对今年高考物理计算题的分析(全国卷)
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河南 李麦磱
今年高考理科综合使用全国?卷的省份有:河北、河南、辽宁、山西、广西、江西、湖北、安徽、福建、湖南、浙江、陕西。其中物理
试题
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中计算题的总分为54分,第23题较去年少了1分,而这1分加在了实验题的第(1)题中,这样,使得物理非选择题的占分比例更趋合理。从计算题的总体难度来看,同往年相比的确容易了不少。
下面分别对这三个题目的立意和特点以及解法作一具体分析:
第23题,原题:
已知O、A、B、C为同一直线上的四点,AB间的距离为l,BC间的距离为l,一物体12自O点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点。已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等。求O与A的距离。
分析:该题属运动学题目,所涉及到的知识均为匀变速直线运动的规律。进一步分析可以发现,此题的原型为验证机械能守恒定律实验中的最后一步,即对纸带上数据处理的一个问题。作为实验,这个问题是个很容易解决的小问题,但在新的情景下,作为一个计算题,考生的思考过程相对将繁琐了一些。但是,由于题目条件简单,问题单一,所以大多考生不会存在“卡壳”现象。
参考解法1. 如图所示,设物体运动加速度为a,OA间距为l,物体从A到B及从B到C所用时间均为t,B点速度v,根据匀变速直线运动规律中相邻等时段的位移差等于恒量和B
平均速度与时间中点即时速度的关系可得:
2l,l,at ? 21
l,l,2vt ? 12B
从O到B由运动学公式又得:
2 v,2 a(l,l) ? B1
2(3l,l)12三式联立得到:l, 8(l,l)21
参考解法2. 再设A点的速度为v,则由运动学关系可得: A
21atl,vt, ? 1A2
21atl,vt, ? 2B2
v,v,at ? BA2v,2 a l ? A
将?式减去?式得:l,l,(v,v)t 21BA2结合?式得:l,l,at ? 21
?式代入?式并消去t得:
l,l213,,2llv ? 12Aa
2(3l,l)12?式代入?式并消去v 得:l, A8(l,l)21
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参考解法3. 由运动学公式可得:
2v,2 a l ? A2 v,2 a(l,l) ? B12v,2 a(l,l,l) ? C12
在AC段,平均速度等于该时间中点的即时速度,所以有:
v ,v,2 v? ACB 将前三个式代入?式得: 2al,2a(l,l,l),22a(l,l)121整理该式得到: l,l,l,2l,l,l121
进一步整理得到: 4l(l,l),4l,(3l,l)112
2(3l,l)12? l, 8(l,l)21
第24题,原题:
图中滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与
滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长
为l。开始时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块
均静止。现将小球由静止释放,当小球到达最低点
时,滑块刚好被一表面涂有粘性物质的固定挡板粘
住,在极短的时间内速度减为零。小球继续向左摆
动,当轻绳与竖直方向的夹角θ,60?时小球达到
最高点。求
(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过
程中,挡板阻力对滑块的冲量;
(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中,
绳的拉力对小球做功的大小。
分析:该题中将滑块与小球作为一个系统,水平方向上在与挡板碰撞之前所受合外力为
零,故满足水平方向动量守恒的条件,该过程系统的机械能也守恒,在小球到达最低点时,
小球和滑块速度均在水平方向,且大小分别设为v和v,于是得到: 12
2211mgl,mv,mv 1222
mv,mv 12
两式联立得到: v,v,gl12
挡板对滑块的冲量大小等于滑块动量的减少量,所以有:
方向向左。 I,mv,mgl2
小球在下落到最低点的过程中,设绳子的拉力对小球做功为W ,则由动能定理可得:
21mgl,W,mv 12
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1W,,mgl将代入得到: v,gl21
从以上解题过程可以看出,原题干中的条件“当轻绳与竖直方向的夹角θ,60?时小球
达到最高点”这句话完全是多余的,它是动量与能量守恒的必然结果。这也是题目中不妥的
地方,如果将题中的第二句话换成:“滑块可在水平放置的固定导轨上滑动”,那么该题应该
说是更合理的了。
第25题,原题:
如图所示,在坐标系xoy中,过原点的直线OC与x轴正向的夹角φ=120?,在OC右
侧有一匀强电场:在第二、三象限内有一匀强磁场,其上边界与电场边界重叠、右边界为y
轴、左边界为图中平行于y轴的虚线,磁场的磁感应
强度大小为B,方向垂直抵面向里。一带正电荷q、
质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射
入磁场区域,并从O点射出,粒子射出磁场的速度方
向与x轴的夹角θ,30?,大小为v。粒子在磁场中
的运动轨迹为纸面内的一段圆弧,且弧的半径为磁场
左右边界间距的两倍。粒子进入电场后,在电场力的
作用下又由O点返回磁场区域,经过一段时间后再次
离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所
用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。
忽略重力的影响。求
(1)粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴
的距离;
(2)匀强电场的大小和方向;
(3)粒子从第二次离开磁场到再次进入电
场时所用的时间。
分析:该题的立意并不复杂,作用过程也
很容易理解,几乎不需要挖掘什么隐藏条件,
但令人感到遗憾的是,该题的文字叙述让考生
们搞得满头雾水。从示意图上可以轻松的将题
意看出来,但在通过文字分析时却遇到了多处
障碍,比如:对磁场的分布和几个边界的描述;
对OC直线的描述;对电场边界的描述等。调查
发现,这些问题是考生们对此题失去信心的主
要原因,不少考生本来对物理最后一个大题就
畏惧三分,而对该题在读上两遍还搞不清楚在
说什么的情况下,就只能选择放弃。但事实上,
该题无论是物理情景或是几何关系,其难度都
不大。
参考解法:(1)如图所示,因为角α与θ
相等,则在A点粒子速度一定平行x轴向右,根据几何关系可得:
0AD,R(1,cos30)
根据粒子在磁场中作圆周运动的规律可得:
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mvR, qB
mv3两式联立可得: AD,(1,)qB2
2,m,T(2)根据粒子在磁场中运动规律可知,周期,设第一次在磁场中运动的时间qB
为t,则分析得知t,T/12,第二次在磁场中运动的时间为t,分析可得t,,/3,粒子在1122电场中运动的时间设为t,由题意可知,粒子在电场中一定作直线往返运动,设场强大小为3
E
则由动量定理可得: 2mv,Eqt,
2mv,t? 3Eq
根据提给条件又得:t, t ,t,T 123
12Bv代入得到: E,7,/(,)粒子从,点射出后以速度v沿直线运动,由P点再次进入电场,根据几何关系可
///PP,vtPP,OP,3R知, 。设粒子在PP上运动的时间为t,则有: 4 4
3联立得到:t,m4Bq
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