基礎中考能力 常規中見新意

賈方征

與2008年全國理綜I卷相比,2009年的物理試題具有整體平穩,重視雙基考查,突出能力考核,傳承常規與經典,力求創新與變化,總體難度加大,密切聯系實際,數學運算要求高等特點。

1 立足基礎,注重基本概念與規律的考查

立足基礎知識的考查,是今年物理選擇題的一大特點。一是選擇題的問題背景都源于學生常見題,如14、15、16、17、18、19、20等題;二是部分題目的知識考點指向比較單一、明了,如第14、15、16、17;三是幾個多選題大多緊扣物理各模塊的基礎主干知識,問題情景熟悉,難度適中。

第18題 如圖1所示,一電場的電場線分布關于y軸(沿豎直方向)對稱,O、M、N是y軸上的三個點,且OM=MN。P點在y軸右側,MP⊥ON。則( )

A.M點的電勢比P點的電勢高

B.將負電荷由O點移動到P點,電場力做正功

C.M、N兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢差

D.在O點靜止釋放一帶正電粒子,該粒子將沿y軸做直線運動

解析 作出過M點的等勢線,P在該等勢線上方,A正確;O點電勢高于P點電勢,負電荷從O移動到P點,電場力做負功,B錯誤;沿y方向場強由大變小,故O、M兩點間電勢差大于M、N兩點間電勢差,C錯;由圖示知釋放正電粒子會沿y軸做直線運動,D正確。故選項AD正確。

評點 本題考查電場的力與能的性質,涉及場強、電勢、電勢差、等勢線等基本概念,及電場力做功、帶電粒子運動等基本規律。

第21題 質量為M的物塊以速度V運動,與質量為m的靜止物塊發生正碰,碰撞后兩者的動量正好相等。兩者質量之比M/m可能為( )

A.2B.3C.4D.5

解析 由于碰后M的速度小于m的速度,故有MV/2M≤MV/2m;又碰撞前后動能不增加:12MV²≥(MV/2)22M+(MV/2)22m,可解得1≤Mm≤3,故A、B選項正確。

評點 本題屬兩體碰后可能性問題,考查碰撞中動量守恒、能量關系、及碰后運動速度關系等規律。

2 突出能力,注重物理過程與方法的考查

以能力立意為核心,注重對力學、電磁學的精典運動模型的考查,強調對物理過程與方法的考核,突出對分析能力、推理能力、綜合能力、運用數學知識解決物理問題能力的考查,是今年計算題的最大亮點,也是新課程理念的最大體現。

第25題 如圖2所示,傾角為θ的斜面上靜止放置三個質量均為m的木箱,相鄰兩木箱的距離均為l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一與其他木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起運動。整個過程中工人的推力不變,最后恰好能推著三個木箱勻速上滑。已知木箱與斜面間的動摩擦因素為μ,重力加速度為g。設碰撞時間極短,求

(1)工人的推力?

(2)三個木箱勻速運動的速度?

(3)在第一次碰撞中損失的機械能?

解析 (1)設推力為F,最后恰好推三個木箱勻速上滑:

F=3mgsinθ+f=3mg(sinθ+μcosθ)①

(2)設第一次碰撞前瞬間木箱速度為v1,由動能定理可得:

Fl-(mgsinθ+μmgcosθ)l=12mv12②

設碰撞后兩木箱的速度為v2,有動量守恒定律得:

mv1=2mv2③

設兩木箱再次碰撞前瞬間速度為v3,由動能定理可得:

Fl-(2mgsinθ+2μmgcosθ)l=12?2mv32-12?2mv22④

設碰撞后三個木箱一起運動的速度為v4,由動量守恒得:

2mv3=3mv4⑤

聯解以上各式可得:

v4=232gl(sinθ+μcosθ)⑥

(3)設在第一次碰撞中損失的機械能為ΔE,則有:

ΔE=12mv12-12?2mv22⑦

聯解①②③⑦式可得:

ΔE=mgl(sinθ+μcosθ)⑧

評點 本題屬于典型的多物體、多過程碰撞問題,考查了功、動能定理、動量守恒、能量守恒、受力平衡等,較全面地考查了學生分析能力、推理能力和綜合能力。

第26題 如圖3所示,在x軸下方有勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直于xy平面向外。P是y軸上距原點為h的一點,N0為x軸上距原點為a的一點。A是一塊平行于x軸的擋板,與x軸的距離為h2,A的中點在y軸上,長度略小于a2。帶電粒子與擋板碰撞前后,x方向的分速度不變,y方向的分速度反向、大小不變。質量為m,電荷量為q(q>0)的粒子從P點瞄準N0點入射,最后又通過P點。不計重力,求粒子入射速度的所有可能值。

解析 如圖4所示,設粒子的入射速度為v,第一次射出磁場的點為N0′,與板碰撞后再次進入磁場的位置為N1。粒子在磁場中運動的半徑為R,則有:R=mvqB①

因粒子速率不變,每次進入磁場與射出磁場位置點之間的距離x1=N0′N0保持不變,另設∠PN0O=θ,則有:x1=2Rsinθ②

粒子射出磁場與下一次進入磁場位置間的距離x2始終不變,與N0′N1相等。由圖可知:

x2=a③

設粒子最終離開磁場時,與擋板相碰n次(n=0,1,2……)。若粒子能回到P點,由對稱性,出射點的x坐標應為-a,即:

(n+1)x1-nx2=2a④

由③④得:x1=n+2n+1 a⑤

若粒子與擋板發生碰撞,有:

x1-x2>14a⑥

聯立③④⑥得:n<3⑦

聯立①②⑤式得:

v=qB2msinθ?n+2n+1a⑧

式中sinθ=ha2+h2,代入⑧式可得:

v0=qBaa2+h2mh,n=0⑨

v1=3qbaa2+h24mh,n=1⑩

v2=2qBaa2+h23mh,n=2○11

評點 本問題涉及帶電粒子在磁場中的圓周運動與碰撞反彈等物理模型,亮點是運動情景的多樣性與問題答案的開放性,難點是學生應具備很強的空間想像能力、分析綜合能力和應用數學處理物理問題的能力。畫出規范的運動軌跡圖,明確射入磁場與射出磁場位置點的幾何關系,是成功解答的關鍵。

3 體現創新,注重課標思想與理念的考查

密切聯系實際,穩中求新。注重探究性是新課標的重要思想與理念,也是本卷的一大閃光點。如選擇題中的平面鏡成像、氦氖激光器的能級、估算行星密度等都是聯系生活、科技實際的好題。源于課本而高于課本,突出實驗思維的深刻性與探究性的考核,是今年實驗命題的最大特點。如第23實驗題。

第23題 某同學為了探究物體在斜面上運動時摩擦力與斜面傾角的關系,設計實驗裝置如圖5所示。長直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物塊上。在平板上標出A、B兩點,B點處放置一光電門,用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間。

實驗步驟如下:

①用游標卡尺測量滑塊的擋光長度d,用天平測量滑塊的質量m;

②用直尺測量AB之間的距離s,A點到水平桌面的垂直距離h1,B點到水平桌面的垂直距離h2;

③將滑塊從A點靜止釋放,由光電計時器讀出滑塊的擋光時間t;

④重復步驟③數次,并求擋光時間的平均值;

⑤利用所測數據求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值cosα;

⑥多次改變斜面的傾角,重復實驗步驟②③④⑤,做出f-cosα關系曲線。

(1)用測量的物理量完成下列各式(重力加速度為g):

①斜面傾角的余弦cosα=__________;

②滑塊通過光電門時的速度v=__________;

③滑塊運動時的加速度a=__________;

④滑塊運動時所受到的摩擦阻力

f=__________。

(2)測量滑塊擋光長度的游標卡尺讀數如圖6所示,讀得d=______。

解析 (1)①cosα=1ss2-(h1-h2)2;②光電門測速原理是用極短時間的平均速度替代瞬時速度,v=d;③由速度位移關系式v2=2as,可算滑塊運動時的加速度a=d22s2;④由動能定理mg(h1-h2)-fs=12mv2-0,整理可得摩擦力大小f=mg(h1-h2)s-md22s2。

(2)滑塊擋光長度d=3.62cm。

評點 本問題新穎點在于:一是用光電計時器代替打點計時器測量速度;二是探究問題的角度廣泛,待測物理量很多,綜合性很強。

第24題 材料的電阻率ρ隨溫度變化的規律為ρ=ρ0(1+αt),其中α稱為電阻溫度系數,ρ0是材料在t=0℃時的電阻率。在一定的溫度范圍內α是與溫度無關的常量。金屬的電阻一般隨溫度的增加而增加,具有正溫度系數;而某些非金屬如碳等則相反,具有負溫度系數。利用具有正負溫度系數的兩種材料的互補特性,可制成阻值在一定溫度范圍內不隨溫度變化的電阻。已知:在0℃時,銅的電阻率為1.7×10-8Ω?m,碳的電阻率為3.5×10-5Ω?m;在0℃附近,銅的電阻溫度系數為3.9×10-3℃-1,碳的電阻溫度系數為-5.0×10-4℃-1。將橫截面積相同的碳棒和銅棒串接成長1.0m的導體,要求其電阻在0℃附近不隨溫度變化,求所需碳棒的長度(忽略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化)。

解析 設所需碳棒的長度為L1,電阻率為ρ1,電阻溫度系數為α1;銅棒的長度為L2,電阻率為ρ2,電阻溫度系數為α2。兩者0℃時的電阻率分別為ρ10和ρ20,據題意有:

ρ1=ρ10(1+α1t),①

ρ2=ρ20(1+α2t),②

設碳棒的電阻為R1,銅棒的電阻為R2, 兩棒的橫截面積為S,有:

R1= ρ1L1S,③

R2=ρ2L2S,④

而:R=R1+R2,⑤

L0=L1+L2,⑥

由①~⑥式可得:

R=ρ10狶1S+ρ20狶2S+ρ10α1L1+ρ20α2L2St,⑦

R恒定要求:

ρ10α1L1+ρ20α2L2=0⑧

由⑥⑧式可得:

L1=ρ20α2ρ20α2-ρ10α1L0⑨

代入數據可得

L1=3.8×10-8猰⑩

評點 本計算題屬于信息題,其中求出碳棒和銅棒的總電阻R與t函數關系⑦式是關鍵,明確電阻R在0℃附近不隨溫度變化的含義是其難點所在。

(欄目編輯陳 潔)