賈方征

與2008年全國(guó)理綜I卷相比,2009年的物理試題具有整體平穩(wěn),重視雙基考查,突出能力考核,傳承常規(guī)與經(jīng)典,力求創(chuàng)新與變化,總體難度加大,密切聯(lián)系實(shí)際,數(shù)學(xué)運(yùn)算要求高等特點(diǎn)。

1 立足基礎(chǔ),注重基本概念與規(guī)律的考查

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

第18題 如圖1所示,一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱,O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn),且OM=MN。P點(diǎn)在y軸右側(cè),MP⊥ON。則( )

A.M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高

B.將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn),電場(chǎng)力做正功

C.M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

D.在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子,該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動(dòng)

解析 作出過M點(diǎn)的等勢(shì)線,P在該等勢(shì)線上方,A正確;O點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì),負(fù)電荷從O移動(dòng)到P點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,B錯(cuò)誤;沿y方向場(chǎng)強(qiáng)由大變小,故O、M兩點(diǎn)間電勢(shì)差大于M、N兩點(diǎn)間電勢(shì)差,C錯(cuò);由圖示知釋放正電粒子會(huì)沿y軸做直線運(yùn)動(dòng),D正確。故選項(xiàng)AD正確。

評(píng)點(diǎn) 本題考查電場(chǎng)的力與能的性質(zhì),涉及場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)線等基本概念,及電場(chǎng)力做功、帶電粒子運(yùn)動(dòng)等基本規(guī)律。

第21題 質(zhì)量為M的物塊以速度V運(yùn)動(dòng),與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰,碰撞后兩者的動(dòng)量正好相等。兩者質(zhì)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(dòng)能不增加:12MV²≥(MV/2)22M+(MV/2)22m,可解得1≤Mm≤3,故A、B選項(xiàng)正確。

評(píng)點(diǎn) 本題屬兩體碰后可能性問題,考查碰撞中動(dòng)量守恒、能量關(guān)系、及碰后運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系等規(guī)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(duì)力學(xué)、電磁學(xué)的精典運(yùn)動(dòng)模型的考查,強(qiáng)調(diào)對(duì)物理過程與方法的考核,突出對(duì)分析能力、推理能力、綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題能力的考查,是今年計(jì)算題的最大亮點(diǎn),也是新課程理念的最大體現(xiàn)。

第25題 如圖2所示,傾角為θ的斜面上靜止放置三個(gè)質(zhì)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(yùn)動(dòng)。整個(gè)過程中工人的推力不變,最后恰好能推著三個(gè)木箱勻速上滑。已知木箱與斜面間的動(dòng)摩擦因素為μ,重力加速度為g。設(shè)碰撞時(shí)間極短,求

(1)工人的推力?

(2)三個(gè)木箱勻速運(yùn)動(dòng)的速度?

(3)在第一次碰撞中損失的機(jī)械能?

解析 (1)設(shè)推力為F,最后恰好推三個(gè)木箱勻速上滑:

F=3mgsinθ+f=3mg(sinθ+μcosθ)①

(2)設(shè)第一次碰撞前瞬間木箱速度為v1,由動(dòng)能定理可得:

Fl-(mgsinθ+μmgcosθ)l=12mv12②

設(shè)碰撞后兩木箱的速度為v2,有動(dòng)量守恒定律得:

mv1=2mv2③

設(shè)兩木箱再次碰撞前瞬間速度為v3,由動(dòng)能定理可得:

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

設(shè)碰撞后三個(gè)木箱一起運(yùn)動(dòng)的速度為v4,由動(dòng)量守恒得:

2mv3=3mv4⑤

聯(lián)解以上各式可得:

v4=232gl(sinθ+μcosθ)⑥

(3)設(shè)在第一次碰撞中損失的機(jī)械能為ΔE,則有:

ΔE=12mv12-12?2mv22⑦

聯(lián)解①②③⑦式可得:

ΔE=mgl(sinθ+μcosθ)⑧

評(píng)點(diǎn) 本題屬于典型的多物體、多過程碰撞問題,考查了功、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、能量守恒、受力平衡等,較全面地考查了學(xué)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(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于xy平面向外。P是y軸上距原點(diǎn)為h的一點(diǎn),N0為x軸上距原點(diǎn)為a的一點(diǎn)。A是一塊平行于x軸的擋板,與x軸的距離為h2,A的中點(diǎn)在y軸上,長(zhǎng)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(zhì)量為m,電荷量為q(q>0)的粒子從P點(diǎn)瞄準(zhǔn)N0點(diǎn)入射,最后又通過P點(diǎn)。不計(jì)重力,求粒子入射速度的所有可能值。

解析 如圖4所示,設(shè)粒子的入射速度為v,第一次射出磁場(chǎng)的點(diǎn)為N0′,與板碰撞后再次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置為N1。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R,則有:R=mvqB①

因粒子速率不變,每次進(jìn)入磁場(chǎng)與射出磁場(chǎng)位置點(diǎn)之間的距離x1=N0′N0保持不變,另設(shè)∠PN0O=θ,則有:x1=2Rsinθ②

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

x2=a③

設(shè)粒子最終離開磁場(chǎng)時(shí),與擋板相碰n次(n=0,1,2……)。若粒子能回到P點(diǎn),由對(duì)稱性,出射點(diǎn)的x坐標(biāo)應(yīng)為-a,即:

(n+1)x1-nx2=2a④

由③④得:x1=n+2n+1 a⑤

若粒子與擋板發(fā)生碰撞,有:

x1-x2>14a⑥

聯(lián)立③④⑥得:n<3⑦

聯(lián)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(píng)點(diǎn) 本問題涉及帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)與碰撞反彈等物理模型,亮點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)情景的多樣性與問題答案的開放性,難點(diǎn)是學(xué)生應(yīng)具備很強(qiáng)的空間想像能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力。畫出規(guī)范的運(yùn)動(dòng)軌跡圖,明確射入磁場(chǎng)與射出磁場(chǎng)位置點(diǎn)的幾何關(guān)系,是成功解答的關(guān)鍵。

3 體現(xiàn)創(chuàng)新,注重課標(biāo)思想與理念的考查

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

第23題 某同學(xué)為了探究物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示。長(zhǎng)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(biāo)出A、B兩點(diǎn),B點(diǎn)處放置一光電門,用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)擋光的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①用游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的擋光長(zhǎng)度d,用天平測(cè)量滑塊的質(zhì)量m;

②用直尺測(cè)量AB之間的距離s,A點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h1,B點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h2;

③將滑塊從A點(diǎn)靜止釋放,由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間t;

④重復(fù)步驟③數(shù)次,并求擋光時(shí)間的平均值;

⑤利用所測(cè)數(shù)據(jù)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(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③④⑤,做出f-cosα關(guān)系曲線。

(1)用測(cè)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(shí)的速度v=__________;

③滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=__________;

④滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦阻力

f=__________。

(2)測(cè)量滑塊擋光長(zhǎng)度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖6所示,讀得d=______。

解析 (1)①cosα=1ss2-(h1-h2)2;②光電門測(cè)速原理是用極短時(shí)間的平均速度替代瞬時(shí)速度,v=d;③由速度位移關(guān)系式v2=2as,可算滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=d22s2;④由動(dòng)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(zhǎng)度d=3.62cm。

評(píng)點(diǎn) 本問題新穎點(diǎn)在于:一是用光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量速度;二是探究問題的角度廣泛,待測(cè)物理量很多,綜合性很強(qiáng)。

第24題 材料的電阻率ρ隨溫度變化的規(guī)律為ρ=ρ0(1+αt),其中α稱為電阻溫度系數(shù),ρ0是材料在t=0℃時(shí)的電阻率。在一定的溫度范圍內(nèi)α是與溫度無關(guān)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(shù);而某些非金屬如碳等則相反,具有負(fù)溫度系數(shù)。利用具有正負(fù)溫度系數(shù)的兩種材料的互補(bǔ)特性,可制成阻值在一定溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化的電阻。已知:在0℃時(shí),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(shù)為3.9×10-3℃-1,碳的電阻溫度系數(shù)為-5.0×10-4℃-1。將橫截面積相同的碳棒和銅棒串接成長(zhǎng)1.0m的導(dǎo)體,要求其電阻在0℃附近不隨溫度變化,求所需碳棒的長(zhǎng)度(忽略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化)。

解析 設(shè)所需碳棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,電阻率為ρ1,電阻溫度系數(shù)為α1;銅棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,電阻率為ρ2,電阻溫度系數(shù)為α2。兩者0℃時(shí)的電阻率分別為ρ10和ρ20,據(jù)題意有:

ρ1=ρ10(1+α1t),①

ρ2=ρ20(1+α2t),②

設(shè)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(shù)據(jù)可得

L1=3.8×10-8猰⑩

評(píng)點(diǎn) 本計(jì)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(shù)關(guān)系⑦式是關(guān)鍵,明確電阻R在0℃附近不隨溫度變化的含義是其難點(diǎn)所在。

(欄目編輯陳 潔)