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1、2020高考物理熱點(diǎn)分析與預(yù)測專題12·高考物理新題型探究
第一類:開放型試題
題型1、如圖所示,有一束帶正電的粒子,質(zhì)量為m,電量為q,以平行于Ox軸的速度從y軸上的a點(diǎn)射入第1象限區(qū)域,為了使這束正電荷粒子能經(jīng)過x軸上的b點(diǎn),可以在第1象限某處加一個方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場為E,沿y方向無限長,沿x方向?qū)挒閟,已知,Oa=L,Ob=2s,求所加電場的右邊界線與b點(diǎn)的距離?(粒子重力不計)
y
x
v0
a
O
b
圖1
x2
y
x
v0
a
O
b
圖2乙
s
y
x
v0
a
O
b
圖2甲
s
v0
a
O
b
圖2丙
2、
s
x3
解析:正電荷粒子穿過電場時,粒子做類平拋運(yùn)動,沿y方向的側(cè)位移距離為y0,
(1)若y0=L,則b點(diǎn)恰在電場的右邊界線上,即電場的右邊界線與b的距離為x1=0,如圖2甲所示。
(2)若y0>L,則b點(diǎn)應(yīng)在電場內(nèi),設(shè)此時電場的右邊界與b點(diǎn)距離為x2,則,解得,如圖2乙所示;
r
O
待焊接工件
焊縫
線圈
接高頻電源
圖1
圖2
0
i/A
t/10-2s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.0
0
B/T
t/10-2s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
圖3
(3)若y0
3、外右側(cè),設(shè)電場的右邊界與b點(diǎn)距離為x3,帶電粒子在b點(diǎn)速度方向與x軸正方向的夾角為θ,則,,故,如圖2丙所示。
第二類:STS試題
題型2、高頻焊接是一種常用的焊接方法,圖1是焊接的原理示意圖。將半徑r=0.10 m的待焊接環(huán)形金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以高頻變化的電流,線圈產(chǎn)生垂直于工件平面的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直線圈平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2所示。工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3 W×m-1,焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍。焊接的縫寬非常小,不計溫度變化對電阻的影響。求:
(1)0~2.0′10-2s和2.0′10-2s~3
4、.0′10-2s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動勢各是多大;
(2)0~2.0′10-2s和2.0′10-2s~3.0′10-2s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小,并在圖3中定量畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖象(以逆時針方向電流為正);
(3)在t=0.10s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱。
解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在0~2.0′10-2s內(nèi)的感應(yīng)電動勢為
E1=,解得:E1=3.14V
在2′10-2s ~3′10-2s時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢為E2=,解得:E2= 6.28V
(2)環(huán)形金屬工件電阻為R=2prR0+9′2prR0=20prR0 =6.28′10-3Ω
5、圖4
i/A
0
t/10-2s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
500
-1000
由閉合電路歐姆定律,在0~2.0′10-2s內(nèi)的電流為
I1==500A(電流方向逆時針)
在2.0′10-2s ~3.0′10-2s時間內(nèi)的電流為
I2==1000A(電流方向順時針)
i-t圖象如圖4所示.
(3)設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I,焊縫接觸電阻為R1,在一個周期內(nèi)焊接處產(chǎn)生的焦耳熱為:I2RT=
解得:I=
在t=0.10s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2R1t
而R1=9′2prR0=5.65′10-3Ω,解得:Q=2.8′102
6、J
點(diǎn)評:解題STS試題一般可以按以下三步來做:1、提煉信息:大刀闊斧地削去一些屏蔽思維的枝節(jié)內(nèi)容,從而在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中清晰地呈現(xiàn)出問題的主干,使看似復(fù)雜的問題簡明化。
第三類:開放性試題
題型3頻閃攝影是研究變速運(yùn)動常用的實(shí)驗(yàn)手段。如圖所示,將照相機(jī)正對磚塊壘起的墻壁,控制好實(shí)驗(yàn)條件,如小球運(yùn)動的平面跟墻壁平行,非常接近又不會發(fā)生觸碰等,得到如圖所示的小球以墻壁為背景做平拋運(yùn)動時的頻閃照片。照片中的白點(diǎn)表示小球在三個不同時刻的位置。已知墻壁的磚縫都是水平或是豎直的,磚縫的寬度不計 ,磚塊的長和高分別為和,頻閃儀每隔時間T閃光一次。那么根據(jù)照片和三個點(diǎn)的位置你可知道哪些量?
解析:平拋運(yùn)動
7、是從水平拋出,只受重力的運(yùn)動,水平方向可看作勻速直線運(yùn)動,豎直方向可看作自由落體運(yùn)動。從照片上看,水平方向在T時間內(nèi)小球運(yùn)動的水平距離都等于磚塊的長度,所以可計算出小球平拋的初速度
從照片上看,小球在豎直方向,在相鄰T時間內(nèi)的豎直位移分別是磚塊高的3倍 和5倍,即: 根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 和可得:小球平拋的初始位置和小球做平拋運(yùn)動的重力加速度,,即 ,所以小球運(yùn)動的重力加速度為
也就可以知道當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭.
根據(jù) ,而可以算出圖中從上到下3個點(diǎn)的速度的大小分加是:
根據(jù)可以算出小球在圖上3個點(diǎn)速度的方向
點(diǎn)評:研究平拋運(yùn)動的方法是將其分解為水平
8、分運(yùn)動和豎直分運(yùn)動,所以解決平拋運(yùn)動問題時,要分別研究它的兩個分運(yùn)動的情況,特別是要注意抓住豎直分運(yùn)動勻(初速度為零,加速度為g,勻變速直線運(yùn)動規(guī)律)這一解決問題的關(guān)鍵,根據(jù)平拋運(yùn)動特點(diǎn)和實(shí)際情況,靈活解決實(shí)際問題。
第四類:科學(xué)探究型試題
題型4、取一輕質(zhì)彈簧,上端固定在鐵架臺上,下端系一金屬小球,如圖甲所示。把小球
沿豎直方向拉離平衡位置后釋放,小球?qū)⒃谪Q直方向做簡諧運(yùn)動(此裝置也稱為豎直彈簧振子)。一位同學(xué)用此裝置研究豎直彈簧振子的周期T與小球質(zhì)量m的關(guān)系,并猜想T2與m成正比。他多次換用質(zhì)量不同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并測得相應(yīng)的周期,具體數(shù)據(jù)如下表。
m/kg
0.10
0.2
9、0
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
T/s
0.35
0.50
0.61
0.71
0.79
0.87
0.94
T2/s2
0.13
0.25
0.37
0.50
0.62
0.76
0.88
(1)請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙中作出T2與m的關(guān)系圖線。
丙
O
0.20
0.40
0.60
0.80
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
m/kg
T2/s2
(2)假設(shè)圖乙中圖線的斜率為k,則T與m的關(guān)系式為 。
(3)求得的斜率k的值為 。
解析:(1)由表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)并用直線連接得到作出T2-m圖線如圖;
(2)若圖線的斜率為k,則T與m的關(guān)系式為,即;
(3)在圖線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)可計算出圖線的斜率,如取(0,0)和(0.70,0.88)可計算出斜率k=1.26。