高中物理动态分析

难点22物理动态问题分析描述物理现象的各物理量之间常存在着相互依赖、相互制约的关系，当其中某个物理量变化时，其他物理量也将按照物理规律发生变化，许多命题以此设计情景要求对这种变化进行分析、讨论，即物理动态问题.该类问题集中考查考生慎密的逻辑推理能力和综合分析能力，是历届高考的热点问题和难点问题.●难点磁场1.（★★★★）一点光源S放在平面镜前，平面镜不动，如图22-1所示，S以速度v沿OS方向向左平移，则光源S在镜中的像将A.以速率2v平行于OS向右运动B.以速率v垂直于OS向下运动C.以速率v沿与镜面垂直的方向向S运动D.以速率v向O点运动2.（★★★★）（2002全国理综）在如图22-2所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时A.I变大，U变小B.I变大，U变大C.I变小，U变大D.I变小，U变小●案例探究［例1］（★★★）如图22-3所示，质量为m的球放在倾角为θ的光滑斜面上，试分析挡板AO与斜面间的倾角α多大时，AO所受压力最小？命题意图：考查分析推理能力及运用数学知识处理物理问题的能力.B级要求.错解分析：部分考生不进行推理凭主观臆断，得出挡板处于竖直状态所受压力最小的错误结论.还有部分考生思维不灵活，不采用“图解法”而采用“正交分解法”，陷入繁琐的计算和推理，往往由于计算过程出错，导致错误结果.解题方法与技巧：以球为研究对象，球所受重力mg产生的效果有两个：对斜面产生了压力FN1，对挡板产生了压力FN2，根据重力产生的效果将重力分解，如图22-3所示，当挡板与斜面的夹角α由图示位置变化时，FN1大小改变，但方向不变，始终与斜面垂直；FN2的大小、方向均改变（图22-3中画出的一系列虚线表示变化的FN2）.由图可看出，当FN2与FN1垂直即α=90°时，挡板AO所受压力最小，最小压力FN2min=mgsinθ.［例2］（★★★★）如图22-4所示，当滑动变阻器滑动触点向b移动时A.电压表的读数增大，电流表的读数减小B.电压表和电流表的读数都增大C.电压表和电流表的读数都减小D.电压表的读数减小，电流表的读数增大命题意图：考查推理能力及综合分析能力.B级要求.错解分析：不能从电路局部阻值的变化推理至整体电路电流及路端电压变化.进而根据欧姆定律判断○V○A示数变化.仅从表现凭直觉作出判断：R3↓○A↑,R总↓,○V↓.解题方法与技巧：先分析由于滑动触点b移动时，所引起的一系列相关量的变化：滑动图22-1图22-2图22-3图22-4触点向b移动：R3增大，R2与R3并联电阻R23=3232RRRR增大，故外电路总电阻R外=R1+R23增大，由闭合电路欧姆定律知电路总电流I总=外RrE减小，路端电压U端=E-I总r增大；所以○V读数增大.I总减小，R1两端电压U1=I总R1减小，故R3、R2两端电压U23=U端-U1增大，通过R2的电流I2=223RU增大，由并联电路特点知：通过R3电流：I3=I总-I2减小，故○A读数减小，选项A正确.［例3］（★★★★★）如图22-5所示，在电场强度E=5N/C的匀强电场和磁感应强度B=2T的匀强磁场中，沿平行于电场、垂直于磁场方向放一长绝缘杆，杆上套一个质量为m=10-4kg，带电量q=2×10-4C的小球，小球与杆间的动摩擦因数μ=0.2，小球从静止开始沿杆运动的加速度和速度各怎样变化？命题意图：考查综合分析及推理能力，B级要求.错解分析：考生往往不能沿各物理量先后的变化顺序理顺各量制约关系，或者找不到物理过程中的突变点（即临界状态）无法将过程分段逐段分析推理，列出方程.解题方法与技巧：带电小球在竖直方向上受力平衡，开始沿水平方向运动的瞬间加速度：a1=mmgqE)(=8m/s2小球开始运动后加速度：a2=［qE-μ(mg-qvB)］/m,由于小球做加速运动，洛伦兹力F磁增大，摩擦力Ff逐渐减小，当mg=F磁时，Ff=0，加速度最大，其最大值为：a3=mqE=10m/s2.随着速度v的增大，F磁＞mg,杆对球的弹力N改变方向，又有摩擦力作用，其加速度:a4=［qE-μ(qvB-mg)］/m.可见Ff随v的增大而增大，a4逐渐减小.当Ff=F电时，加速度a5=0,此时速度最大，此后做匀速运动.由qE=μ(qvB-mg)解得v=15m/s.结论：小球沿杆运动的加速度由8m/s2逐渐增大到10m/s2,接着又逐渐减小到零，最后以15m/s的速度做匀速运动.●锦囊妙计物理动态命题能够突出考查考生综合分析、严密推理、灵活运用所学知识解决实际问题的综合能力，充分暴露考生思维的深刻性、全面性等品质，是高考突出能力考查的命题设计方向之一.突破该类命题的关键在于首先区分出变量和不变量，挖掘变量间的相互依赖相互制约关系；其次通过统筹分析，依据物理规律判断预测变量的变化趋势，进而找出解题思路.一般来讲，（1）对于静力学动态问题（例1），宜采用“矢量图解法”，将某一力据其作用效果分解，构建示意图，将各力之间的依赖、制约关系直观形象地体现出来，达到简洁迅速的判断目的.（2）对于直流电路动态问题（例2），宜采用“结构分析法”，沿“局部→整体→局部”的思维路径，先分析局部电阻变化，根据全电路欧姆定律判断整体总电流及路端电压的变化，再根据串并联电路特点推理判定某局部电压、电流的变化情况，进而得出结论.（3）对于动力学类动态问题（例3）及成像类动态问题宜采用“逐段分析法”及“临界分图22-5析法”.其基本思路为：①深入分析物理过程；②挖掘物理过程中的临界状态及临界条件，将过程分为不同阶段；③明确不同阶段的变化量与不变量；④结合物理规律依物理量的变化先后进行逻辑推理或计算，得出结论.●歼灭难点训练1.（★★★）如图22-6所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中A.小球对木板的正压力逐渐增大B.小球对墙的压力逐渐减小C.小球对木板的正压力对轴O的力矩逐渐减小D.木板对小球的弹力不可能小于小球的重力2.（★★★★）如图22-7所示，已知L1、L2是完全相同的两灯泡，试分析当滑线变阻器的滑动触头P从最上端A向下滑动时，电流表○A电压表○V的示数变化及两灯的明暗变化情况.3.（★★★★★）如图22-8所示，水平传送带AB=5m,以v=4m/s匀速运动，一小物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.2.（1）将小物体轻轻放于A点，求物体从A点沿传送带到B点所用时间t.（2）若小物体以水平向右初速度v0=4.4m/s冲上A点，求t.（3）若小物体以水平向左初速度v0=3m/s冲上B点，它能否被传到A点？若能，求从B点到A点的时间.若不能，它能否返回B点？若能，求它返回B点的时间.（4）若小物体以水平向左的速度v0=4.4m/s冲上B点呢？4.（★★★★★）如图22-9所示，正交的电磁场方向均在水平方向上，电场强度为E，磁感应强度为B，质量为m、带电量为q的小球与水平桌面间的动摩擦因数为μ，已知qE＞μmg，当小球由静止释放后，求小球的最大速度？（桌面绝缘且足够大）.5.（★★★★★）焦距为f的凸透镜，主轴和水平的x轴重合，x轴上一光点位于透镜的左侧，光点到透镜的距离大于f而小于2f，若将此透境沿x轴向右平移2f的距离，则在此过程中，光点经透镜所成的像将A.一直向右移动B.一直向左移动C.先向左移动，接着向右移动D.先向右移动，接着向左移动难点22物理动态问题分析［难点磁场］1.D2.D［歼灭难点训练］1.BCD2.○A示数先减小后增大，○V先增大后减小，L1一直变暗，L2一直变亮.3.（1）2.25s（2）1.24s（3）不能传到A点；能返回B点，t=3s（4）t=4.41s4.提示：由能量守恒定律有：qEvmt-μ(qvmB+mg)vmt=0vm=BE-qBmg5.C图22-6图22-7图22-8图22-9