2018年高考物理一輪復習專題精講深剖（打包10套）.zip

2018年高考物理一輪復習專題精講深剖（打包10套）.zip,2018,年高,物理,一輪,復習,專題,精講深剖,打包,10 專題五 動力學和能量觀點的綜合應(yīng)用 【專題解讀】 1.本專題是力學兩大觀點在直線運動、曲線運動多物體多過程的綜合應(yīng)用，高考常以計算題壓軸題的形式命題． 2．學好本專題，可以極大的培養(yǎng)同學們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達能力，針對性的專題強化，可以提升同學們解決壓軸題的信心． 3．用到的知識有：動力學方法觀點(牛頓運動定律、運動學基本規(guī)律)，能量觀點(動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律)． 考向一　多運動組合問題 1．多運動組合問題主要是指直線運動、平拋運動和豎直面內(nèi)圓周運動的組合問題． 2．解題策略 (1)動力學方法觀點：牛頓運動定律、運動學基本規(guī)律． (2)能量觀點：動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律． 3．解題關(guān)鍵 (1)抓住物理情景中出現(xiàn)的運動狀態(tài)和運動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程． (2)兩個相鄰過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶，也是解題的關(guān)鍵．很多情況下平拋運動的末速度的方向是解題的重要突破口． 【例1】　如圖1所示，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37°的固定直軌道AC的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切于C點，AC＝7R，A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi)．質(zhì)量為m的小物塊P自C點由靜止開始下滑，最低到達E點(未畫出)，隨后P沿軌道被彈回，最高到達F點，AF＝4R.已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度大小為g.(取sin 37°＝，cos 37°＝) 圖1 (1)求P第一次運動到B點時速度的大?。? (2)求P運動到E點時彈簧的彈性勢能； (3)改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點，從靜止開始釋放．已知P自圓弧軌道的最高點D處水平飛出后，恰好通過G點．G點在C點左下方，與C點水平相距R、豎直相距R，求P運動到D點時速度的大小和改變后P的質(zhì)量． 關(guān)鍵詞 ①直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切；②水平飛出后，恰好通過G點． 【答案】(1)2　(2)mgR　(3)　m (3)設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1，D點與G點的水平距離為x1、豎直距離為y1，由幾何關(guān)系(如圖所示)得θ＝37°. 由幾何關(guān)系得： 方法總結(jié) 多過程問題的解題技巧 1．“合”——初步了解全過程，構(gòu)建大致的運動圖景． 2．“分”——將全過程進行分解，分析每個過程的規(guī)律． 3．“合”——找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法． 階梯練習 1．同學們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制作了如圖2所示的實驗裝置．圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板．M板上部有一半徑為R的圓弧形的粗糙軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為H.N板上固定有三個圓環(huán)．將質(zhì)量為m的小球從P處靜止釋放，小球運動至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L處．不考慮空氣阻力，重力加速度為g.求： (1)距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度； (2)小球運動到Q點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向； (3)摩擦力對小球做的功． 【答案】(1)H　(2)L　mg(1＋)，方向豎直向下　(3)mg(－R) 2．如圖3所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點，自然狀態(tài)時其右端位于B點．水平桌面右側(cè)有一豎直放置的軌道MNP，其形狀為半徑R＝1.0 m的圓環(huán)剪去了左上角120°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點到桌面的豎直距離是h＝2.4 m．用質(zhì)量為m＝0.2 kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點后釋放，物塊經(jīng)過B點后做勻變速運動，其位移與時間的關(guān)系為x＝6t－2t2，物塊飛離桌面后恰好由P點沿切線落入圓軌道．(不計空氣阻力，g取10 m/s2) 圖3 (1)求物塊過B點時的瞬時速度大小vB及物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ； (2)若軌道MNP光滑，求物塊經(jīng)過軌道最低點N時對軌道的壓力FN； (3)若物塊剛好能到達軌道最高點M，求物塊從B點到M點運動的過程中克服摩擦力所做的功W. 【答案】(1)6 m/s　0.4　(2)16.8 N，方向豎直向下 (3)4.4 J 解得FN′＝16.8 N 根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)N＝FN′＝16.8 N，方向豎直向下 (3)物塊剛好能到達M點，有mg＝m 解得vM＝＝ m/s 物塊到達P點的速度vP＝＝8 m/s 從P到M點應(yīng)用動能定理，有 －mgR(1＋cos 60°)－WPNM＝mv－mv 考向二　傳送帶模型問題 1．模型分類：水平傳送帶問題和傾斜傳送帶問題． 2．處理方法：求解的關(guān)鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用．如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況．當物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變． 例2　如圖4所示，小物塊A、B由跨過定滑輪的輕繩相連，A置于傾角為37°的光滑固定斜面上，B位于水平傳送帶的左端，輕繩分別與斜面、傳送帶平行，傳送帶始終以速度v0＝2 m/s向右勻速運動，某時刻B從傳送帶左端以速度v1＝6 m/s向右運動，經(jīng)過一段時間回到傳送帶的左端，已知A、B的質(zhì)量均為1 kg，B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2.斜面、輕繩、傳送帶均足夠長，A不會碰到定滑輪，定滑輪的質(zhì)量與摩擦力均不計，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求： 圖4 (1)B向右運動的總時間； (2)B回到傳送帶左端的速度大??； (3)上述過程中，B與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的總熱量． 關(guān)鍵詞①光滑固定斜面；②B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2；③B經(jīng)過一段時間回到傳送帶的左端． 【答案】(1)2 s　(2)2 m/s　(3)(16＋4) J 【解析】(1)B向右減速運動的過程中，剛開始時，B的速度大于傳送帶的速度，以B為研究對象，水平方向B受到向左的摩擦力與繩對B的拉力，設(shè)繩子的拉力為FT1，以向左為正方向，得FT1＋μmg＝ma1① 以A為研究對象，則A的加速度的大小始終與B相等，A向上運動的過程中受力如圖，則 mgsin 37°－FT1＝ma1② 聯(lián)立①②可得a1＝＝4 m/s2③ B的速度與傳送帶的速度相等時所用的時間 t1＝＝1 s. 所以它們受到的合力不變，所以B的加速度a3＝a2＝2 m/s2. t1時間內(nèi)B的位移x1＝t1＝－4 m， 負號表示方向向右． t2時間內(nèi)B的位移x2＝×t2＝－1 m， 負號表示方向向右． B的總位移x＝x1＋x2＝－5 m. B回到傳送帶左端的位移x3＝－x＝5 m. 速度v＝＝2 m/s. (3)t1時間內(nèi)傳送帶的位移x1′＝－v0t1＝－2 m， 該時間內(nèi)傳送帶相對于B的位移Δx1＝x1′－x1＝2 m. t2時間內(nèi)傳送帶的位移x2′＝－v0t2＝－2 m， 方法總結(jié) 1．分析流程 2．功能關(guān)系 (1)功能關(guān)系分析：WF＝ΔEk＋ΔEp＋Q. (2)對WF和Q的理解： ①傳送帶的功：WF＝Fx傳； ②產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Ffx相對． 階梯練習 3．如圖5所示，傳送帶與地面的夾角θ＝37°，A、B兩端間距L＝16 m，傳送帶以速度v＝10 m/s沿順時針方向運動，物體質(zhì)量m＝1 kg無初速度地放置于A端，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，sin 37°＝0.6，g＝10 m/s2，試求： 圖5 (1)物體由A端運動到B端的時間； (2)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量． 【答案】(1)2 s　(2)24 J 4．一質(zhì)量為M＝2.0 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，子彈和小物塊的作用時間極短，如圖6甲所示．地面觀察者記錄了小物塊被擊中后的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運動的方向為正方向)．已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2. 圖6 (1)指出傳送帶速度v的大小及方向，說明理由． (2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ. (3)傳送帶對外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？ 【答案】(1)2.0 m/s　方向向右　(2)0.2　(3)24 J　36 J 考向三　滑塊—木板模型問題 1．滑塊—木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊—木板模型和斜面上的滑塊—木板模型． 2．滑塊從木板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和木板沿同一方向運動，則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度；若滑塊和木板沿相反方向運動，則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度． 3．此類問題涉及兩個物體、多個運動過程，并且物體間還存在相對運動，所以應(yīng)準確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)，找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度是下一個過程的初速度． 例3　圖7甲中，質(zhì)量為m1＝1 kg的物塊疊放在質(zhì)量為m2＝3 kg的木板右端．木板足夠長，放在光滑的水平面上，木板與物塊之間的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.2.整個系統(tǒng)開始時靜止，重力加速度g取10 m/s2. 甲 圖7 (1)在木板右端施加水平向右的拉力F，為使木板和物塊發(fā)生相對運動，拉力F至少應(yīng)為多大？ (2)在0～4 s內(nèi)，若拉力F的變化如圖乙所示，2 s后木板進入μ2＝0.25的粗糙水平面，在圖丙中畫出0～4 s內(nèi)木板和物塊的v－t圖象，并求出0～4 s內(nèi)物塊相對木板的位移大小和整個系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能． 【答案】(1)8 N　(2)見解析 系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q1＝μ1m1gΔx1＝4 J. 2～4 s內(nèi)物塊相對木板的位移大小Δx2＝1 m， 物塊與木板因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q2＝μ1m1gΔx2＝2 J； 木板對地位移x2＝3 m， 木板與地面因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能 Q3＝μ2(m1＋m2)gx2＝30 J. 0～4 s內(nèi)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的總內(nèi)能為 Q＝Q1＋Q2＋Q3＝36 J. 方法總結(jié) 滑塊—木板模型問題的分析和技巧 1．解題關(guān)鍵 正確地對各物體進行受力分析(關(guān)鍵是確定物體間的摩擦力方向)，并根據(jù)牛頓第二定律確定各物體的加速度，結(jié)合加速度和速度的方向關(guān)系確定物體的運動情況． 2．規(guī)律選擇 既可由動能定理和牛頓運動定律分析單個物體的運動，又可由能量守恒定律分析動能的變化、能量的轉(zhuǎn)化，在能量轉(zhuǎn)化過程往往用到ΔE內(nèi)＝－ΔE機＝Ffx相對，并要注意數(shù)學知識(如圖象法、歸納法等)在此類問題中的應(yīng)用． 階梯練習 5．如圖8所示，一勁度系數(shù)很大的輕彈簧一端固定在傾角為θ＝30°的斜面底端，將彈簧壓縮至A點鎖定，然后將一質(zhì)量為m的小物塊緊靠彈簧放置，物塊與斜面間動摩擦因數(shù)μ＝，解除彈簧鎖定，物塊恰能上滑至B點，A、B兩點的高度差為h0，已知重力加速度為g. 圖8 (1)求彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep. (2)求物塊從A到B的時間t1與從B返回到A的時間t2之比． (3)若每當物塊離開彈簧后，就將彈簧壓縮到A點并鎖定，物塊返回A點時立刻解除鎖定．設(shè)斜面最高點C的高度H＝2h0，試通過計算判斷物塊最終能否從C點拋出？ 【答案】(1)mgh0　(2)　(3)見解析 【解析】(1)物塊受到的滑動摩擦力Ff＝μmgcos θ， A到B過程由功能關(guān)系有－Ff＝mgh0－Ep， 解得Ep＝mgh0. - 14 - 專題八 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題 【專題解讀】 1.本專題是運動學、動力學、恒定電流、電磁感應(yīng)等觀點的綜合應(yīng)用，高考常以選擇題的形式命題． 2．學好本專題，可以極大的培養(yǎng)同學們數(shù)形結(jié)合的推理能力和電路分析能力，針對性的專題強化，可以提升同學們解決數(shù)形結(jié)合、電路分析的信心． 3．用到的知識有：左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律、函數(shù)圖象等． 考點精講 考向一　電磁感應(yīng)中的圖象問題 1．題型簡述：借助圖象考查電磁感應(yīng)的規(guī)律，一直是高考的熱點，此類題目一般分為兩類： (1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象； (2)由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，定性或定量求解相應(yīng)的物理量或1出其他圖象．常見的圖象有B－t圖、E－t圖、i－t圖、v－t圖及F－t圖等． 2．解題關(guān)鍵 弄清初始條件、正負方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達式、進出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵． 3．解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、I－t圖等； (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程； (3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系； (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式； (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等； (6)畫圖象或判斷圖象． 4．求解電磁感應(yīng)圖象類選擇題的兩種常用方法 (1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負，以排除錯誤的選項． (2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進行分析和判斷． 【例1】 (多選)如圖1所示，電阻不計、間距為L的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動，外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好．金屬棒中感應(yīng)電流為i，受到的安培力大小為F安，電阻R兩端的電壓為UR，感應(yīng)電流的功率為P，它們隨時間t變化圖象可能正確的有(　　) 圖1 【答案】BC 方法總結(jié) 電磁感應(yīng)中圖象問題的分析技巧 1．對于圖象選擇問題常用排除法：先看方向再看大小及特殊點． 2．對于圖象的描繪：先定性或定量表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系，注意橫、縱坐標表達的物理量及各物理量的單位，畫出對應(yīng)物理圖象(常有分段法、數(shù)學法)． 3．對圖象的理解：看清橫、縱坐標表示的量，理解圖象的物理意義． 階梯練習 1．如圖2(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是(　　) 圖2 【答案】C 2．(多選)如圖3甲所示，光滑絕緣水平面，虛線MN的右側(cè)存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B＝2 T的勻強磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量為m＝0.1 kg的矩形線圈bcde，bc邊長L1＝0.2 m，電阻R＝2 Ω.t＝0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運動，經(jīng)過1 s，線圈的bc邊到達磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1 s，線圈恰好完全進入磁場，在整個運動過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示．則(　　) 圖3 A．恒定拉力大小為0.05 N B．線圈在第2 s內(nèi)的加速度大小為1 m/s2 C．線圈be邊長L2＝0.5 m D．在第2 s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2 C 【答案】ABD 3．如圖4所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，磁場僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域，該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同，且金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊在一直線上．若取順時針方向為電流的正方向，則金屬框穿過磁場的過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象是(　　) 圖4 【答案】C 【解析】在金屬框進入磁場過程中，感應(yīng)電流的方向為逆時針，金屬框切割磁感線的有效長度線性增大，排除A、B；在金屬框出磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向為順時針方向，金屬框切割磁感線的有效長度線性減小，排除D，故C正確． 考向二　電磁感應(yīng)中的電路問題 1．題型簡述：在電磁感應(yīng)問題中，切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于電源，該部分導體或線圈與其他電阻、燈泡、電容器等用電器構(gòu)成了電路．在這類問題中，常涉及計算感應(yīng)電動勢大小、計算導體兩端電壓、通過導體的電流、產(chǎn)生的電熱等． 2．解決電磁感應(yīng)中電路問題的“三部曲” → ↓ → ↓ → 注意　“等效電源”兩端的電壓指的是路端電壓，而不是電動勢或內(nèi)壓降． 【例2】　(多選)如圖5(a)所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示．圖線與橫、縱軸的交點坐標分別為t0和B0.導線的電阻不計．在0至t1時間內(nèi)，下列說法正確的是(　　) 圖5 A．R1中電流的方向由a到b通過R1 B．電流的大小為 C．線圈兩端的電壓大小為 D．通過電阻R1的電荷量為 關(guān)鍵詞①向里的勻強磁場；②B隨時間t變化． 【答案】BD 方法總結(jié) 電磁感應(yīng)中圖象問題的分析一般有定性與定量兩種方法，定性分析主要是通過確定某一物理量的方向以及大小的變化情況判斷對應(yīng)的圖象，而定量分析則是通過列出某一物理量的函數(shù)表達式確定其圖象． 階梯練習 4．(多選)如圖6所示，在豎直方向上有四條間距均為L＝0.5 m的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1、L2之間和L3、L4之間存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為1 T，方向垂直于紙面向里．現(xiàn)有一矩形線圈abcd，長度ad＝3L，寬度cd＝L，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為1 Ω，將其從圖示位置由靜止釋放 (cd邊與L1重合)，cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時恰好做勻速直線運動，整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向，cd邊水平．(g取10 m/s2)則(　　) 圖6 A．cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時通過線圈的電荷量為0.5 C B．cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時的速度大小為4 m/s C．cd邊經(jīng)過磁場邊界線L2和L4的時間間隔為0.25 s D．線圈從開始運動到cd邊經(jīng)過磁場邊界線L4過程，線圈產(chǎn)生的熱量為0.7 J 【答案】BD 5.如圖7所示，由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場B中．一接入電路電阻為R的導體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計摩擦．在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(　　) A．PQ中電流先增大后減小 B．PQ兩端電壓先減小后增大 C．PQ上拉力的功率先減小后增大 D．線框消耗的電功率先減小后增大 【答案】C - 7 - 專題六 帶電粒子（帶電體）在電場中運動的綜合問題 【專題解讀】 1.本專題是動力學和能量觀點在帶電粒子(帶電體)在電場中運動的綜合運用，高考常以計算題出現(xiàn)． 2．學好本專題，可以加深對動力學和能量知識的理解，能靈活應(yīng)用受力分析、運動分析特別是曲線運動(平拋運動、圓周運動)的方法與技巧，熟練應(yīng)用能量觀點解題． 3．用到的知識：受力分析、運動分析、能量觀點． 考向一　示波管的工作原理 1．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子束沿直線運動，打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑． 2．YY′上加的是待顯示的信號電壓．XX′上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象. (如圖1) 圖1 【例1】如圖2所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計)，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場)，電子進入M、N間電場時的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點．已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計電子受到的重力及它們之間的相互作用力． (1)求電子穿過A板時速度的大小； (2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的側(cè)移量； (3)若要使電子打在熒光屏上P點的上方，可采取哪些措施？ 關(guān)鍵詞①偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場；②速度與電場垂直；③不計重力 【答案】(1) 　(2)　(3)減小U1或增大U2 階梯練習 1．(多選)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖1所示．如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的(　　) A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電 C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電 【答案】AC 【解析】根據(jù)亮斑的位置，電子水平方向偏向X，豎直方向偏向Y，電子受到電場力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此極板X、極板Y均應(yīng)帶正電． 2．圖3(a)為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到圖形是(　　) (a) 圖3 【答案】B 【解析】電子在示波管內(nèi)的運動速度很快,所以可以認為它在兩電極板之間運動時兩板間的電壓是不變的（瞬時值）.所以當Uy最大時，電子會在縱軸方向上運動最大的距離.Ux同理比如說，當t=0時，Uy=0，Ux為負向最大，所以電子在縱軸方向上位移為0，在x軸方向上位移達到負向最大值.（原點在虛線交點處）所以B。 考向二　帶電粒子在交變電場中的運動 1．常見的交變電場 常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等． 2．常見的題目類型 (1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)． (2)粒子做往返運動(一般分段研究)． (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)交變電場特點分段研究)． 3．思維方法 (1)注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)，抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件． (2)分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學規(guī)律分析；二是功能關(guān)系． (3)注意對稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用． 【例2】　如圖4(a)所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處．若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上．則t0可能屬于的時間段是(　　) 圖4 A．0＜t0＜ B.＜t0＜ C.＜t0＜T D．T＜t0＜ 【答案】B 內(nèi)的總位移大于零，＜t0＜時粒子在一個周期內(nèi)的總位移小于零；t0＞T時情況類似．因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對照各項可知B正確． 知識小結(jié) 因電場隨時間變化，交變電場中帶電粒子所受到電場力出現(xiàn)周期性變化，導致運動過程出現(xiàn)多個階段，分段分析是常見的解題思路．若要分析運動的每個細節(jié)，一般采用牛頓運動定律的觀點分析，借助速度圖象能更全面直觀地把握運動過程，處理起來比較方便． 階梯練習 3．(多選)如圖5甲所示，兩水平金屬板間距為d，板間電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示．t＝0時刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0～時間內(nèi)微粒勻速運動，T時刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出．微粒運動過程中未與金屬板接觸．重力加速度的大小為g.關(guān)于微粒在0～T時間內(nèi)運動的描述，正確的是(　　) 圖5 A．末速度大小為v0 B．末速度沿水平方向 C．重力勢能減少了mgd D．克服電場力做功為mgd 【答案】BC 【解析】因0～時間內(nèi)微粒勻速運動，故E0q＝mg；在～時間內(nèi)，粒子只受重力作用，做平拋運動，在t＝時刻的豎直速度為vy1＝，水平速度為v0；在～T時間內(nèi)，由牛頓第二定律2E0q－mg＝ma，解得a＝g，方向向上，則在t＝T時刻，vy2＝vy1－g＝0，粒子的豎直速度減小到零，水平速度為v0，選項A錯誤，B正確；微粒的重力勢能減小了ΔEp＝mg·＝mgd，選項C正確；從射入到射出，由動能定理可知，mgd－W電＝0，可知克服電場力做功為mgd，選項D錯誤；故選B、C. 4．如圖6甲所示，A和B是真空中正對面積很大的平行金屬板，O是一個可以連續(xù)產(chǎn)生粒子的粒子源，O到A、B的距離都是l.現(xiàn)在A、B之間加上電壓，電壓UAB隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．已知粒子源在交變電壓的一個周期內(nèi)可以均勻產(chǎn)生300個粒子，粒子質(zhì)量為m、電荷量為－q.這種粒子產(chǎn)生后，在電場力作用下從靜止開始運動．設(shè)粒子一旦碰到金屬板，它就附在金屬板上不再運動，且電荷量同時消失，不影響A、B板電勢．不計粒子的重力，不考慮粒子之間的相互作用力．已知上述物理量l＝0.6 m，U0＝1.2×103 V，T＝1.2×10－2 s，m＝5×10－10 kg，q＝1.0×10－7 C. 圖6 (1)在t＝0時刻產(chǎn)生的粒子，會在什么時刻到達哪個極板？ (2)在t＝0到t＝這段時間內(nèi)哪個時刻產(chǎn)生的粒子剛好不能到達A板？ (3)在t＝0到t＝這段時間內(nèi)產(chǎn)生的粒子有多少個可到達A板？ 【答案】(1)×10－3 s　到達A極板　(2)4×10－3 s　(3)100個 所以到達A板的粒子數(shù)n＝300××＝100(個)． 考向三　電場中的力電綜合問題 1．動力學的觀點 (1)由于勻強電場中帶電粒子所受電場力和重力都是恒力，可用正交分解法． (2)綜合運用牛頓運動定律和勻變速直線運動公式，注意受力分析要全面，特別注意重力是否需要考慮的問題． 2．能量的觀點 (1)運用動能定理，注意過程分析要全面，準確求出過程中的所有力做的功，判斷選用分過程還是全過程使用動能定理． (2)運用能量守恒定律，注意題目中有哪些形式的能量出現(xiàn)． 【例3】　如圖7所示，在E＝103 V/m的豎直勻強電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MN在N點平滑相接，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑R＝40 cm，N為半圓形軌道最低點，P為QN圓弧的中點，一帶負電q＝10－4 C的小滑塊質(zhì)量m＝10 g，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15，位于N點右側(cè)1.5 m的M處，g取10 m/s2，求： 圖7 (1)要使小滑塊恰能運動到半圓形軌道的最高點Q，則小滑塊應(yīng)以多大的初速度v0向左運動？ (2)這樣運動的小滑塊通過P點時對軌道的壓力是多大？ 關(guān)鍵詞①光滑半圓形絕緣軌道；②與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15. 【答案】(1)7 m/s　(2)0.6 N 代入數(shù)據(jù)，解得：FN＝0.6 N 由牛頓第三定律得，小滑塊通過P點時對軌道的壓力FN′＝FN＝0.6 N. 階梯練習 5．(多選)在電場方向水平向右的勻強電場中，一帶電小球從A點豎直向上拋出，其運動的軌跡如圖8所示，小球運動的軌跡上A、B兩點在同一水平線上，M為軌跡的最高點，小球拋出時的動能為8 J，在M點的動能為6 J，不計空氣的阻力，則下列判斷正確的是(　　) 圖8 A．小球水平位移x1與x2的比值為1∶3 B．小球水平位移x1與x2的比值為1∶4 C．小球落到B點時的動能為32 J D．小球從A點運動到B點的過程中最小動能為6 J 【答案】AC 6．如圖9所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強電場，場強E＝4×103 N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.2 kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24 m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，滑塊帶電荷量q＝－5.0×10－4 C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0. 6，cos 37°＝0.8.求： 圖9 (1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大??； (2)滑塊在斜面上運動的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q. 【答案】(1)2.4 m/s　(2)1 m　0.96 J 【解析】(1)滑塊沿斜面滑下的過程中，受到的滑動摩擦力Ff＝μ(mg＋qE)cos 37°＝0.96 N - 8 - 專題十 氣體實驗定律綜合應(yīng)用 【專題解讀】 1..本專題是氣體實驗定律在玻璃管液封模型和汽缸活塞類模型中的應(yīng)用，高考在選考模塊中通常以計算題的形式命題． 2．學好本專題可以幫助同學們熟練的選取研究對象和狀態(tài)變化過程，掌握處理兩類模型問題的基本思路和方法． 3．本專題用到的相關(guān)知識和方法有：受力分析、壓強的求解方法、氣體實驗定律等． 考向一　玻璃管液封模型 1．三大氣體實驗定律 (1)玻意耳定律(等溫變化)：p1V1＝p2V2或pV＝C(常數(shù))． (2)查理定律(等容變化)：＝或＝C(常數(shù))． (3)蓋—呂薩克定律(等壓變化)：＝或＝C(常數(shù))． 2．利用氣體實驗定律及氣態(tài)方程解決問題的基本思路 3．玻璃管液封模型 求液柱封閉的氣體壓強時，一般以液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液體因重力產(chǎn)生的壓強大小為p＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度)； (2)不要漏掉大氣壓強，同時又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力； (3)有時可直接應(yīng)用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等； (4)當液體為水銀時，可靈活應(yīng)用壓強單位“cmHg”等，使計算過程簡捷． 【例1】　如圖1所示，一粗細均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長度為l＝10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h＝3.0 cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時將開關(guān)K關(guān)閉．已知大氣壓強p0＝75.0 cmHg. 圖1 (1)求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度； (2)此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長度． 【答案】(1)12.0 cm　(2)13.2 cm 方法總結(jié) 氣體實驗定律的應(yīng)用技巧 1．用氣體實驗定律解題的關(guān)鍵是恰當?shù)剡x取研究對象(必須是一定質(zhì)量的氣體)，搞清氣體初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量，正確判斷出氣體狀態(tài)變化的過程是屬于等溫、等壓還是等容過程，然后列方程求解． 2．分析氣體狀態(tài)變化過程的特征要注意以下兩個方面：一是根據(jù)題目的條件進行論證(比如從力學的角度分析壓強的情況，判斷是否屬于等壓過程)；二是注意挖掘題目的隱含條件(比如緩慢壓縮導熱良好的汽缸中的氣體，意味著氣體溫度與環(huán)境溫度保持相等)． 階梯練習 1．如圖2所示，一細U型管兩端開口，用兩段水銀柱封閉了一段空氣柱在管的底部，初始狀態(tài)時氣體溫度為280 K，管的各部分尺寸如圖所示，圖中封閉空氣柱長度L1＝20 cm.其余部分長度分別為L2＝15 cm，L3＝10 cm， h1＝4 cm，h2＝20 cm；現(xiàn)使氣體溫度緩慢升高，取大氣壓強為p0＝76 cmHg，求： 圖2 (1)氣體溫度升高到多少時右側(cè)水銀柱開始全部進入豎直管； (2)氣體溫度升高到多少時右側(cè)水銀柱與管口相平． 【答案】(1)630 K　(2)787.5 K 2．在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強大于氣泡表面外側(cè)水的壓強，兩壓強差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升．已知大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2. (1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強差； (2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值． 【答案】(1)28 Pa　(2) 考向二　汽缸活塞類模型 1．解題思路 (1)弄清題意，確定研究對象，一般地說，研究對象分兩類：一類是熱學研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))． (2)分析清楚題目所述的物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實驗定律列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律列出方程． (3)注意挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程． (4)多個方程聯(lián)立求解．對求解的結(jié)果注意檢驗它們的合理性． 2．常見類型 (1)氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需綜合應(yīng)用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題． (2)氣體系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題． (3)封閉氣體的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可根據(jù)相應(yīng)的守恒定律解題． (4)兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解． 說明　當選擇力學研究對象進行分析時，研究對象的選取并不唯一，可以靈活地選整體或部分為研究對象進行受力分析，列出平衡方程或動力學方程． 【例2】　如圖3所示，一開口向上豎直放置于水平面的導熱汽缸，活塞面積S＝0.02 m2，開始時活塞距缸底0.4 m，缸內(nèi)氣體溫度為400 K．現(xiàn)使外界環(huán)境溫度緩慢降低至某一溫度，此過程中氣體放出熱量900 J，內(nèi)能減少了700 J．不計活塞的質(zhì)量及活塞與汽缸間的摩擦，外界大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，在此過程中，求： 圖3 (1)外界對氣體做的功W； (2)活塞下降的高度； (3)末狀態(tài)氣體的溫度． 【答案】(1)200 J　(2)0.1 m　(3)300 K (3)氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律＝ 代入數(shù)據(jù)：＝ 解得：T2＝300 K. 方法總結(jié) 多系統(tǒng)問題的處理技巧 多個系統(tǒng)相互聯(lián)系的定質(zhì)量氣體問題，往往以壓強建立起系統(tǒng)間的關(guān)系，各系統(tǒng)獨立進行狀態(tài)分析，要確定每個研究對象的變化性質(zhì)，分別應(yīng)用相應(yīng)的實驗定律，并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)，若活塞可自由移動，一般要根據(jù)活塞平衡確定兩部分氣體的壓強關(guān)系． 階梯練習 3．如圖4所示，導熱性能極好的汽缸，高為L＝1.0 m，開口向上固定在水平面上，汽缸中有橫截面積為S＝100 cm2、質(zhì)量為m＝20 kg的光滑活塞，活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)．當外界溫度為t＝27 ℃、大氣壓為p0＝1.0×105 Pa時，氣柱高度為l＝0.80 m，汽缸和活塞的厚度均可忽略不計，取g＝10 m/s2，求： (1)如果氣體溫度保持不變，將活塞緩慢拉至汽缸頂端，在頂端處，豎直拉力F為多大； (2)如果僅因為環(huán)境溫度緩慢升高導致活塞上升，當活塞上升到汽缸頂端時，環(huán)境溫度為多少攝氏度． 【答案】(1)240 N　(2)102 ℃ (2)由蓋—呂薩克定律得 ＝ 代入數(shù)據(jù)解得t＝102 ℃. 變質(zhì)量氣體問題的分析技巧 分析變質(zhì)量氣體問題時，要通過巧妙地選擇研究對象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題，用氣體實驗定律求解． 1．打氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體作為研究對象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題． 2．抽氣問題：將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可以看成是等溫膨脹過程． 3．灌氣問題：把大容器中的剩余氣體和多個小容器中的氣體整體作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題． 4．漏氣問題：選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對象，便可使問題變成一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化，可用理想氣體的狀態(tài)方程求解． 【例4】某自行車輪胎的容積為V，里面已有壓強為p0的空氣，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看作理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同、壓強也是p0、體積為________的空氣． A.V B.V C．(－1)V D．(＋1)V 【答案】C 【解析】設(shè)充入氣體體積為V0，根據(jù)玻意耳定律可得p0(V＋V0)＝pV，解得V0＝(－1)V，C項正確． 【例5】如圖5所示，一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0.開始時內(nèi)部封閉氣體的壓強為p0，經(jīng)過太陽暴曬，氣體溫度由T0＝300 K升至T1＝350 K. 圖5 (1)求此時氣體的壓強； (2)保持T1＝350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0.求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值． 【答案】(1)p0　(2) 8