高考实际应用型命题求解策略

高考实际应用型命题求解策略实际应用型命题，常以日常生活与现代科技应用为背景，要求学生对试题所展示的实际情景进行分析，判断，弄清物理情景，抽象出物理模型.然后运用相应的物理知识得出正确的结论.其特点为选材灵活、形态复杂、立意新颖.对考生的理解能力，推理能力，综合分析应用能力，尤其是从背景材料中抽象、概括构建物理模型的能力要求较高，是应考的难点.●难点1.(★★★★)(1999年全国)下面是4种亮度可调的台灯的电路示意图，如图36-1，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V，40W”.当灯泡所消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小?图36-1图36-1图36-22.(★★★★)电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图36-2所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹约为2km/s)，若轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场磁感应强度为________Ｔ，磁场力的最大功率P＝__________W(轨道摩擦不计)图36-2●案例探究［例1］(★★★)(1999年全国)图36-3为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直分量向下.飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变.由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为U１，右方机翼末端处的电势为U２，图36-3A.若飞机从西往东飞，U１比U２高图36-3B.若飞机从东往西飞，U２比U１高C.若飞机从南往北飞，U１比Ｕ２高D.若飞机从北往南飞，U2比U1高命题意图：考查考生构建物理模型的能力、推理判断能力及空间想象能力.B级要求.错解分析：考生不能将飞机等效为磁场中切割磁感线运动的导体棒模型，缺乏空间想象能力，构画不出飞机切割磁感线的物理情景导致判断错误.解题方法与技巧：这是一道考查右手定则的题目.要解答好这道题，首先明确用哪只手判断，其次要明确磁场的方向、手的放法，最后要明确拇指、四指应各指什么方向，四指所指的方向应是正电荷积累的方向，该端电势高于另一端.对A选项：磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故U1＞U2，A正确.同理，飞机从东往西飞，仍是U1＞U2，B错误.从南往北、从北往南飞，都是U1＞U2，故C选项正确，D选项错误.说明：该题中飞机两翼是金属材料，可视为一垂直于飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒，磁场水平分量对产生电动势无贡献.［例2］(★★★★)侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少?设地球的半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T.命题意图：考查考生综合分析能力、空间想象能力及实际应用能力.B级要求.错解分析：考生没能对整个物理情景深入分析，不能从极地卫星绕地球运行与地球自转的关联关系中找出θ=2π，从而使解题受阻.解题方法与技巧：将极地侦察卫星看作质点(模型)，其运动看作匀速圆周运动(模型)，设其周期为T１，则有：＝m①地面处重力加速度为g，有＝m０g②由①②得到卫星的周期：Ｔ１＝其中：r＝ｈ＋R地球自转周期为T，则卫星绕行一周的过程中，地球自转转过的角度为：θ＝２π卫星每经赤道上空时，摄像机应至少拍摄赤道圆周的弧长为s＝θR＝２πR＝●锦囊妙计一、高考走势实际应用型命题不仅能考查考生分析问题和解决实际问题的能力，而且能检验考生的潜能和素质，有较好的区分度，有利于选拔人才.近几年高考题加大了对理论联系实际的考查，突出“学以致用”，充分体现了由知识立意向能力立意转变的高考命题方向.二、分析思路解决实际应用型题目的过程，实质是对复杂的实际问题的本质因素(如运动的实际物体，问题的条件，物体的运动过程等)加以抽象、概括，通过纯化简化，构建相关物理模型，依相应物理规律求解并还原为实际问题终结答案的过程.其解题思路为：首先，摄取背景信息，构建物理模型.实际题目中，错综的信息材料包含着复杂的物理因素，要求考生在获取信息的感性认识基础上，对题目信息加工提炼，通过抽象、概括、类比联想、启发迁移等创造性的思维活动，构建出相关的模型(如对象模型、条件模型和过程模型等）.其次，要弄清实际问题所蕴含的物理情景，挖掘实际问题中隐含的物理条件，化解物理过程层次，探明物理过程的中间状态，理顺物理过程中诸因素的相互依存，制约的关系，寻求物理过程所遵循的物理规律，据规律得出条件与结果间的关系方程，进而依常规步骤求解结果.●歼灭难点训练1.(★★★★)铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，如图36-4甲所示(俯视图).当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收.当火车以恒定速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化关系的是图36-4乙中的图36-4图36-42.(★★★★)一亮度可调的台灯(灯泡与滑动变阻器串联)白炽灯泡上标有“220V，40W”的字样，台灯最暗时灯泡的功率为10W，此时台灯消耗的功率为________W，若灯泡消耗的电能全部转化为频率为5×10１４Ｈｚ的光子，该灯泡最暗时每秒钟可发出______个光子(普朗克常量为6.63×10－３４Ｊ·ｓ).3.(★★★★★)(1998上海)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.９kW.不载人时测得电动机中的电流为5Ａ，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为_______.(设人的平均质量为60kg，g＝10m/s２)图36-54.(★★★★)如图36-5所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片.这两片金属片组成一个小电容器.该电容器的电容C可用公式C＝E计算，式中常量E＝9×10－１２F·m－１，S表示金属片的正对图36-5面积，d表示两金属片间的距离.当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号.设每个金属片的正对面积50mm２，键未按下时两金属片的距离为0.6mm，如果电容变化0.25pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下_______mm.5.(★★★★)有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清而无法辨认，该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置，给你一个阻值是0～100Ω的滑动变阻器和电压为220V的恒压电源，为使用电器能安全地调节到正常工作状态，应采用怎样的接线，试把电路图画出来.若在正确连接电路中，当用电器正常工作时，通过电源的电流强度为2.4A，试求用电器消耗的功率与整个电路消耗的功率之比.6.(★★★★★)“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始，经过与大气摩擦，空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海.此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量).(1)试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E′的公式.(2)算出E′的数值(结果保留两位有效数字).坠落开始时空间站的质量M＝1.17×10５kg；轨道离地面的高度为ｈ＝146km；地球半径为R＝6.4×10６m；坠落空间范围内重力加速度可看作g＝10m/s２；入海残片的质量m＝1.2×10４kg；入海残片的温度升高ΔＴ＝3000Ｋ；入海残片的入海速度为声速v＝340m/s；空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C＝1.0×10３Ｊ；每销毁1千克材料平均所需能量μ＝1.0×10７Ｊ.难点36高考实际应用型命题求解策略［难点磁场］1.C2.55；1.1×107［歼灭难点训练］1.C2.20；3×10193.254.0.155.如图36′-1，由于用电器功率未知，故也不知道用电器的额定电流，若将滑动变阻器接成限流器，则有可能一开始就要图36'-1损坏用电器，而将滑动变阻器接成分压器时，用电器两端所加的电压可以从0伏开始逐渐增大，只要调节到显示用电器正常图36'-1工作为止.Ｐ电器∶Ｐ电路＝５∶６６6.(1)根据题给条件，从近圆轨道到地面的空间中重力加速度g＝10m/s2，若以地面为重力势能零点，坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为Ｅp＝Mgｈ①以v表示空间站在近圆轨道上的速度，由牛顿定律可得Mg＝M②其中r为轨道半径，若以R地表示地球半径，则r=R地＋ｈ③由②③式可得空间站在近圆轨道上的动能为Ｅk＝Mg（R地＋ｈ）④由①③式得，在近圆轨道上空间站的机械能E＝Mg（＋h）⑤在坠落过程中，用于销毁部分所需的能量为Q汽＝（M－m）μ⑥用于残片升温所需的能量Q残＝ｃmΔＴ⑦残片的动能为Ｅ残＝mv2⑧以E′表示其他方式散失的能量，则由能量守恒得Ｅ＝Q汽＋Ｅ残＋Q残＋Ｅ′⑨因此得：Ｅ′＝Mg（R地＋ｈ）－（M－m）μ－mv2－ｃmΔＴ⑩(2)将题给数据代入⑩式解得Ｅ′≈2.9×10１２Ｊ

难点37高考信息给予型命题特点及切入信息题是近几年高考卷中出现的一种新情景试题.它在题干或问题中以现代科技、日常生产生活中的某个事件、问题为背景，提供一些信息(如：描述问题的过程、提供新的规律、公式、图象、方法，并给出一些已知量等)，让考生通过阅读思考、分析与理解，从中筛选出有用信息，简化与纯化过程，建立模型，综合应用新信息和已有知识去解决问题.考生对该类题型普遍感到头痛的原因是：一方面，多数考生平时通过课本接触到的素材较少，课堂类似训练不够.另一方面：多教考生统摄处理信息的能力没有得到培养，无法通过“比、想象、抽象、概括等”思维活动从背景中建立起合适的物理模型，找准新旧知识的连接点，对题目加以突破.●难点磁场1.(★★★★★)（2000年上海）阅读以下资料并回答问题：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响.我们定义一种理想的物体.它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射.这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比.即Ｐ０＝σＴ４，其中常量σ＝5.67×10－８W／m２·K４.在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体.有关数据及数学公式：太阳半径Rx＝696000km，太阳表面温度Ｔ＝5770K，火星半径ｒ＝3395km，球面积S＝４πR２，其中R为球半径.(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为２×10－７m～１×10２m范围内，求相应的频率范围.(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πｒ２(ｒ为火星半径)的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度.2.(★★★★★)（2001年全国理综）太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和Ｈ、Ｈｅ等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4Ｈ→Ｈｅ＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的Ｈ核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化，假定目前太阳全部由电子和Ｈ核组成.(1)为了研究太阳演化过程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R＝6.4×10６m，地球质量m=6.0×10２４kg，日地中心的距离r=1.5×10１１m，地球表面处的重力加速度g=10m/s２，1年约为3.2×10７秒，试估算目前太阳的质量M.(2)已知质子质量mp＝1.6726×10－２７kg，Ｈｅ质量mａ＝6.6458×10-２７kg，电子质量mｅ＝0.9×10－３０kg，光速c＝3×10８m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.(3)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ｗ＝1.35×10３W／m２.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.（估算结果只要求一位有效数字.）●案例探究［例1］(★★★★★)阅读下列信息，并结合该信息解题：图37-1(1)开普勒从1609年～1619年发表了著名的开普勒行星运动三定律，其中第一定律为：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳在这个椭圆的一个焦点上.第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.实践证明，开普勒三定律也适用于其他中心天体的卫星运动.（２）从地球表面向火星发射火星探测器.设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动，火星轨道半径Rm为地球轨道半径R０的1.５００倍，简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行：第一步，在地球表面用火箭对探测器进行加速，使之获得足够动能，从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的人造行星.第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加速，使其速度数值增加到适当值，从而使得探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两端相切的半个椭圆轨道正好图37-1图37-2射到火星上(图37-1)，当探测器脱离地球并沿地球公转轨道稳定运行后，在某年3月1日零时测得探测器与火星之间的角距离为60°，如图37-2所示，问应在何年何月何日点燃探测器上的火箭发动机方能使探测器恰好落在火星表面?(时间计算仅需精确到日)，已知地球半径为：Rｅ＝6.4×10６m；＝1.840；＝1.400图37-2命题意图：考查考生摄取提炼信息获取新知的能力及空间想象能力.B级要求.错解分析：考生面对冗长的题干，不能迅速读懂题意获取信息，对探测器的发射情景理解不透，找不到清晰的解题思路.解题方法与技巧：(题中信息：“从地面向火星发射火星探测器的两个步骤……”，表明：为使探测器落到火星上，必须选择适当时机点燃探测器上的发动机，使探测器沿椭圆轨道到达火星轨道的相切点，同时，火星也恰好运行到该点，为此必须首先确定点燃时刻两者的相对位置)因探测器在地球公转轨道运行周期Td与地球公转周期Tｅ相等：Tｄ＝Ｔｅ＝３６５天探测器在点火前绕太阳转动角速度ωｄ＝ωｅ＝＝0.986°／天探测器沿椭圆轨道的半长轴：Rｄ＝＝１.２５R０由(题中信息)开普勒第三定律得探测器在椭圆轨道上运行周期T′ｄ＝Ｔｅ＝365×1.400天＝510天因此，探测器从点火到到达火星所需时间：t＝＝２５５天火星公转周期：Tm＝Ｔｅ＝３６５×１.８４０天＝６７１天火星绕太阳转动的角速度：ωm＝＝０.５３７°／天由于探测器运行至火星需255天，在此期间火星绕太阳运行的角度：θ１＝ωmt＝０.５３７×２５５＝１３７°即：探测器在椭圆轨道近日点点火时，火星在远日点的切点之前137°.亦即，点燃火箭发动机时，探测器与火星角距离应为θ２＝１８０°－θ１＝４３°（如图37-3)已知某年3月1日零时，探测器与火星角距离为60°（火星在前，探测器在后)为使其角距离变为θ２＝４３°，必须等待t′时间图37-3则：ωｄt′－ωmt′＝６０°－４３°＝１７°图37-3所以：t′＝＝天≈３８天故点燃发动机时刻应为当年3月1日后38天，即4月7日.［例2］(★★★★)电视机显像管实际上是一只阴极射线管.图37-4所示是一阴极射线主要构造示意图，A、B是偏转磁场，可使电子在水平方向偏转，C、D是偏转电场，可使电子在竖直方向偏转.当A、B和C、D不接电压时，电子枪发出的电子经加速后以v=1.6×１０６m/s的速度沿水平直线MN垂直打到竖直图37-4的荧光屏P的中心O上.以O为原点以竖直方向为y轴，水平方向图37-4为x轴建立坐标系.当在A、B和C、D间分别接上恒定电压后，电子在磁场中沿-x方向偏转了0.02m，打在屏上的(－０.１４，－０.１５）点，已知磁场沿MN方向的宽度为０.０６m，电场沿MN方向的宽度为０.０８m，电场右边缘到屏的距离为０.０８m，电子从磁场射出后立即进入电场，且从电场的右边界射出.（电子的质量m＝９×１０－３１kg，电量e＝１.６×１０－１９C)试求：(1)磁场和电场的方向，并说明电子在磁场区、电场区、无场区的运动过程.(2)磁感应强度和电场强度.命题意图：考查考生获取并处理有效信息的能力及综合分析能力.B级要求.错解分析：考生缺乏空间想象能力，想象不出电子在磁场和电场中的偏转情景，无法综合匀加速直线运动和匀速圆周运动规律来求解.解题方法与技巧：因为磁场可使电子在水平方向上偏转，欲使电子打在x=-0.14m点上，电子刚进入磁场时受力应指向－ｘ方向，由左手定则知磁场方向竖直向上.图37-5因为电场可使电子在竖直方向上，欲使电子打在y=-0.15m点上，电子在电场中受力应沿-y方向，电场方向也应向上.电子进入磁场后，在磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图37-5.电子进入电场时速度仍为v,方向偏转了θ角，在电场中做类平抛运动.图37-5电子在电场中y方向分运动的轨迹可用图37-6表示.电子从电场右边界进入无场区做匀速直线运动，最终打在屏上.(2)设电子在磁场中的轨道半径为R，沿-x方向偏转距离为x，则有x=0.02m(R-x)２＋０.０６２＝R２解得R=0.1m图37-6由R＝得图37-6B＝＝Ｔ＝９×１０－５Ｔ设电子在电场中向下偏转距离为y，电子在电场区、无场区的运动时间是相同的，设为t，由图37-6看出t＝，由磁场中三角形可看出，ｃｏｓθ＝＝＝０.８，故t＝ｓ＝×１０－６ｓ在无场区，电子在-y方向的距离是0.15-y=t·t解得y=0.05m由y=ａt２得E＝＝N／C＝１４４N／C●锦囊妙计一、高考命题特点及走势信息给予型命题，其特点是立意高(取材于课外社会热点或科技信息)，而落点低(题中所给予信息与中学基础知识密切相关).主要考查学生自学阅读能力，对信息统摄提炼能力，联想类比，抽象概括建立物理模型的能力及综合运用新旧知识解决实际问题的创新能力.该题型对能力考查的功能显著，有较高的区分度，能够较好的预测考生将来学习的潜能，尤其符合“有助于高校选拔人才”的高考命题方向，从而成为近几年高考试卷中频现的亮点之一.二、信息给予题突破策略1.处理信息题的思维程序2.突破信息题两环节(1)寻找有效信息与相关旧知识的联系，挖掘题目的切入点，即突破点.(2)必要时采用“对比法”“移植法”“联想虚拟法”构建起物理模型(如“条件”模型，客体模型，过程模型等).●歼灭难点训练1.（★★★★）如图37-7,是一个测定液面高度的传感器在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为A.h增大图37-7B.h减小图37-7C.h不变D.无法确定图37-82.（★★★★）在核电站的反应堆中，是靠熔化的钠来传递核燃料棒产生的热量的.抽动液态钠的“泵”的传动机械部分不允许和钠接触，因此常使用一种称为“电磁泵”的机械.图37-8所示这种“泵”的结构，N、S为磁铁的两极，c为放在磁场中的耐热导管，熔融的钠从其中流过，v为钠液的流动方向，要使钠液加速，加在导管中钠液的电流方向应为图37-8A.由下流向上(ｃ→ａ）B.由上流向下(a→ｃ）C.逆着v方向(b→ａ）D.顺着v方向(a→ｂ)3.（★★★★）1999年11月20日，我国发射了“神舟号”载人飞船，次日载人舱着陆，实验获得成功.载人舱在将要着陆之前，由于空气的阻力作用，有一段匀速下落过程，若空气的阻力与速度的平方成正比，比例系数为k，载入人的质量为m，则此过程中载人舱的速度应为________.4.（★★★★★）利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量.图37-9甲中仪器A和B通过电缆线驳接，B为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形.图37-9图37-9现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T０.发射一短促的超声波脉冲(如图37-9乙中幅度较大的波形)，而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示如