【物理】2020届二轮复习人教版强化学生信息提取和解答规范能力作业

【物理】2020届二轮复习人教版强化学生信息提取和解答规范能力作业

增分突破七　强化学生信息提取和解答规范能力 一、信息题中如何寻找有效信息 增分策略 ‎　　问题情境的信息提取是解决问题的重要环节。能否有效提取高考试题物理情境的文字、图表和图像信息,进而分析加工,建立物理模型,理清物理过程,是解题成功与否的关键。‎ ‎　　1.试题中可采集的信息点 信息的载体具有多样化,可以是文字、公式、图线、表格和函数图像等,审题时一定要抓住题干中所给的可采集的知识点。在此我们可以将可采集的知识点与得到的信息列表如下:‎ 数 物理量(具体数据、物理量的符号)‎ 形 情景结构图、物理量关系图像、数学图 语 关键语言(字、词、句)‎ 对象 状态、特征 过程 力和运动的特征、功和能的特征 条件 隐含、关键 ‎　　2.利用信息的关键——转化 文字信息题的特点是:物理语言往往被一大堆文字所掩盖,各种有用信息间的关系也不是一眼能看出来的。审题时先粗读材料,后细审设问,问题或明确或隐藏,也有问题中套问题的,但都是针对材料提出来的。审题的过程中包含了对材料的理解,数据的提取,要注意对现象、数据按内在联系进行抽象归纳,并合理推理,进而找到解决问题的方法,将复杂的实际问题进行科学抽象,保留主要因素,略去次要因素,建立正确的物理模型。而解题的关键是理解,理解了其中的新术语、新概念,实际上就是接受了有用信息,有了进一步的处理基础,然后再将其转化为物理知识,从而使问题得以解决。‎ 增分专练 ‎1.如图所示,把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在沿水平x轴的光滑杆上,能够在杆上自由滑动。把小球沿x轴拉开一段距离,小球将做振幅为R的振动,O为振动的平衡位置。另一小球B在竖直平面内以O'为圆心,在电动机的带动下,沿顺时 针方向做半径为R的匀速圆周运动。O与O'在同一竖直线上。用竖直向下的平行光照射小球B,适当调整B的转速,可以观察到,小球B在x方向上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。已知弹簧劲度系数为k,小球A的质量为m,弹簧的弹性势能表达式为Ep=‎1‎‎2‎kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量。‎ a.请结合以上实验证明:小球A振动的周期T=2πmk。‎ b.简谐运动的一种定义是:如果质点的位移x与时间t的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。请根据这个定义并结合以上实验证明:小球A在弹簧作用下的振动是简谐运动,并写出用已知量表示的位移x与时间t关系的表达式。‎ 答案　见解析 解析　a.以小球A为研究对象,设它经过平衡位置O时的速度为v,它从O运动到最大位移处的过程,根据机械能守恒有‎1‎‎2‎mv2=‎1‎‎2‎kR2,由此得v=Rkm 由题中实验可知,小球B在x方向上“影子”的速度时刻与小球A的相等,A经过O点的速度v与B经过最低点的速度相等,即小球B做匀速圆周运动的线速度也为v。小球A振动的周期与小球B做圆周运动的周期相等。‎ 根据圆周运动周期公式,小球B的运动周期T=‎‎2πRv 解得小球B的运动周期T=2πmk 所以小球A的振动周期也为T=2πmk b.设小球B做圆周运动的角速度为ω。‎ 设小球A从O向右运动、小球B从最高点向右运动开始计时,经过时间t,小球B与O'的连线与竖直方向成φ角,‎ 小球B在x方向上的位移 x=R sin φ = R sin ωt 又ω=‎2πT,‎ 联立以上各式得x=R sin km·t 由题中实验可知B在x方向上的“影子”和A在任何瞬间都重合 即小球A的位移也为x=R sin km·t,其中R、k、m为常量 所以,小球A的运动是简谐运动。‎ ‎2.(1)动量定理可以表示为Δp=FΔt,其中动量p和力F都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。例如,质量为m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,如图1所示。碰撞过程中忽略小球所受重力。‎ 图1‎ a.分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy;‎ b.分析说明小球对木板的作用力的方向。‎ ‎(2)激光束可以看做是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。‎ 图2‎ 一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图2所示。图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行。请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。‎ a.光束①和②强度相同;‎ b.光束①比②的强度大。‎ 答案　(1)a.见解析　b.沿y轴负方向 ‎(2)a.合力沿SO向左　b.指向左上方 解析　(1)a.x方向:动量变化为 Δpx=mv sin θ-mv sin θ=0‎ y方向:动量变化为 Δpy=mv cos θ-(-mv cos θ)=2mv cos θ 方向沿y轴正方向 b.根据动量定理可知,木板对小球作用力的方向沿y轴正方向;根据牛顿第三定律可知,小球对木板作用力的方向沿y轴负方向。‎ ‎(2)a.仅考虑光的折射,设Δt时间内每束光穿过小球的粒子数为n,每个粒子动量的大小为p。‎ 这些粒子进入小球前的总动量为p1=2np cos θ 从小球出射时的总动量为p2=2np p1、p2的方向均沿SO向右 根据动量定理:FΔt=p2-p1=2np(1-cos θ)>0‎ 可知,小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右;根据牛顿第三定律,两光束对小球的合力的方向沿SO向左。‎ b.建立如图所示的Oxy直角坐标系。‎ x方向:根据(2)a同理可知,两光束对小球的作用力沿x轴负方向。‎ y方向:设Δt时间内,光束①穿过小球的粒子数为n1,光束②穿过小球的粒子数为n2,n1>n2。‎ 这些粒子进入小球前的总动量为p1y=(n1-n2)p sin θ 从小球出射时的总动量为p2y=0‎ 根据动量定理:FyΔt=p2y-p1y=-(n1-n2)p sin θ 可知,小球对这些粒子的作用力Fy的方向沿y轴负方向,根据牛顿第三定律,两光束对小球的作用力沿y轴正方向。‎ 所以两光束对小球的合力的方向指向左上方。‎ ‎3.一般来说,正常人从距地面1.8 m高处跳下,落地时速度较小,这个速度对人是安全的,称为安全着地速度。如果人从高空跳下,必须使用降落伞才能安全着陆,原因是:张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用。经过大量实验和理论研究表明,空气对降落伞的阻力f与空气密度ρ、降落伞的迎风面积S、降落伞相对空气速度v、阻力系数c有关(由伞的形状、结构、材料等决定),其表达式是f=‎1‎‎2‎cρSv2。取g=10 m/s2。请根据以上信息,解决下列问题:‎ ‎(1)在忽略空气阻力的情况下,质量m1=60 kg的人从1.8 m高处跳下,落地后经过腿部的缓冲速度减为0。若缓冲时间为0.2 s,求落地过程中地面对人的平均作用力大小(计算时人可视为质点);‎ ‎(2)在某次高塔跳伞训练中,运动员使用的是有排气孔的降落伞,其阻力系数c=0.90,空气密度取ρ=1.25 kg/m3。降落伞、运动员总质量m2=80 kg,张开降落伞后达到匀速下降时,要求人能安全着地,降落伞的迎风面积S至少是多大?‎ ‎(3)跳伞运动员和降落伞的总质量m2=80 kg,从h=65 m高的跳伞塔上跳下,在下落过程中,经历了张开降落伞前自由下落、张开降落伞后减速下落和匀速下落直至落地三个阶段。如图是通过固定在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的v-t图像。由图像可知3.0 s时运动员开始做匀速运动。根据图像估算运动员做减速运动的过程中,空气阻力对降落伞做的功。‎ 答案　(1)2 400 N　(2)39.5 m2　(3)-3.5×104 J 解析　落地过程中根据动量定理求地面对人的平均作用力大小;张开降落伞后达到匀速下降时,空气阻力大小等于运动员的重力;下落过程根据动能定理求出空气阻力对降落伞做的功。‎ ‎(1)依据动量定理,规定向下为正方向,依据I=Δp=F合t,‎ ‎(m1g-F)t=0-m1v,‎ 由自由落体公式可知v2=2gh,‎ 解得v=6 m/s,‎ 解得F=2 400 N。‎ ‎(2)由题可知人安全着陆的速度大小为6 m/s,‎ 跳伞运动员在空中匀速下降时空气阻力大小等于运动员的重力,则有 m2g=‎1‎‎2‎cρSv2,计算得出:‎ S=‎2m‎2‎gcρv‎2‎=‎2×80×10‎‎0.9×1.25×36‎ m2=39.5 m2。‎ ‎(3)设空气阻力对降落伞做功为Wf,‎ 由v-t图可知,降落伞张开时运动员的速度大小v1=20 m/s,‎ 运动员收尾速度即匀速直线运动的速度v2=5.0 m/s,‎ 设在这段时间内运动员下落的高度为h',根据动能定理有:‎ m2gh'+Wf=‎1‎‎2‎m2v‎2‎‎2‎-‎1‎‎2‎m2v‎1‎‎2‎,‎ 得Wf=-m2gh'+‎1‎‎2‎m2v‎2‎‎2‎-‎1‎‎2‎m2v‎1‎‎2‎,‎ 在0~3 s时间内运动员下落高度h'=25 m,‎ 代入数据解得W=-3.5×104 J。‎ ‎4.由某种金属材料制成的圆柱形导体,将其两端与电源连接,会在导体内部形成匀强电场,金属中的自由电子会在电场力作用下发生定向移动形成电流。已知电子质量为m,电荷量为e,该金属单位体积的自由电子数为n。‎ ‎(1)若电源电动势为E,且内阻不计,‎ a.求电源从正极每搬运一个自由电子到达负极过程中非静电力所做的功W非;‎ b.从能量转化与守恒的角度推导:导体两端的电压U等于电源的电动势E。‎ ‎(2)经典的金属电子论认为:在外电场(由电源提供的电场)中,金属中的自由电子受到电场力的驱动,在原热运动基础上叠加定向移动,如图所示。在定向加速运动中,自由电子与金属正离子发生碰撞,自身停顿一下,将定向移动所获得的能量转移给金属正离子,引起正离子振动加剧,金属温度升高。自由电子在定向移动时由于被频繁碰撞受到阻碍作用,这就是电阻形成的原因。‎ 自由电子定向移动的平均速率为v,热运动的平均速率为u,发生两次碰撞之间的平均距离为x。由于v≪u,所以自由电子发生两次碰撞的时间间隔主要由热运动决定。自由电子每次碰撞后的定向移动速率均变为零。‎ a.求该金属的电阻率ρ,并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素;‎ b.该导体长度为L,截面积为S。若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为ΔEk,导体的发热功率设为P,试证明P=ΔEk。‎ 答案　见解析 解析　(1)a.由E=W非q可知,W非=eE b.由能量转化与守恒定律可知,电场力做功等于非静电力做功,即:W电=W非 设电路中的电流为I,则在t时间内W电=UIt　W非=EIt 所以有UIt=EIt,即:U=E 说明:从闭合电路欧姆定律推导不得分,其他方法只要正确同样给分。‎ ‎(2)a.设导体长度为L,截面积为S,两端电压为U,通过的电流为I。‎ 电子发生两次碰撞之间,在原有的匀速运动(热运动)的同时,叠加在外电场作用下由静止开始的匀加速运动(定向移动),但因v≪u,所以 两次碰撞的平均时间间隔t=‎xu 电子在外电场中做定向移动的加速度a=‎UemL 电子碰撞前瞬间的定向移动速度vt=2v,且vt=at 整理可得导体两端电压U=‎‎2mvuLex 设在Δt时间内流过导体的电荷量Δq=neSvΔt 由I=ΔqΔt　可知:I=neSv 代入R=UI得R=‎‎2muLne‎2‎xS 与电阻定律R=ρLS比较,有:ρ=‎‎2mune‎2‎x 说明:其他求解方法只要正确同样给分。‎ 从计算结果可知,金属的电阻率与金属中单位体积的自由电子数n、自由电子热运动平均速率u和碰撞的平均距离x有关,所以在宏观上,电阻率与金属的种类和温度有关。(只要说出一种因素即可得分)‎ b.导体的发热功率P=I2R=‎‎2nmv‎2‎uSLx 单位时间内一个自由电子因与正离子碰撞而损失的动能 ΔE=‎1‎‎2‎mvt‎2‎t=‎‎2mv‎2‎ux 导体中所有自由电子在单位时间内损失的动能之和 ΔEk=NΔE=nSLΔE 所以ΔEk=‎2nmv‎2‎uSLx=P 二、向规范解答要分数 增分策略 ‎　　在物理考试中,考生最容易失分的不单纯是某个知识点,还有相应的考试答题不规范。高考主观题占物理总分的70%,由实验题、计算论述题及选考题组成,重点考查物理的主干知识和学科内综合能力。卷面解题步骤及其规范化是考生必备的基本功。从历年的高考阅卷中经常可以看到,有些考生基础不错,但总是因为解题不规范丢分,这是非常可惜的。这也是制约一部分优秀生不能得满分、高分的因素之一。特别是实行网上阅卷后,对解题的规范和卷面的整洁提出了更高的要求。解题规范化能培养学生的逻辑思维能力,养成有理有据的分析问题的良好习惯和科学态度,并且有利于提高考试成绩。因此,狠抓解题规范化是非常必要的。‎ 重难突破 ‎(一)学生在规范化解题中存在的主要问题 ‎　　1.物理符号使用混乱 解题中不用题目给的字母,自己另用其他字母;前后设置的符号矛盾或与题目所给符号矛盾;同一物理量用不同的符号表示;不同的物理量用同一符号表示等。‎ ‎2.字迹潦草作图不用规尺 书写数据时连笔;涂改后不清晰;小数点不清晰;作图随意导致误差太大,以致扫描不清影响得分,如电压符号“U”与速度符号“v”混淆;字母“q”与数字“9”及字母“a”混淆。粒子运动的轨迹图,受力分析图,光路图,电路图等作图不规范,导致影响解题思路或思路阻塞。‎ ‎3.方程书写不规范 ‎(1)物理方程没有分步书写。‎ ‎①写成连等式,中途小环节出错,如PR=I2R=ER+rR,式中“平方漏写”。‎ ‎②一步到位写成综合等式。如mgH1-kmg cos θH‎1‎sinθ-kmgL-‎H‎1‎tanθ=‎1‎‎2‎mvC,整 个式子全对得5分,若有一处错,则5分全扣。‎ 若如下分步书写,则可分步得分且思路清晰便于阅卷。‎ mgH1-Wf=‎1‎‎2‎mvx‎2‎-0①(2分)‎ Wf=kmg cos θ·ab+kmg·bc②(2分)‎ L=ab cos θ+bc③(1分)‎ ‎(2)只写变形公式,不写原始公式。‎ 如用“r=mvqB”代替“qvB=mv‎2‎r”,在有关天体运动的试题中用“GM=gR2”代替“GMmR‎2‎=mg”。‎ ‎4.运算过程中出现的不规范 ‎(1)不善于先化简方程而急于代入数据,步步计算,使解题过程烦琐,易错;‎ ‎(2)代入数据时不统一单位,算出结果不标明单位;‎ ‎(3)不按题目要求的单位或有效数字解答;或应用符号进行运算时常常出错,如在三角函数的运算(mg cos θ、tan θ、mgsinθ等)、平方运算(t=‎2as、t=‎2msqE+‎2msmgsinθ)、移项运算、倒数运算等;‎ ‎(4)字母运算时,一些常量(重力加速度g,电子电荷量e,静电力常量k等)用数字10 m/s2,1.6×10-19 C替换等;‎ ‎(5)数值计算结果表达不规范或不写最简式。如qm=3.5‎2‎×107 C/kg、‎7‎‎2‎‎2‎×107 C/kg;t=‎2‎π‎56‎×10-4 s、π‎28‎‎2‎×10-4 s等;‎ ‎(6)没有写必要的推演过程,直接得出结果。如不写“qU=‎1‎‎2‎mv2”直接写出“v=‎2qUm”。‎ ‎5.文字说明中出现的不规范 ‎(1)书写繁杂,文字说明过多,像写作文,关键方程没有列出,既耽误时间,又占据了答卷的空间,阅卷老师找不到得分点。‎ ‎(2)没有必要的文字说明,纯属公式的堆砌且思路不清,使用的符号表示什么不写清楚,所列的方程对应哪个过程不清楚,不便于阅卷教师一目了然。‎ ‎(3)不对运算结果做必要的说明,如不指明功的正负,不说明矢量的方向等。‎ ‎(4)文字说明与符号混用。文字说明不用物理术语,用字母或符号来代替物理语言,如用“↑、↓”代替文字“增加、减少”;用“>、<”代替“大于、小于”;用“∵、∴”代替“因为、所以”;用“(5 m/s,8 m/s)”代替“5 m/s

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