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高中物理解题方法专题指导方法专题一：图像法解题一、方法简介 图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像，将物理量间的代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形像、简明的特点，来分析解决物理问题，由此达到化难为易、化繁为简的目的 高中物理学习中涉及大量的图像问题，运用图像解题是一种重要的解题方法在运用图像解题的过程中，如果能分析有关图像所表达的物理意义，抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点，常常就可以方便、简明、快捷地解题 二、典型应用1把握图像斜率的物理意义 在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度，在s-t图像中斜率表示物体运动的速度，在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻，不同的物理图像斜率的物理意义不同2抓住截距的隐含条件 图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方，常常是题目中的隐含条件例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中，根据得出的一组数据作出U-I图像，如图所示，由图像得出电池的电动势E=_ V，内电阻r=_ . 3挖掘交点的潜在含意 一般物理图像的交点都有潜在的物理含意，解题中往往又是一个重要的条件，需要我们多加关注如：两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”例2、A、B两汽车站相距60 km，从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车，行驶速度为60 kmh(1)如果在A站第一辆汽车开出时，B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站，问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出，要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多，那么B站汽车至少应在A站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出，那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例3、 如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的伏安特曲线，则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 v、100 W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v的电压上，设定值电阻的阻值不随温度而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大? 4明确面积的物理意义 利用图像的面积所代表的物理意义解题，往往带有一定的综合性，常和斜率的物理意义结合起来，其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的例4、在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32 J则在整个过程中，恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少? 5寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态，其临界条件常反映在图中，寻找图中的临界条件，可以使物理情景变得清晰例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A，相隔t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B，要使A、B能在空中相遇，则t应满足什么条件? 6把握图像的物理意义 例6、如图所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cms通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻t=0，在下列图线中，正确反映感应电流随时问变化规律的是( )三、针对训练( )1汽车甲沿着平直的公路以速度v0做匀速直线运动当它路过某处的同时，该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车根据上述的已知条件 A可求出乙车追上甲车时乙车的速度 B可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程 C可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间 D不能求出上述三者中任何一个( )2在有空气阻力的情况下，以初速v1竖直上抛一个物体，经过时间t1，到达最高点又经过时间t2，物体由最高点落回到抛出点，这时物体的速度为v2，则 Av2=v1, t2=t1 Bv2v1, t2t1 Cv2t1 Dv2v1, t2t1( )3、一颗速度较大的子弹，水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块，设木块对子弹的阻力恒定，则子弹入射速度增大时，下列说法正确的是A、木块获得的动能变大 B、木块获得的动能变小C、子弹穿过木块的时间变长 D、子弹穿过木块的时间不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地，并停止在B地A、B两地相距s，火车做加速运动时，其加速度最大为a1，做减速运动时，其加速度的绝对值最大为a2，由此可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为_.5、一质点沿x轴做直线运动，其中v随时间t的变化如图(a)所示，设t=0时，质点位于坐标原点O处试根据v-t图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出： (1)表示质点运动的加速度a随时间t变化关系的a-t图； (2)表示质点运动的位移x随时间t变化关系的x-t图 6、物体从某一高度由静止开始滑下，第一次经光滑斜面滑至底端时间为t1，第二次经过光滑曲面ACD滑至底端时间为t2，如图所示，设两次通过的路程相等，试比较t1与t2的大小关系 7、两光滑斜面高度相等，乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等，只是由两部分接成，如图所示将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放，不计在接头处的能量损失，问哪个先滑到底端? 8、A、B两点相距s，将s平分为n等份今让一物体(可视为质点)从A点由静止开始向B做加速运动，物体通过第一等份时的加速度为a，以后每过一个等分点，加速度都增加a/n，试求该物体到达B点的速度 9、质量m=1 kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上，在第1，3，5奇数秒内，给A施加同向的2 N的水平推力F，在2，4，6偶数秒内，不给施加力的作用，问经多少时间，A可完成s=100 m的位移 10、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比，当老鼠到达洞口的距离s1=1m的A点时，速度大小为v1=20cm/s，当老鼠到达洞口的距离s2=2m的A点时，速度大小为v2为多少？老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少？例题解析：例1.【解析】 电源的U-I图像是经常碰到的，由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V，图线与横轴的截距06 A是路端电压为080伏特时的电流，(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距06 A当作短路电流，而得出r=E/I短=2.5 的错误结论)故电源的内阻为:r=U/I=1.2.例2.【解析】 依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像，如图所示 从图中可一目了然地看出：(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时，B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点)，这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多，它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发，即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的st图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点)，所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出，则B站汽车的s-t图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t图线最多可有12个交点，所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车例3. 【解析】 由图线可知：当U=100 V， I=0.32 A, P=UI=1000.32=32 W;定值电阻的阻值R=100 由UL+UR=100 V，得：UL+100I=100 V, I=作该方程的图线(如图乙中直线)，它跟原图线的交点的坐标为：I1=0.29 A，UL1=7l V；此交点就是灯泡的工作点，故灯泡消耗的实际功率：PL1=I1UL120W. 例4. 【解析】这是一道较好的力学综合题，涉及运动、力、功能关系的问题粗看物理情景并不复杂，但题意直接给的条件不多，只能深挖题中隐含的条件下图表达出了整个物理过程，可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出，应用图像方法，简单、直观 作出速度一时间图像(如图a所示)，位移为速度图线与时间轴所夹的面积，依题意，总位移为零，即0AE的面积与EBC面积相等，由几何知识可知ADC的面积与ADB面积相等，故0AB的面积与DCB面积相等(如图b所示)即：（v12t0）= v2t0解得：v2=2v1由题意知, mv22=32J,故 mv12=8J,根据动能定理有 W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像，如图要A、B在空中相遇，必须使两者相对于抛出点的位移相等，即要求A、B图线必须相交，据此可从图中很快看出：物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇；物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇故要使A、B能在空中相遇，t应满足的条件为：2v0/gtt27乙图中小球先到底端8.vB=913.64 s 10. 10 cm/s ； 7.5s等效法一方法介绍 等效法是科学研究中常用的思维方法之一，它是从事物的等同效果这一基本点出发的，它可以把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理，其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度，它也是物理学研究的一种重要方法 用等效法研究问题时，并非指事物的各个方面效果都相同，而是强调某一方面的效果因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效在中学物理中，我们通常可以把所遇到的等效分为：物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等二典例分析 1物理量等效 在高中物理中，小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等；大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等，都涉及到物理量的等效如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去，可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷例l如图所示，ABCD为表示竖立放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点，而且把一质量m=100g、带电q=104C的小球，放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后，在轨道的内侧运动。（g=10m/s2）求： （1）它到达C点时的速度是多大？ （2）它到达C点时对轨道压力是多大？ （3）小球所能获得的最大动能是多少？2物理过程等效 对于有些复杂的物理过程，我们可以用一种或几种简单的物理过程来替代，这样能够简化、转换、分解复杂问题，能够更加明确研究对象的物理本质，以利于问题的顺利解决 高中物理中我们经常遇到此类问题，如运动学中的逆向思维、电荷在电场和磁场中的匀速圆周运动、平均值和有效值等例2如图所示，在竖直平面内，放置一个半径R很大的圆形光滑轨道，0为其最低点在0点附近P处放一质量为m的滑块，求由静止开始滑至0点时所需的最短时间 例3矩形裸导线框长边的长度为2l，短边的长度为l，在两个短边上均接有阻值为R的电阻，其余部分电阻均不计导线框的位置如图所示，线框内的磁场方向及分布情况如图，大小为一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良好起初导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB在沿x方向的外力F的作用下做速度为v的匀速运动.试求：（1）导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中外力F随时间t变化的规律；（2）导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中整个回路产生的热量FABOxyRR2lv3物理模型等效物理模型等效在物理学习中应用十分广泛，特别是力学中的很多模型可以直接应用到电磁学中去，如卫星模型、人船模型、子弹射木块模型、碰撞模型、弹簧振子模型等实际上，我们在学习新知识时，经常将新的问题与熟知的物理模型进行等效处理例4如图所示，R1、R2、R3为定值电阻，但阻值未知，Rx为电阻箱当Rx为Rx1=10 时，通过它的电流Ix1=l A；当Rx为Rx2=18 时，通过它的电流Ix2=0.6A则当Ix3=0.l A时，求电阻Rx3例5如图所示，倾角为=300，宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1 T、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上，用平行于导轨且功率恒为6 w的牵引力牵引一根质量m=0.2 kg，电阻R=1 放在导轨上的金属棒ab由静止沿导轨向上移动，当金属棒ab移动2.8 m时获得稳定速度，在此过程中金属棒产生的热量为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦，g取10 ms2)，求： (1)金属棒达到的稳定速度是多大? (2)金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少?三强化训练 ( ) 1 如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于一个交变的磁场中，磁感应强度的变化规律为。下列说法不正确的是A、线框中会产生方向不断变化的交变电流B、在时刻，线框中感应电流将达到最大值C、对应磁感应强度BB0的时刻，线框中感应电流也一定为零D、若只增大磁场交变频率，则线框中感应电流的频率也将同倍数增加，但有效值不变 ( ) 2如图所示电路中，电表均为理想的，电源电动势E恒定，内阻r=1，定值电阻R3=5。当电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等。则以下说法中正确的是A电阻R1、R2可能分别为4、5B电阻R1、R2可能分别为3、6C电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数D电键K断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流 表的示数变化量大小之比一定等于6 ( ) 3 一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为036。磁感应强度B随时间t的变化关系如图3.2.3所示，则线框中感应电流的有效值为A10-5A B10-5A C（/2） 10-5A D（3/2） 10-5A ( ) 4如图所示，DC是水平面，AB是斜面。初速为V0的物体从D点出发沿DBA滑到顶点A时速度刚好为零。如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑到点A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（已知物体与路面的动摩擦因数处处相同且不为零。）A.大于V0 B.等于V0 C.小于V0 D.处决于斜面的倾角 ( ) 5如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于AB面人射，在图示的出射光线中A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D.只能是4、6中的某一条 ( )6在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，两灯的阻值与电阻R的阻值相同，与A并联的电学元件M可能是电容器C，也可能是自感系数很大的而电阻可以忽略的线圈L，当开关S闭合瞬间，A、B两灯中的电流IA、IB与M的关系是 A若M是电容器C，则IAIB C若M是线圈L，则IA IB ( ) 7如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直。三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是 A三个线框同时落地 B三个线框中，A线框最早落地 C. B线框在C线框之后落地 DB线框和C线框在A线框之后同时落地( )8如右图所示，充电后的平行板电容器竖直放置，板间一带正电的绝缘球用绝缘细线悬挂于A板上端，若将小球和细线拉至水平位置，由静止释放后小球将向下摆动直至与A板发生碰撞，此过程细线始终处于伸直状态，则此过程中A小球电势能一直增加 B小球的动能一直增大C小球受细线的拉力一直在增大 D小球运动的向心加速度先增大后减小9在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线，线的一端系一质量为m，带电量为q的小球。当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度v0，使小球在水平面上开始运动。若v很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为_。10如图，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为，方向(静电力恒量为k)11如图所示，电阻R1=R2=8，R3=4，R4=0.5，电源电势E=0.5 V，内电阻r=0.5 ，求安培表A1和A2的示数各为多少?13一条长为L的细线上端固定在O点，下端系一个质量为m的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为E，方向水平向右，已知小球在B点时平衡，细线与竖直线的夹角为，如图所示，求： (1)当悬线与竖直方向的夹角为多大时，才能使小球由静止释放后，细线到竖直位置时，小球速度恰好为零? (2)当细线与竖直方向成角时，至少要给小球一个多大的冲量，才能使小球在图示的竖直平面内做完整的圆周运动?例题解析：例1.【解析】（1）、（2）设：小球在C点的速度大小是Vc，对轨道的压力大小为NC，则对于小球由AC的过程中，应用动能定律列出：在C点的圆轨道径向应用牛顿第二定律，有：解得：（3）mg=qE=1N 合场的方向垂直于B、C点的连线BC 合场势能最低的点在BC 的中点D如图：小球的最大能动EKM： 例2【解析】滑块做复杂的变速曲线运动，故用牛顿定律、动量定理等方法都难以求解，但我们通过仔细的分析发现，滑块的受力、运动特征与单摆相同，因此滑块的运动可等效为单摆的运动，这样，我们便可迅速地求出滑块从P点到0点的最短时间为 由此可知，等效法是在效果相同的条件下，将复杂的状态或运动过程合理地转化成简单的状态或过程的一种思维方法例3【解析】（1）在t时刻AB棒的坐标为 1分感应电动势 1分回路总电阻 1分回路感应电流 2分棒匀速运动时有F=F安=Bil解得： 2分（2）导体棒AB在切割磁感线的过程中产生半个周期的正弦交流电感应电动势的有效值为 2分回路产生的电热 1分通电时间 1分联立解得 2分例4【解析】 电源电动势E、内电阻r、电阻Rl、R2、R3均未知，按题目给的电路模型列式求解，显然方程数少于未知量数，于是可采取变换电路结构的方法 将图所示的虚线框内电路看成新的电源，则等效电路如右图所示，电源的电动势为E，内电阻为r根据电学知识，新电路不改变Rx和Ix的对应关系，有例5【解析】此题只要将汽车以恒定功率运动的模型，用于电磁感应现象中，将思维转换过来，问题就不难求解 (1)金属棒在功率恒定的牵引力作用下沿导轨向上运动，金属棒切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，ab棒受安培力方向沿导轨向下，由P=Fv可知，随着棒速度增加，牵引力将减小，安培力增大，棒的加速度减小，稳定时有：牵引力等于安培力和棒重力沿导轨向下的分力之和，在导轨平面内，有 强化训练参考答案：1. D2. ACD3.析与解：交流电的有效值是利用与直流电有相同的热效应来定义的：Q=I2Rt。 因此我们只要按图算出在一个周期内，两段时间内的热量的平均值，再开平就可以了。由图与题目条件可知，线框的感应电动势在前3s为7.210-6V，感应电流为210-5A；后2s内的感应电流为310-5A，在一个周期5s内，电流平方的平均值为（12+18）A2/5，开平方即得电流的有效值等于10-5A，答案为B。4.析与解：我们在平时练习中已经做过这样的题目，如果物体与（水平与倾斜）路面的动摩擦因数处处相同且不为零，则物体从D点出发先后经过平面与斜面到A达点的全过程中克服摩擦力所做的功，都等于物体从D点出发直接到达O点克服摩擦力所做的功，因此本题答案选B。5.析与解：在两块玻璃直角三棱镜之间的未知透明介质可以视为另一种玻璃材料制作的平行玻璃砖，细光束O通过第一块玻璃直角三棱镜过程中仍垂直于AB面，而光线通过上述平行玻璃砖会发生平行侧移，因此光束通过第二块玻璃直角三棱镜仍垂直于AB面，所以最后的出射光线也与AB面垂直，即可能是4、5、6光线，选B。 6.AD 7.BD 8 9，水平向左(或垂直薄板向左)10.(1)b (2)电流表A示数仍为I，读出此时电阻箱读数R1 (3)R1 (4)开关 S先接“1”时： 开关S接“2”时：11. A A12. 【解析】半径为r的小圆孔带电量为，由于挖去圆孔前点电荷q受力为零，即小圆孔所带电量与点电荷q的库仑力和绝缘球壳上余下部分与点电荷q的库仑力大小相等、方向相反，因此挖去圆孔后，置于球心的点电荷所受到的库仑力的大小即为小圆孔上电荷与点电荷q之间的库仑力的大小，其方向由球心指向小孔中心 本题将挖去的小圆孔看成是一个小圆面，然后根据单位面积上的电荷量计算小圆面的带电量，并且将小圆面看成点电荷是等效；挖去小圆孔后，剩余电荷对q的作用力大小等于小圆孔电荷对q的作用大小也是等效13. (1) (2)14.解析：本题的常规思路是利用法拉第电磁感应定律E感=/t,写出的瞬时表达式，再把对时间t进行求导。但在高中阶段的教学中，并未涉及这方面的知识，因此不少同学拿到此题后感觉无从下手。我们写出磁通量的瞬时表达式： = BS = B0a2sin(2t / T )，可以发现，这种磁通量的变化过程与线圈在磁场中饶垂直于磁场的轴匀速转动时磁通量的变化过程相同，因此可以把本题所涉及的变化过程等效为：一个面积为a2的正方形线框在磁感应强度为B0的匀强磁场中饶垂直于磁场的轴以角速度=2 / T作匀速转动，线圈中将产生交流电，则感应电动势的最大值为：Em=B0S= B0a2 2 / T= 2B0a2/T 。极端法专题一、方法简介通常情况下，由于物理问题涉及的因素众多、过程复杂，很难直接把握其变化规律进而对其做出准确的判断但我们若将问题推到极端状态、极端条件或特殊状态下进行分析，却可以很快得出结论像这样将问题从一般状态推到特殊状态进行分析处理的解题方法就是极端法极端法在进行某些物理过程的分析时，具有独特作用，恰当应用极端法能提高解题效率，使问题化难为易，化繁为简，思路灵活，判断准确用极端法分析问题，关键在于是将问题推向什么极端，采用什么方法处理具体来说，首先要求待分析的问题有“极端”的存在，然后从极端状态出发，回过头来再去分析待分析问题的变化规律其实质是将物理过程的变化推到极端，使其变化关系变得明显，以实现对问题的快速判断通常可采用极端值、极端过程、特殊值、函数求极值等方法二、典例分析1极端值法对于所考虑的物理问题，从它所能取的最大值或最小值方面进行分析，将最大值或最小值代入相应的表达式，从而得到所需的结论【例1】如图所示，电源内阻不能忽略，R110，R28，当开关扳到位置1时，电流表的示数为0.2A；当开关扳到位置2时，电流表的示数可能是（）A0.27A B0.24AC0.21A D0.18A2极端过程法有些问题，对一般的过程分析求解难度很大，甚至中学阶段暂时无法求出，可以把研究过程推向极端情况来加以考察分析，往往能很快得出结论【例2】两个光滑斜面，高度和斜面的总长度都相等，如图所示，两个相同的小球，同时由两个斜面顶端由静止开始释放，不计拐角处能量损失，则两球谁先到达底端？3特殊值法有些问题直接计算可能非常繁琐，但由于物理过程变化的有规律性，此时若取一个特殊值代入，得到的结论也应该是满足的，这种方法尤其适用于选择题的快速求解【例3】如图所示，质量为M的气球载有质量为m的沙袋，以加速度a上升，当将体积可忽略的沙袋抛出后，气球上升的加速度将变为（）A. B. C D4函数求极值法高考中对运用数学工具解决物理问题的要求越来越高，其中运用函数知识解决极值问题是常常遇到的数学上求极值的方法通常有：利用二次函数求极值、利用不等式求极值、利用判别式求极值、利用三角函数求极值等ABPMNvBab【例4】巡航快艇A从港口P出发拦截正以速度VB沿直线MN航行的船B，港口P与B船航线MN的垂直距离为a，A艇启航时B船离港口的距离为b(ba)，如图所示如果略去A艇启动时的加速过程，认为它始终做匀速运动，试求A艇能拦住B船所需的最小速率【例5】如图所示，一辆有四分之一圆弧的小车停在不光滑的水平地面上，质量为m的小球从静止开始由车的顶端无摩擦滑下，且小车始终保持静止状态.试分析：当小球运动到什么位置时，地面对小车的静摩擦力最大?最大值为多少?例6. 如图所示，电源电动势E=12 V，内阻r=0.5，Rl=2，R2=3，滑动变阻器的总电阻Ro=5，试分析：在滑动片K从a端移至b端的过程中，电流表A的示数如何变化? 强化训练( )1竖直向上的物体，初速与返回原地时的末速度大小之比为k，若在运动过程中空气阻力大小不变，则空气阻力与重力的大小之比为Ak B1/k C(k2-1)/( k2+1) D(k2+1)/( k2-1) （ ）2电容器C1、C2和可变电阻器R1、R2以及电源连接成如图所示的电路当R1的滑动触头在图示位置时，C1、C2的电量相等要使C1的电量大于C2的电量，应A增大R2 B减小R2C将R1的滑动触头向A端移动 D将R1的滑动触头向B端滑动 3如图所示，倾角为的斜面上方有一点O，在O点放一至斜面的光滑直轨道，要求一质点从O点沿直轨道到达斜面P点的时间最短求该直轨道与竖直方向的夹角4从底角为的斜面顶端，以初速度v0水平抛出一小球，不计空气阻力，若斜面足够长，如图所示，则小球抛出后，离开斜面的最大距离H为多少？5质量为10kg的木箱置于水平地面上如图所示，它与地面之间的动摩擦因数，受到一个与水平方向成角斜向上的拉力F，为使木箱做匀速直线运动，拉力F的最小值是多大？ g=10m/s26质量相同的A、B两球，由长度为L的轻质杆相连，如图所示放置在墙角，各接触面均光滑初始时，杆与地面夹角为，现由静止释放，求杆滑至与水平方向与多大角度时，A球脱离墙面？7如图所示，在直角坐标系的第二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为0.1 T，在y轴的正半轴上竖有一挡板，板足够长，挡板平面垂直于纸面。在P(-4，1)点有一粒子放射源，能连续地向各个方向放射出速率相同的同种带正电粒子，粒子的质量m=1.0106kg，带电荷量为q=+1105 C，不计粒子重力，求(结果保留两位有效数字)：(1)要使粒子能够击中挡板，粒子的速度至少为多大?(2)若粒子的速度大小为3 m/s，求粒子击中挡板的最高点距0点的距离。例题解析：例1【解析】开关S分别扳到位置1和2时，根据闭合电路欧姆定律可得，所以有虽然电源内阻R的数值未知，但其取值范围尽然是，所以，当R0时，I20.25A；当R时，I20.2A故电流表示数的变化范围是0.2AI20.25A本题的正确选项是BC例2【解析】甲图中小球滑到斜面底端的时间很容易求出设斜面高度为h，长度为L，斜面的倾角为则由、解得乙图中小球滑到斜面底端的时间很难直接计算可将乙图做极端处理：先让小球竖直向下运动，然后再水平运动，易解得这种运动过程中小球运动的时间为所以，乙图中小球先到达斜面底端当然本题也可以用v-t图像法判断出二者的时间关系例3【解析】本题可以根据牛顿运动定律列方程求解但如果我们考虑极端情况，将抛出的沙袋质量m认为是零，代入四个选项之中，得到的加速度应该为a，而满足这一情况的只有A选项所以本题的正确答案是A例4【解析】设A艇能拦住B船所需的最小速率为vA，且A艇在C处拦截住B船，则航行方向为PC，如图所示在BAC中，由正弦定理而，所以有由上式可知，当时，vB最小，且最小值为例5【解析】设圆弧半径为R，当小球运动到重力与半径夹角为q时，速度为v.根据机械能守恒定律和牛顿第二定律有:mv2/2=mgRcosq N-mgcosq=mv2/R 解得小球对小车的压力为:N=3mgcosq 其水平分量为Nx=3mgcosqsinq=3mgsin2q/2 根据平衡条件，地面对小车的静摩擦力水平向右，大小为：f=Nx=3mgsin2q/2 可以看出：当sin2q=1,即q=45时，地面对车的静摩擦力最大，其值为fmax=3mg/2例6【解析】4AI5.7A强化训练参考答案：1.C 2.D 3. 4. 5.F=50N 6. 7.(1)2.17 ms (2)3.83 m(1)当粒子恰好能击中挡板时，其运动轨迹如下图(1)所示，由几何关系得R2=(4-R)2 + (R -1)2， 解得R=5-2m(R=5+2m舍去)。据Bqv=得2.17ms，即粒子的速度至少为217 ms时，才能击中挡板。 (2)当v=3 ms时，粒子的轨道半径为R=3 m。 当粒子击中挡板的位置最高时，其轨迹如图(2)所示，则击中的最高位置离坐标原点的距离：H=1+h，而，得H=l m+2m3.83 m。对称法一方法介绍由于物质世界存在某些对称性，使得物理学理论也具有相应的对称性，从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中应用这种对称性不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题，这种思维方法在物理学中称为对称法.物理中对称现象比比皆是，对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物像等等一般情况下，对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等用对称性解题的关键是敏锐地抓住事物在某一方面的对称性，这些对称性往往就是通往答案的捷径,利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，出奇制胜，快速简便地求解问题二典例分析例1 如图所示，轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与木块B相连，木块A放在木块B上，两木块质量均为m , 在木块A上施有竖直向下的力F,整个装置处于静止状态。（1）突然将力F撤去，若运动中A、B不分离，则A、B共同运动到最高点时，B对A的弹力有多大? (2)要使A、B不分离，力F应满足什么条件?例2.如图甲所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强为E，在圆周平面内，将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达c点时小球的动能最大已知cab=300，若不计重力和空气阻力，试求：(1)电场方向与直径ab间的夹角；(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,小球恰好能落在c点，则初动能为多少?例3.如图所示，正方形匀强磁场磁区边界长为a，由光滑绝缘壁围成质量为m、电量为q的带正电的粒子垂直于磁场方向和边界，从下边界的正中央的A孔射人磁区中，粒子和壁碰撞时无能量和电量损失，不计重力和碰壁时间，设磁感应强度的大小为B，粒子在磁场中运动半径小于a，欲使粒子仍能从A孔射出，粒子的入射速度应多大?在磁场中的运动时间是多少?并在下面框中画出轨迹图例4.如上图甲所示，在半径为r的圆柱形区域内，充满与圆柱轴线平行的匀强磁场，一长为r的金属棒MN与磁场方向垂直地放在磁场区域内, 棒的端点MN恰在磁场边界的圆周上，已知磁感应强度B随时间均匀变化，其变化率为k，求MN中产生的电动势为多大?三强化训练( )1.如图所示，相对的两个斜面，倾角分别为370和530，在顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在足够长的斜面上若不计空气阻力，则A、B两个小球在空中运动的时间之比(sin 3700.6，COS 5300.8) A1:l B4:3 C.16:9 D9:1( )2.如图所示，两块相同的竖直木板A、B之间有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，设所有接触面间的动摩擦系数为，则第二块砖对第三块砖的摩擦力的大小为 A0 B mg CF D2mg3.如上图所示，一块均匀的半圆形薄电阻合金片，将它按图甲方式接在电极A、B之间，其电阻为R，将它按图乙方式接在电极C、D之间，求其电阻值(电极电阻忽略不计)4.沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A，抛出点离水平地面的高度为h，距离墙壁的水平距离为s，小球与墙壁发生弹性碰撞后，落在水平地面上，落地点距墙壁的水平距离为2s，如图a所示求小球抛出时的初速度. 5.如图所示，在空间中的A、B两点固定着一对等量正点电荷，有一带电微粒在它们产生的电场中运动，设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用，带电微粒在电场中所做的运动可能是：A.匀变速直线运动、B匀速圆周运动、C类似平抛运动、D机械振动 现有某同学分析如下：带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类似平抛运动，因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用，所以A、C是错误的，也不可能做匀速圆周运动，因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力，图示中两点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力，所以B也是错误的只有D正确，理由是在AB连线中点O两侧对称位置之间可以做机械振动。你认为该同学的全部分析过程是否有错?若没有错，请说明正确答案“D”成立的条件；若有错，请指出错误并说明理由6.如图所示，在水平方向的匀强电场中，用长为l的绝缘细线，拴住质量为m、带电量为q的小球，线的上端O固定，开始时将线和球拉成水平，松开后，小球由静止开始向下摆动，当摆过600角时，速度又变为零求：(1)A、B两点的电势差UAB多大? (2)电场强度多大?7.如图所示为一块很大的接地导体板，在与导体板相距为d的A处放有带电量为-q的点电荷(1)试求板上感应电荷在导体内P点产生的电场强度；(2)试求感应电荷在导体外P点产生的电场强度(P与P点对导体板右表面是对称的)；(3)在本题情形，试分析证明导体表面附近的电场强度的方向与导体表面垂直；(4)试求导体上的感应电荷对点电荷-q的作用力8设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0Vm，磁感应强度的大小B=0.15T今有一个带负电的质点以u=20 ms的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表示)9.如图甲所示，一静止的带电粒子q，质量为m(不计重力)，从P点经电场E加速，经A点进入中间磁场B，B方向垂直纸面向里，再穿过中间磁场进入右边足够大的空间磁场B(B=B)，B方向垂直于纸面向外，然后能够按某一路径再由A返回电场并回到出发点P，然后再重复前述过程已知l为P到A的距离，求中间磁场的宽度d和粒子运动的周期(虚线表示磁场的分界线)例题解析：例1.【解析】 力F撤去后，系统作简谐运动，该运动具有明显的对称性，该题利用最高点与最低点的对称性来求解，会简单得多。（1）最高点与最低点有相同大小的回复力，只是方向相反，这里回复力是合外力。在最低点，即原来平衡的系统在撤去力F的瞬间，受到的合外力应为F，方向竖直向上；当到达最高点时，系统受到的合外力也应为F，方向竖直向下，A受到的合外力为F，方向向下，考虑到重力的存在，所以B对A的弹力为mg -(2)力F越大越容易分离，讨论临界情况，也利用最高点与最低点回复力的对称性。最高点时A、B间虽接触但无弹力，A只受重力，故此时回复力向下，大小为mg.那么，在最低点时，即刚撤去力F时，A受的回复力也应等于mg，但根据前一小题的分析，此时回复力为F ，这就是说Fmg则F mg因此，使A、B 不分离的条件是Fmg例2.由于从a点以相同的初动能沿不同方向抛出的小球到达圆周上的各点时，其中到达c点的小球动能最大，因此过c点的切线一定是等势线，由此可以确定电场线的方向，至于从a点垂直于电场线抛出的小球可按类平抛运动处理（1)用对称性判断电场的方向：由题设条件，在圆周平面内，从a点以相同的动能向不同方向抛出带正电的小球，小球会经过圆周上不同的点，且以经过c点时小球的动能最大，可知，电场线平行于圆平面又根据动能定理，电场力对到达c点的小球做功最多，为qUac因此Uac最大，即c点的电势比圆周上任何一点的电势都低又因为圆周平面处于匀强电场中，故连接Oc，圆周上各点的电势对于O