
选项B正确;若恒力方向与速度方向不在同一条直线上,开始时恒力方向与速度方向小于90o,则质点做匀加速曲线运动,速度一直增加。
如果开始时恒力方向与速度方向大于90o,则质点匀减速曲线运动,动能减小,当速度方向与恒力方向垂直时速度最小,接着匀加速曲线运动,速度、动能增大。
选项C错D对。
本题选ABD。
此题是对学生在新知识的学习过程中,在教科书中所练习过的诸如匀加速、匀减速直线运动,平抛运动、斜抛运动等问题的综合。
七、源于高考成题
成题推新是高考试题最大的来源方式。
每年的高考试题,总会出现一些能够考查学生基本物理素养以及综合运用物理知识与方法,或能够暴露学生学习物理的误区与盲区,正确导向中学物理教学的好题,对这些试题进行创新改造,是高考试题的重要来源。
例9.(全国课标理综-20)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的。
关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)
解析:
带点质点在电场力作用下做曲线运动,电场力方向沿电场强度的反方向,又要指向指向曲线的凹测(相当于圆的圆心),又由于速率递减,合力方向与速度方向(轨道切线)的夹角要大于90o。
只有D选项所示符合条件。
选项D对。
本题选D
此题是将010年全国课标理综第7题的情境做了简化。
例10.(全国课标理综-18)电磁轨道炮工作原理如图4所示。
待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。
电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。
现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是
A.只将轨道长度L变为原来的2倍
B.只将电流I增加至原来的2倍
C.只将弹体质量减至原来的一半
D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变
解析:
本题主要考查安培力及匀加速直线运动。
设导轨间距为d,电流为I,则B=kI。
故安培力为:
;弹体的加速度为:
;弹体做匀减速直线运动,出射速度为:
。
解得:
。
由此式可知,只将电流变为原来2倍,或者将弹体质量减为原来的一半,同时将导轨长度增为原来的2倍,可使出射速度变为原来的2倍。
本题选BD。
此题是将2007年海南物理第15题,由计算题改造成了选择题。
例11.(全国大纲理综-24)如图5,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计。
在导轨上端并接2个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。
整个系统置于均强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光。
重力加速度为g。
求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
解析:
(1)由静止释放MN,它在重力作用下沿导轨下滑,由于切割磁感线,产生感应电流,它总会受到竖直向上的安培力作用,随着速度的不断增大,安培力逐渐增大,金属棒所受到的重力与安培力的方向向下的合力逐渐减小,当合力减小为零时,金属棒匀速运动,此时灯泡正常发光。
设此时金属棒中的电流为I,由并联分流关系可知,灯泡中的电流均为
,对其中的任一灯泡,由功率公式有:
。
对金属棒有:
。
解得:
。
(2)设金属棒匀速运动时的速度为v,电路中的感应电动势为
,由于金属棒电阻不计,此时金属棒的重力功率等于安培力的功率,而安培力的功率等于电路中的电功率。
故有:
。
解得:
。
此题与2010年江苏物理13几乎同出一辙,只是把导轨上方连接这的电流表换成了并联者的两只相同电灯泡。
还有重庆理综-24题:
如题24图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。
车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍,重力加速度为g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求:
(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功;
(2)人给第一辆车水平冲量的大小;
(3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比
此题就是2009年全国理综卷I第25题的翻版。
例12.山东理综38-2:
如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为
、
。
为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛出甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度。
(不计水的阻力)
解析:
设乙船上的人抛出货物的最小速度为
,抛出货物后的速度为
,甲船上的人接到货物后速度为
,对抛、接货物过程中人与船货物系统分别运用动量守恒定律有:
,
,为避免两船相撞应满足:
,解得:
。
此题是1991年全国高考物理试题中考查动量守恒定律的那道试题的翻版。
只是将原题中的冰面换成了水面,将冰车换成了小船,将木箱换成了货物。
试题情境与设问如出一辙。
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