2010年考试说明与2009年相比保持一致,预计2010年高考将在保持稳定的前提下有所创新,预测命题热点如下:
热点预测一:力的平衡问题(尤其是与实际相结合的受力分析问题)
力与物体的平衡状态之间的关系,是力学乃至电磁学的重要基础,各种性质的力和物体的平衡问题是历年高考的热点,每年必考,常以选择题和计算分析题的形式出现.预测2010年高考可能把胡克定律、摩擦力的判断与计算、力的合成与分解、共点力作用(包括电场力、磁场力等)下物体的平衡条件的应用等知识单独或整合成一道选择题和计算题中的某一小题.
例1 在灭火抢险的过程中,有时要借助消防车上的梯子进行救人或灭火作业,如图1所示.已知消防车梯子的下端用摩擦很小的铰链固定在车上,上端靠在摩擦很小的竖直玻璃幕墙上.消防车静止不动,被救者沿梯子匀速向下的过程中,下列说法中正确的是()
A. 铰链对梯的作用力逐渐减小
B. 墙对梯的弹力不变
C. 地面对车的摩擦力逐渐增大
D. 地面对车的弹力不变
解析 人在梯上爬行时,将人和梯子看做一个整体,墙壁对梯子的作用力N水平向左,人受重力G竖直向下,根据三力汇交原理,铰链对梯的作用力F斜向上,如图2所示,当人匀速向下运动时,F与G的夹角减小,因为人的重力G不变,所以F、N减小,选项A正确、B错误.将人、梯、车看做一个整体,则地面对车的摩擦力等于墙壁对梯子的作用力N,地面对车的弹力等于车和人的重力,所以选项C错误、D正确.
热点应试策略
1. 解答摩擦力的问题首先要判断是属于静摩擦还是滑动摩擦.弄清动、静和最大静摩擦力的区别和联系以及计算的方法.
2. 若研究对象由多个物体组成,首先考虑运用整体法,这样受力情况比较简单.如果还要求系统内物体间的相互作用力,再用隔离法.所以整体法和隔离法常常交替使用.
3. 解析法和图解法是解动态平衡问题常用的两种方法.运用图解法处理问题,显得直观、简捷.相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找相似的力三角形和结构三角形.
热点预测二:匀变速直线运动及运动图象问题(关注生活中的实际运动)
运动学是动力学的基础,在每年的高考中或是单独命题或是渗透在动力学问题中,都要对运动学的概念和规律进行考查.近年来考查最频繁的是匀变速直线运动的规律,尤其是有关交通运输、现代科技、测量运动物体的速度和物体之间距离等与实际生活和生产密切结合的问题,试题以选择题或与动力学、电磁感应等相综合的计算题为主.预测2010年将考查位移、速度、加速度的概念及物理意义;匀变速运动的规律的选择应用及运动图象的分析应用.
例2 如图3所示,甲、乙两辆同型号的轿车,它们外形尺寸如下表所示,正在通过十字路口的甲车正常匀速行驶,车速v=10 m/s,车头距中心O的距离为20 m,就在此时,乙车闯红灯匀速行驶,车头距中心O的距离为30 m.
(1) 求乙车的速度在什么范围之内,必定会造成撞车事故.
(2) 若乙的速度v=15 m/s,司机的反应时间为0.5 s,为了防止撞车事故发生,乙车刹车的加速度至少要多大?会发生撞车事故吗?
轿车外形尺寸及安全技术参数
某同学解答如下:
(1) 甲车整车经过中心位置,乙车刚好到达中心位置,此时有发生撞车事故的最小速度v,抓住时间位移关系,有=,v=×10 m/s=12.554 m/s,故当v乙>12.554 m/s时,必定会造成撞车事故.
(2) 当v乙=15 m/s,为了不发生撞车事故,乙车的停车距离必须小于30 m,即v乙t反+≤30 m,故a≥5 m/s2.
上述解答过程是否正确或完整?若正确,请说出理由,若不正确请写出正确的解法.
答案 (1) 12.554 m/s 热点应试策略 1. 速度、位移、加速度的矢量性和速度、位移、加速度的运算公式的应用,主要运用相关公式进行运算,注意公式的选择和使用. 2. 理解x-t、v-t的含义,能用图象描述物体的实际运动,能用图象解题. 3. 直线运动中的追及避碰问题,可通过画示意图挖掘追及、避碰问题的临界条件,找到解题的关键.热点预测三:万有引力的应用问题(天体运动问题、双星、估算) 万有引力与航天技术结合密切,卫星问题贴近科技前沿,且蕴含丰富的中学物理知识,是高考命题的热点,近年来对万有引力、天体运动、人造卫星问题考查频率较高,试题主要以选择题的形式出现.预测2010年的高考可能会出现万有引力定律与人造卫星的综合应用问题或有关天体的估算题. 例3“空间站”是科学家进行宇宙探测和科学试验的重要而又特殊的航天器.假设某一“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行,其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一,且运行方向与地球自转方向一致.下列关于该“空间站”的说法正确的有() A. 运行的加速度一定等于其所在高度处的重力加速度 B. 运行的速度等于同步卫星运行速度的倍 C. 站在地球赤道上的人观察到它向东运动 D. 在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在其中悬浮或静止 解析 “空间站”在地球赤道平面内的圆周轨道上运行时,是万有引力提供向心力,所以向心加速度等于重力加速度,选项A正确;根据==,得v=,因r是卫星距地心的距离,所以运行的速度等于同步卫星运行速度的倍,选项B错;由于“空间站”的轨道半径比同步卫星半径小,所以角速度比同步卫星大,因此比赤道上的物体绕地心转动得快,所以选项C正确;因宇航员的万有引力提供向心力,所以受力不平衡,选项D错误. 热点应试策略 1. 在天体(包括人造卫星)的运动过程中,其合外力就是万有引力.由于把天体的运动均简化为匀速圆周运动,所以其向心力就是万有引力,因此有==mω2r==mωv,由此可以得出,在描述天体运动的四个参量(r、v、ω、T)中,只要其中的一个确定则另外三个也随之确定了,只要一个变化则另外三个也一定变. 2. 物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力;即mg0=,得g0=,式中R为地球半径,g0为地球表面附近的重力加速度.涉及天体的问题中,重力加速度随位置变化明显,在地球上不同高度处或其他星球上,由mg=得重力加速度g=,式中r为到地心(或星球球心)的距离,M为地球(或星球)的质量.切记不要到处乱套g=9.8 m/s2. 3. 对于任何轨道的人造地球卫星,地球总位于其轨道中心.对于地球同步卫星,其轨道平面只能和赤道平面重合,且只能发射到特定的高度,以特定的速率运行. 热点预测四:抛体运动问题(平抛运动) 抛体运动是在二维坐标系中用合成与分解的方法研究的曲线运动,较易与生产实际相联系,结合万有引力、电场磁场、机械能守恒等知识点来考查,试题一般以选择题、计算题的形式出现,是历年高考重点考查的内容之一.预测2010年的高考可能会出现抛体运动分析或与机械能、电场、磁场相综合的问题. 例4 在一次投球游戏中,小刚同学调整好力度,将球水平抛向放在地面的小桶中,结果球沿如图4所示划着一条弧线飞到小桶的右方.不计空气阻力,则下次再投时,他应该作出的调整为() A. 减小初速度,抛出点高度不变 B. 增大初速度,抛出点高度不变 C. 初速度大小不变,提高抛出点高度 D. 初速度大小不变,降低抛出点高度 解析 由h=gt2,x=v0t,得x=v0,要使水平位移减小,可以在高度不变时减小平抛的初速度或者在初速度不变时减小抛出的高度,故选项A、D正确. 热点应试策略 平抛物体的运动的处理方法 1. 常规解法是运动的分解法 (1) 水平方向和竖直方向的两个分运动是相互独立的,其中每个分运动都不会因另一个运动的存在而受到影响. (2) 水平方向和竖直方向的两个分运动及其合运动具有等时性. (3) 解题时一般是通过分析题意,将平抛物体运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动去研究.根据平抛物体运动位移和速度规律,结合运用一些几何知识列出方程,求解问题的结果. 2. 特殊的解题方法是选择一个适当的参考系.选择一个自由落体运动物体为参考系,平抛物体相对于这个参考系是水平匀速直线运动,选择一个相同初速的水平匀速直线运动物体为参考系,平抛物体相对这个参考系是做自由落体运动. 热点预测五:圆周运动问题 圆周运动的动力学问题和物体做圆周运动的能量问题,其核心内容是牛顿第二定律、机械能守恒定律等知识在圆周运动中的具体应用,易与实际应用和与生产、生活、科技联系,预测2010年高考可能以综合计算题的形式出现. 例5 如图5所示,V形细杆AOB能绕其对称轴OO′转动,OO′沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=45°.两质量均为m=0.1 kg的小环,分别套在V形杆的两臂上,并用长为L=1.2 m、能承受最大拉力Fmax=4.5 N的轻质细线连结,环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍.当杆以角速度ω转动时,细线始终处于水平状态,取g=10 m/s2. (1) 求杆转动角速度ω的最小值; (2) 将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式; (3) 求第(2)问过程中杆对每个环所做的功. 答案 (1) 3.33 rad/s (2) F拉=0,rad/s≤ω≤5 rad/s 0.06ω2-1.5.(5 rad/s≤ω<10 rad/s) (3) 1.6 J 热点应试策略 1. 物体做圆周运动时沿半径指向圆心方向的合力提供向心力,对于做匀速圆周运动的物体,其所受到的所有外力的合力即为产生向心加速度的向心力. 2. 要掌握几种情景中的圆周运动的分析方法:① 重力场中竖直面内圆周运动(注意临界条件);② 天体的匀速圆周运动;③ 点电荷的电场中带电粒子可以做匀速圆周运动;④ 带电粒子只受洛仑兹力作用下的圆周运动(注意有界磁场中的圆周运动的特点和解法);⑤ 复合场中的圆周运动. 热点预测六:电路分析(直流电路与交流电路) 此热点涉及电动势、闭合电路欧姆定律、电感、电容、变压器、传感器、逻辑电路、交流电路等知识点,是历年高考的重点和热点.预测2010年高考将考查逻辑电路、自感电路分析、含变压器电路的分析、含容直流电路、电感电容对交变电流的影响、动态电路分析、电路故障分析的选择题和与电磁感应综合的计算题. 例6 如图6所示,为一个简单的磁控防盗报警装置,门的上沿嵌入一小块永磁体M,门框内与M相对的位置嵌入干簧管H,并将干簧管接入图示的电路中.白天光敏电阻RG比电阻RG小得多,夜间光敏电阻RG比电阻R大得多.现要求只在夜间开门时,蜂鸣器才会叫.为使防盗报警装置能正常工作,在虚线框内应接入的元件是() A.“或”门B.“与”门 C.“或非”门D.“与非”门 解析 白天关门时输入端输入都是低电平,蜂鸣器不叫,白天开门时输入端输入一个高电平、一个低电平也不叫;夜晚关门时输入端输入一个低电平一个高电平,蜂鸣器不叫,开门时输入端输入都是高电平,蜂鸣器叫,所以虚线框接入的是“与非门”,选项D正确. 例7 如图7所示电路中,L为电感线圈,R为灯泡,交流电压表和电流表为理想电表,交流电源为我国居民家用照明电路电源,下列说法正确的是() A. 电压表和电流表的读数在不断变化 B. 电压表的读数为220 V C. 若只将电源频率变为100 Hz,灯泡将变暗 D. 若将电感线圈换成电容器,灯泡将熄灭 解析 交流电表测量的是有效值不会变化,选项A错、B正确;电源频率升高,自感线圈感抗增大,灯泡变暗,选项C正确;由于电容器具有“通交流、隔直流”的特点,选项D错误. 热点应试策略 研究和分析电路问题时 1. 掌握电感、电容、传感器、逻辑电路、变压器的概念和含有这些元器件的电路特点. 2. 会画等效简化电路. 3. 掌握直流电路和远距离输电电路动态分析的方法. 4. 要会用能量守恒的思想研究电路. 热点预测七:动力学问题(牛顿定律应用) 用牛顿定律解决动力学问题,是高考的热点,出题频率非常高,既涉及基础知识的考查,又涉及综合应用能力的考查,选择题和计算分析题均可能出现,预测2010年的高考可能会出现牛顿定律与直线运动或圆周运动综合的问题. 例8 如图8所示,质量M=1 kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1 kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10 m/s2,试求: (1) 若木板长L=1 m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8 N,经过多长时间铁块运动到木板的右端? (2) 若F可变化,求铁块与木板不发生滑动时拉力F的范围. (3) 若在铁块上的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力F,通过分析和计算后,请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图像.(设木板足够长) 答案 (1) 1 s (2) F≤6 N (3) 图象如图9所示 热点应试策略 应用牛顿运动定律解决动力学问题,首先要对物体进行受力分析,要对物体运动规律进行分析,然后根据牛顿第二定律,把物体受的力和运动联系起来,列方程求解. 热点预测八:能量问题(动能定理与能量守恒定律应用) 此热点经常与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学等方面知识综合,物理过程复杂,综合分析的能力要求较高.预测2010年试题可能以单独命题出现,也可以结合牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应等内容相结合. 例9 在“极限”运动会中,有一个在钢索桥上的比赛项目.如图10所示,总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A、B处,钢丝绳最低点与固定点A、B的高度差为H,动滑轮起点在A处,并可沿钢丝绳滑动,钢丝绳最低点距离水面也为H.若质量为m的人抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下,最远能到达右侧C点,C、B间钢丝绳相距为L′=,高度差为h=.若参赛者在运动过程中始终处于竖直状态,抓住滑轮的手与脚底之间的距离也为h,滑轮与钢丝绳间的摩擦力大小视为不变,且摩擦力所做功与滑过的路程成正比,不计参赛者在运动中受到的阻力、滑轮(含挂钩)的质量和大小,不考虑钢索桥的摆动及形变.问: (1) 滑轮与钢丝绳间的摩擦力是多大? (2) 若参赛者不依靠外界帮助要到达B点,则人在A点处抓住挂钩时至少应该具有多大的初动能? (3) 比赛规定参赛者须在钢丝绳最低点脱钩并到达与钢丝绳最低点水平相距为4a、宽度为a,厚度不计的海绵垫子上.若参赛者由A点静止滑下,会落在海绵垫子左侧的水中.为了能落到海绵垫子上,参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围? 答案 (1) Ff= (2) Ek0=mgH (3) -mgH≤E≤- mgH 热点应试策略 复习时,要深刻理解功和能的基本概念,牢固掌握应用动能定理、机械能守恒定律解题的步骤,深入理解它们的内涵和外延.学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程,分析每一个过程的初、末状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量的变化.要学会建立相关物理模型,灵活运用牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律及能量转化的方法提高解决实际问题的能力. 热点预测九:电磁学中的“场”(带电粒子在电场、磁场中运动的问题) 电场和磁场是电磁学的两大基石,力、电综合问题是历届高考考查的热点,是每年高考必考内容.预测2010年高考将考查与电场概念有关的图象选择题和带电粒子在电磁场中的运动问题. 例10 x轴上有两点电荷Q1和Q2,Q1和Q2之间线上各点电势高低如图11曲线所示(AP >PB),选无穷远处电势为0,从图11中可以看出() A. Q1电量一定小于Q2电量 B. P点电场强度是0 C. Q1和Q2之间连线上各点电场方向都指向Q2 D. Q1、Q2可能是同种电荷 解析 Q1附近电势大于零,而Q2附近电势小于零,可知Q1带正电、Q2带负电,D项错;Q1、Q2之间电场线由Q1指向Q2,C项正确;两电荷连线上P点场强一定不为零,B项错;在A电荷和B电荷附近各取相等的一小段距离,比较可知,在B附近相同距离电势变化大,根据U=Ed可知,B处电磁场强度大即电荷电量较大,故A项正确. 例11 如图12所示,相距2 L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场E1的场强方向竖直向下,PT下方的电场E0的场强方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为L的PQ区域内,连续分布着电量为+q、质量为m的粒子.从某时刻起由Q到P点间的带电粒子,依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场E0中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场E1后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为L.不计粒子的重力及它们间的相互作用.试求: (1) 电场强度E0与E1; (2) 在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出,这些入射点到P点的距离有什么规律? (3) 有一边长为a、由光滑绝缘壁围成的正方形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中.欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),并返回Q点,在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于a,磁感应强度B的大小还应满足什么条件? 答案 (1) E0=, E1= (2)L(n=1,2,3…) (3) B=, N=1、 2、 3… 热点应试策略 1. 两大思路:运动和力的关系、能量关系——中学物理的重要思路,力、电综合的链条.实际上,几乎所有力学规律和运动状态都可能在两场问题中得到体现;能量关系中要注意电场力做功的特点,而洛仑兹力不做功. 2. 两大法则:等效法则和对称法则——常用解题手段.在匀强电场中以及在三场叠加时,若电场力或电场力与重力的合力恒定,即可采用等效重力场来处理;运动的对称性规律会为解题提供快捷途径,包括类竖直上抛运动、类平抛运动、匀速圆周运动等都具有对称性; 4. 三个确定:当带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,相关问题的解答关键在三个确定,如图13所示: (1) 圆心O:总是位于粒子在不同位置的两点A、B处所受洛仑兹力F作用线的交点上或弦AB的中垂线OO′与任一个洛仑兹力F作用线的交点上; (2) 半径R: ① 物理方法——R=; ② 几何方法—— 一般由三角计算来确定. (3) 圆心角α与时间t:粒子的速度偏向角φ等于回旋角α,并等于弦AB与切线的夹角(弦切角)θ的2倍,且有φ=α=2θ=ωt=t,或α=(几何方法),或t==. 热点预测十:电磁感应的综合问题 电磁感应是每年高考考查的重点内容之一,电磁学与电磁感应的综合应用是高考热点之一,往往由于其综合性较强,在选择题与计算题都可能出现较为复杂的试题.预测2010年高考将考查电磁感应中的图象问题、电路问题的选择题和电磁感应与动力学、能量守恒相结合综合题. 例12 如图14所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=AB=L.一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端,AB⊥OH.金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,O是AB棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.求: (1) 导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小; (2) 导体棒运动到DF位置时AB两端的电压; (3) 将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功. 答案 (1) I= (2) UBA=BLv0 (3) W=mgL+ 热点应试策略 1. 对电磁感应现象、电磁感应的一般规律、自感(线圈)的“阻碍”作用等问题,从电磁感应的基本原理入手进行分析,尤其是楞次定律的应用更认真理解. 2. 求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚哪是内电路,哪是外电路,切割磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于电源,该部分导体的电阻,相当于内电阻,而其余部分的电路则是外电路. 3. 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用,从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况.解决这类电磁感应现象中的力学综合题,要将电磁学、力学中的有关知识综合起来. 4. 从能量转化的角度来看,电磁感应现象的本质是通过克服磁场力做功,把机械能或其它形式的能转化为电能.把握好能量守恒的观点,是解决此类问题的基本方法.在分析过程中务必分析清楚安培力做功的实质及其所引起的能量转化过程.