1 物理綜合題的特點
物理學科綜合題是一種含有多個物理過程、多個研究對象、運用到多個物理概念和規律、難度較大的題目。它的特點就在于知識的綜合與能力的綜合上。
綜合題的題型可以是計算、證明,又可以是選擇、填空、問答,但以計算題為多,故在此著重研究綜合計算題。
要能夠正確、熟練求解物理學科綜合題,首要應是對力學綜合題及電學綜合題的解題方法及途徑要有清楚的認識和把握,事實上很多的物理綜合計算題往往是力學綜合題、電學綜合題或力、電、熱綜合題的有機組合。
2 求解物理綜合題的步驟
2.1 審題
①看懂題目的文句;
②弄清題目所描述的物理現象;
③選定研究對象,涉及到力學問題的,要對對象進行受力分析(同時作受力圖);
④依次分清要研究的對象所經歷的前后物理過程或狀態(即力學方面的運動分析,電學方面的電路分析與場況分析等,可同時畫出示意圖);
⑤明確每個過程或狀態所對應的物理模型,所聯系的物理知識、物理量和物理規律;
⑥注意尋找出隱含條件,明確已知量和所求量;
⑦找出各個物理過程或狀態之間的聯系。
2.2 分析思考,打通解題思路
最基本的思維方法就是分析法與綜合法。
分析法是“逆流而上”,從所求量出發,根據一系列的公式、定律,最終和已知量聯系起來,即所求量完全可用已知量來表示(思路通了,便可著手計算)。
綜合法是“順流而下”,從題目的已知量出發,根據一系列公式、定律,遞推有關物理量,最終得出所求量為止。
2.3 統一單位,如涉及力學問題還應選定坐標系
2.4 根據有關公式、定律建立方程(組)
2.5 代入數字解方程(組)
2.6 檢驗反思
3 物理綜合題的分類
3.1 以設問的內容來劃分,可分為“遞進式”和“并進式”。
“遞進式”——題目中有兩個以上的小問,所問的內容依次深入,問題的難度依次增加,前后問間有密切的牽連,前一問解答的正確與否將直接影響到下一問的解答,這就是“遞進式”題型。
“并進式”——題中的各個小問的解答各自獨立,彼此并列,互不包含,互不影響,前一問做錯了,不影響對后一問的正確解答,這就是“并進式”題型。
3.2 以內容的綜合方式來劃分,可分為“積木式”和“混合式”。
“積木式”——題目中包含著前后連貫的兩個或兩個以上的物理過程,各個過程都遵循本身的規律,前后過程之間又相互牽連.這就是“積木式”題型。
“混合式”——題目中所描述的物理現象包含著幾個同時出現的物理過程,它們交織在一起,互相聯系,互相制約,互相影響。這就是“混合式”題型。
例 如圖1所示,空間存在著一個范圍足夠大的豎直向下的勻強磁場,磁場的磁感強度大小為B。邊長為L的正方形金屬框abcd(下簡稱方框)放在光滑的水平地面上,其外側套著一個與方框邊長相同的U型金屬框架MNPQ(下簡稱U型框),U型框與方框之間接觸良好且無摩擦。兩個金屬框每條邊的質量均為m,每條邊的電阻均為r。

(1)將方框固定不動,用力拉動U型框使它以速度v0垂直NQ邊向右勻速運動,當U型框的MP端滑至方框的最右側(如圖2所示)時,方框上的bd兩端的電勢差為多大?此時方框的熱功率為多大?
(2)若方框不固定,給U型框垂直NQ邊向右的初速度v0,如果U型框恰好不能與方框分離,則在這一過程中兩框架上產生的總熱量為多少?
(3)若方框不固定,給U型框垂直NQ邊向右的初速度v(v>v0),U型框最終將與方框分離。如果從U型框和方框不再接觸開始,經過時間t方框最右側和U型框最左側距離為s。求兩金屬框分離后的速度各多大。
分析與解 (1)U型框向右運動時,NQ邊相當于電源,產生的感應電動勢E=BLv0
當U型框的MP端滑至方框的最右側(如圖2所示)時,等效電路如圖3所示。

U型框連同方框構成的閉合電路的總電阻為:R=3r+3r#8226;r/3r+r=15/4r
根據全電路歐姆定律可得電路的總電流為:
I=E/R=4BLv0/15r
根據歐姆定律可知,bd兩端的電勢差為:
Uab=IRcd=BLv0/5
方框中的熱功率為:P=I2Rbd=4B2L2v20/75r
(2)在U型框向右運動的過程中,U型框和方框組成的系統所受外力為零,故系統動量守恒,設到達圖示位置時具有共同的速度V,根據動量守恒定律
3mv0=(3m+4m)v解得:v=3/7v0
根據能量守恒定律,U型框和方框組成的系統損失的機械能等于在這一過程中兩框架上產生的熱量,即:
Q=1/23mv20-1/27mv2=6/73mv20
(3)設U型框和方框不再接觸時方框速度為v1,U型框的速度為v2,根據動量守恒定律,有:
3mv=4mv1+3mv2
兩框架脫離以后分別以各自的速度做勻速運動,經過時間t方框最右側和U型框最左側距離為s,即(v2-v1)t=s。
聯立以上兩式,解得:
v1=3/7(v-s/t);
v2=1/7(3v+4s/t)
說明 本例涉及金屬線框切割磁感線的電磁感應問題。電磁感應中產生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用,因此電磁感應問題往往跟力學問題聯系在一起,要運用力學和電磁學的綜合知識來解答。本例的解答便綜合運用了閉合電路歐姆定律、歐姆定律、動量守恒定、能量守恒定律、感應電動勢、安培力計算及運動學等知識。