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高考物理选择题解答技巧例析

2021-09-10毕启付

中学生学习报 2021年7期
关键词:场强示数磁场

毕启付

高考中能否快速、准确做好选择题,对考生成绩影响很大。主观题中没考核到的知识点,往往通过选择题来选考。选择题要求考生熟练掌握物理概念、原理、规律等,同时对考生的分析问题、解决问题等综合能力要求高。教师在教学中对考生进行必要的方法指导,可以帮助考生在实战中取得理想效果。本文针对目前的高考并结合实例谈谈选择题实用的解法和技巧。

一、排除法

排除法是常用的方法之一。解题时,利用关键不同点,可提高解题的速率和准确率。

例题:如图所示,边长为2a的正方形匀强磁场,边长为a的正方形导线框从图示位置开始以恒定速度v进入磁场,至导线框恰好离开磁场。导线框中的感应电流为I(设逆时针方向为正),下列I-t图像正确的是( )

解析:線框刚入磁场时,切割磁感应线有效长度变大,感应电流变大,排除B答案;完全进入磁场时,没有感应电流,排除A、C。抓住选项中的关键不同点,可快速排除错误选项。

二、对称法

不少物理现象和物理规律中存在对称性,如在物理结构、物理过程的时间和空间、物理量的分布、作用效果等方面。把握某一方面的对称性可避免复杂的运算和推理,如在电场或磁场的叠加问题中运用对称性可体现出很大的优越性。

例题:如图所示, 半径为R的均匀带电量为-Q的圆环,图示中 EC、CA、AO、OB、BD、DF各段距离均为R, E处有一个电荷量为-q的点电荷。若EC=0,则ED大小为(k为静电力常量)( )

A. k B. k C.k

解析:C点的场强为带电的圆环和点电荷-q在C处的合电场,根据对称性,带电的圆环在D处的场强大小为,方向向左,点电荷-q在D处的场强大小为,方向也向左,两场强叠加求出D处场强大小为ED=。

三、假设法

对于运算复杂或中学阶段不能直接运算的选择题,恰当运用假设法,可以起到事半功倍的效果。

例题:以初速度大小为v0竖直上抛一小球,小球返回抛出点时速度大小为v, 若小球在运动过程中受到大小不变的阻力。令k=v0/v,则小球从抛出到返回抛出点所经历的时间为(重力加速度为g)( )

解析:本题若用常规动力学解题,计算量大。可以假定阻力为0,则v0=v, k=1。所求时间为2v/g,将k=1带入选项,很快排除ABD选项。

四、二级结论法

物理教学中总结的二级结论是很多的,巧用二级结论,利于快速、准确解题。如;动力分配原理、分析电路动态变化的“串反并同”;平抛或类平抛运动速度的反向延长线经过初速度方向位移的中点;两平行通电直线间作用力“同向吸,异向斥”;同一中心天体的不同环绕天体满足“r↑→T↑→其余↓,r↓→T↓→其余↑”;动摩擦因素处处相同时克服摩擦力做功W=μmgS水平;同一点以不同初速度平抛落在同一斜面上时速度与斜面的夹角相同等等。

例题:如图所示,滑动变阻器的滑片向右滑动一小段,假定灯泡和电压表都能正常工作,下列说法正确的是( )

A.V1示数变小、V2示数变大 B.电流表示数变小

C.灯L1和L2变亮 D.电压表V示数变化与电流表A示数变化比值的绝对值不变

解析:滑动变阻器向右滑动,阻值变大。相对电源来说.V1、L1、R1、A与滑动变阻器串联,V、V2、L2与滑动变阻器并联。利用“串反并同”可知V1示数变小、L1变暗、A示数变小;V、V2示数变大,L2都变亮。可知选项A、B正确,C错误。对于D答案,电压表V测外电路,︱ΔU︱=︱ΔUr︱,︱ΔU/ΔI︱=︱ΔUr/ΔI︱=r,选项D正确。

五、类比法

两个研究对象存在类似的物理规律时,利用类比法处理,往往会有意外的收获。

例题:如图所示, 一负电荷绕固定在A点的正电荷做椭圆运动,A为椭圆的一个焦点。负电荷由B经C运动到D的过程中,下列说法正确的是( )

A.加速度一直减小 B.速率一直增大

C.电势能一直增大 D.B点电势高于D点

解析:处理此题的方法是:将负电荷绕正电荷的运动类似于环绕天体绕中心天体,用熟悉的天体运动的知识解题显得很方便。负电荷由B经C运动到D的过程,相当于地球由近日点运动到远日点,利用“r↑→T↑→其余↓”可知,r增大,v、a减小。运动过程克服库仑力做功,EP增大,选项ACD正确。

六、割补法

此方法思想是将研究对象适当分割、补充,“先借后还”来处理。 此方法在v-t图像求解位移、计算万有引力、求解特殊情况下电场等问题经常用到。

例题:如图所示,在半球面AB上均匀分布电荷量为+Q的正电荷,球的半径为R,CD为通过半球顶点和球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=3R,已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )

解析:此题首先用到“均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场”二级结论。先将右侧补充完整后变为一个均匀带电量为+2Q的球体,等效为O点放了一个电荷量为+2Q的点电荷。M点的场强E=-E右,其中E右为补充的右半球在M的场强。由对称性知,左半球在N处的场强与E右相等。选项B正确。此题运用割补法和对称性解决直接运算难以解决的问题。

七、作图法

准确作图有时可以从图形上直接看出答案。如带电粒子在磁场中的偏转的问题经常需要作图,作图法往往会发挥很大作用。

例题:如图所示,一带电粒子以速度v从A点径向射入圆形区域磁场,经过时间t从C点射出磁场,运动方向改变60°。若入射点和方向不变,速度减为v/3,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间为( )

A.t/2 B. t/3 C.2 t D.3 t

解析:此题若能准确作图,直接从图形上看出选项是否合理。从图可以看出θ´>θ,排除AB选项,若选D则θ´=180°,图上直接看出明显不对,很快确定选项C,无须准确计算。

八、转换研究对象法

当直接对研究对象进行分析时难以得出结果时,可将研究对象变换为与之相互联系的对象进行研究。

例题:如图所示,质量分别为m、2m、m的球A、B、C通过铰链与两根等长的轻杆相连,在外力作用下静止在光滑的水平面上,球B离水平面高度为h。撤去外力,球B由静止下落,球A、C向两侧滑动,最后三球一起落到水平面上。设整个过程三球始终在同一竖直平面内。不计摩擦,重力加速度为g。球B下落过程中,下列说法正确的是( )

A.三个球组成的系统机械能和动量均守恒 B.球B的机械能一直减小

C.球B落地时速度为 D.球B机械能最小时,球A对水平面的压力为大小为mg

解析:球A、C质量相同,B竖直下落,三球组成的系统机械能守恒,在水平方向动量守恒,选项A错误。B下落过程,球A、C在水平面上先加速后减速,三球落地瞬间,球A、C速度为0,根据三球组成的系统的机械能守恒,容易得到球B落地时速度为。对于B、D选项,若选取球B作为研究对象,很难判断选项对错。可以转化为研究球A、C,两球先加速后减速,速度最大时,加速度a=0,此时水平方向两球不受力,轻杆对A、C没弹力。A和C组成的系统动能先增大后减小,球B的机械能先减小后增大,选项B错误。当球B机械能最小时,此时A和C的速度最大,动能最大,杆对A没用作用力,选项D正确。

九、单位验证法

单位验证法就是用物理量的单位来鉴别表达式是否合理,具体是判断等式两边的单位是否一致。这类高考题几乎是涉及到大学物理的知识,对于高中生来说,直接计算难度很大,甚至无法计算,不妨尝试此种方法去做高中物理没见过的表达式。

例题:根据流体力学知识,喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关。喷出气体的速度v的表达式可能正确的是( )

解析:本题考查表达式两侧的单位是否一致,考生需要进行单位验证。BD选项右侧单位不是m/s,先排除BD。AC选项右侧单位为== m/s,再结合内、外压强差越大,喷气速度越大,故A正确, B错误。

十、微元法

微元法是将研究对象或物理过程分解为众多微小的“元过程”,且每个“元过程”所遵循的规律是相同的,分析“元过程”,再将“元过程”进行必要的处理,从而使问题得到解决。

例题:当水龙头的水竖直流下时,水柱越来越细,将水柱任何一处的横截面看成圆。如图,若A处横截面的直径为2.4cm,水速为2m/s,B在A的正下方0.6m处,则B处横截面的直径为( )

A.0.3cm B.0.6cm C.1.2cm D.1.8cm

解析:本題用到微元和极限的思想。取Δt→0时,Δt内下落的水柱看成圆柱形的微元柱,设A、B处直径为dA、dB,水速为vA、vB,A、B高度差为h,由vB2-vA2=2gh, vB=4m/s。Δt内A处流出的体积VA=πdA2vAΔt/4,同理B处流出的体积VB=πdB2vBΔt/4,由 VA=VB解得, dB=1.2cm。

十一、等效法

遇到计算量大或难以解决的问题时,可以尝试等效法解题。

例题:如图所示,原、副线圈匝数之比n1:n2=2:1的理想变压器,原线圈接电压为U的交流电,原、副线圈分别接有阻值相同的R1和R2,设R1、R2两端的电压为U1、 U2,消耗的功率为P1、P2,则( )

A.U1:U2=1:4 B.U1:U2= 1:2

C.P1:P2=1:4 D.P1:P2=1:2

解析:本题常规解法,需要设的物理量多,运算量偏大。采用等效法可简化过程和运算。设R1=R2=R,将副线圈等效为一个电阻R3,由二级结论知R3= R =4R,原线圈所在的电路简化为R1和R3串联,U1:U3= R1:R3= 1:4 ,U1=U/5, U3=4U/5,根据变压器的变压规律得,U2=2U/5,故B正确。原、副线圈功率相同,P3=P2;R1和R3串联,P1:P3= R1:R3=1:4, P1:P2=1:4,得到答案C正确。应用等效法可大大降低计算量。

十二、数学工具法

恰当使用数学工具,对选择题的解答是用很大帮助的。解决物理问题常用到的数学工具有:正弦定理、余弦定理、二倍角公式、半角公式、辅助角公式、基本不等式性质、几何知识等。

例题:如图所示,物体从底边相同、高度不同的光滑斜面顶端静止下滑到底端,下滑时间最短时对应的α角度为( )

A.30° B.60° C.45° D.37°

解析:此题用到二倍角公式。设底边长为L, =gsinαt2, t==,当α=45°时,t最小,选项C正确。

十三、极限法(特殊值法)

此法解决问题时往往寻找题中隐藏的条件,将复杂问题放在极端状态或条件下进行分析、处理,使问题简单化。

例题:如图所示,已知半径为R的圆环通入电流为I时,环心O处的磁感应强度大小B=,其中k为常量。PO为垂直于圆环,P、O间距为x。则P点场强可能是( )

此题若用微元法解题,计算量大。若用极限法,将x取0,P于O重合,等效于甲图。把x=0带入选项中,很快能判断出选项B正确。

实际上高考选择题的做法远不止以上介绍的方法,且每种方法并非是孤立的,往往是一道题中可能同时使用到几种方法。若能熟练掌握选择题解答技巧会对考生有很大帮助的。不过更重要的是考生要具有扎实的功底,解题技巧是建立在一定基础上方可发挥其作用。

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