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例谈物理“新情境题”的应对策略

2024-05-29胡朝平

中学生数理化·自主招生 2024年5期
关键词:原线圈副线圈对流层

胡朝平

高考物理试卷中经常会出现一些比较新颖的题目,其目的是考查同学们的综合能力,提高高考的信度和效度。面对这些“新情境题”,很多同学会感觉无所适从。下面就同学们在各类考试中经常会遇到的几类“新情境题”进行剖析,总结解题的应对策略,供同学们参考。

一、“老歌新唱”型

这类试题是在传统题的基础上进行适当变化而来的。从表面上看题目并没有多少新意,但仔细品味就会发现有所变化,有的甚至存在本质上的区别。

例1 如图1 所示,理想自耦变压器抽头1 和2 间的匝数为40,2和3 间的匝数为160,输入电压U1=100 V,电阻R 消耗的电功率为10 W,则电流表的示数为( )。

A.0.125 A B.0.100 A

C.0.225 A D.0.025 A

解析:本题是在原有的自耦变压器问题的基础上进行巧妙变化而成的。主要变化是要判断电流表测量的是哪个电流。

从电路结构上看,抽头1和3间的电压为原线圈电压,抽头2和3间的电压为副线圈电压。流过自耦变压器抽头1和2间的电流为原线圈电流,流过电阻R 的电流为副线圈电流,考虑到抽头2和3间的线圈既是原线圈的一部分又是副线圈,在副线圈回路中电源电流的产生与原线圈电流同步,其电流从低电势流向高电势,在原线圈回路中负载电流从高电势流向低电势,同时流过抽头2和3间线圈的电流是反向的,因此电流表示数应为原线圈电流I1 与副线圈电流I2 之差的绝对值。

解题策略:这是一道看似平平无奇,实则暗藏锋芒的题目。从物理情境上看,并不是一种新题型,小球与极板碰后均做匀变速直线运动,这是同学们所熟识的;但稍加思索就会发现,它与同学们以往做的题目大不相同,因为小球与极板每碰一次,都会有等于q 的电荷量通过电源,所以可求得总电荷量,从而求得电流的大小。这道试题具有较强的综合性,既用到了电路的知识,又用到了受力分析、牛顿运动定律和运动学知识等。这就要求同学们在平时的学习中不但要正确理解有关的基础知识,具备扎实的基本功,而且要做到举一反三、融会贯通。

三、“面目全非”型

这类试题,不是仅仅改头换面,陈题翻新的问题,而是从头到脚、从外到里都透着新鲜劲儿。这类试题往往采用基础知识与科学技术相结合、物理模型与生活实际相结合、科学知识与人文精神相统一的命题思路,充满创新意识,富有时代气息。

例3 大气层是地球最外部包围着海洋和陆地的气体圈层,可分为对流层、平流层、中间层和外层等,厚度在1 000 km 以上。与液体压强类似,地球表面的大气压可以认为是对流层空气受到地球的引力而产生的。地球可看成是半径R =6 400 km 的均质球体,测得地球表面的大气压p0 =1.0×105 Pa,空气的平均相对分子质量为29,对流层空气的平均密度ρ=0.9 kg/m3,已知阿伏加德罗常数NA =6.02×1023,取重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)对流层的厚度h(保留2 位有效数字)。

(2)对流层空气分子间的平均距离d(保留1位有效数字)。

解析:(1)大气压与液体压强类似,则p0=ρgh,解得h=1.1×104 m。

(2)设气体分子所占空间为立方体,一个分子所占空间的边长为d,体积V =d3,1 mol空气的质量M =29 g,体积V =NAV,又有ρ=M/V ,解得d=4×10-9 m。

解题策略:夯实基础,纵横联系,活化思维。首先,要有相当扎实的物理功底,既要熟练掌握中学物理的基本知识和基本原理,又要透彻理解有关规律的来龙去脉。其次,要留心日常生活,關心社会科技,加强课外阅读,努力拓宽知识视野,提高综合能力。最后,要做到“厘得清、想得开、用得准”,即要搞清题目所表达的意思,厘清思路;要开动脑筋,联想所学过的知识、原理和方法;要选准解决问题的具体策略。

四、情境建模型

求解这类试题的关键是要审好题,抓住关键词,将题述过程转化为我们所熟悉的物理模型。

例4 如图3所示,物体在运动过程中的x-t 图像是抛物线的一部分,物体在t1 时刻的位置坐标为x1,在t2 时刻的位置坐标为x2,则物体在(t1+t2)/2 时刻的速度大小为( )。

A.x1/t1 B.x2/t2

C.(x2+x1)/(t2+t1) D.(x2-x1)/(t2-t)

解析:根据题述信息“物体在运动过程中的x-t 图像是抛物线的一部分”,结合x-t 图像构建“匀减速直线运动”模型是关键。

物体在运动过程中的x-t 图像是抛物线的一部分,说明物体做匀变速直线运动;观察物体的x-t 图像可知,物体沿正方向做匀减速直线运动。因此物体在某一段时间内中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度,即物体在(t1+t2)/2 时刻的速度等于t1~t2 时间内的平均速度,即物体在(t1+t2)/2 时刻的速度大小v=(x2-x1)/(t2-t1)。

答案:D

解题策略:本题主要考查同学们的模型建构能力。求解此类问题,需要同学们在熟练掌握基本知识和基本原理的基础上,深刻理解重要模型的建立过程,以及在模型建构过程中用到的重要研究方法和物理思想,学以致用。

(责任编辑 张 巧)

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