難點(diǎn)30物理模型的構(gòu)建

1、難點(diǎn)30 物理模型的構(gòu)建  難點(diǎn)30  物理模型的構(gòu)建 隨著高考改革的深入，新高考更加突出對(duì)考生應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的考查，大量實(shí)踐應(yīng)用型、信息給予型、估算型命題頻繁出現(xiàn)于卷面，由此，如何于實(shí)際情景中構(gòu)建物理模型借助物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題則成了一個(gè)重要環(huán)節(jié). 難點(diǎn)磁場(chǎng) 1.（）如圖30-1所示，ab為半徑r=2 m的一段光滑圓槽，a、b兩點(diǎn)在同一水平面上，且   長(zhǎng)20 cm，將小球由a點(diǎn)釋放，則它運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所用的時(shí)間為多少？（g取10 m/s2） 2.（）真空中，速度v=6.4107 m/s的電子束水平地射入兩平行金

2、屬板間，如圖30-2所示.極板長(zhǎng)度l=8.010-2 m，間距d=5.010-3 m，極板不帶電時(shí)，電子束將沿兩極板的中線通過(guò)，若兩極板間加50 hz的交流電壓u=umsint,當(dāng)所加電壓的最大值um超過(guò)某一數(shù)值u0時(shí)，將開(kāi)始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時(shí)通過(guò)極板 ，有時(shí)間斷（不能通過(guò)），求u0的大小. 案例探究 例1（）如圖30-3所示,在光滑的水平面上靜止著兩小車(chē)a和b，在a車(chē)上固定著強(qiáng)磁鐵，總質(zhì)量為5 kg,b車(chē)上固定著一個(gè)閉合的螺線管.b車(chē)的總質(zhì)量為10 kg.現(xiàn)給b車(chē)一個(gè)水平向左的100 ns瞬間沖量，若兩車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生直接碰撞，則相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的熱能是多少？

3、    命題意圖：以動(dòng)量守恒定律、能的轉(zhuǎn)化守恒定律、楞次定律等知識(shí)點(diǎn)為依托，考查分析、推理能力，等效類比模型轉(zhuǎn)換的知識(shí)遷移能力. 錯(cuò)解分析：通過(guò)類比等效的思維方法將該碰撞等效為子彈擊木塊（未穿出）的物理模型，是切入的關(guān)鍵，也是考生思路受阻的障礙點(diǎn). 解題方法與技巧：由于感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，a、b兩車(chē)之間就產(chǎn)生排斥力，以a、b兩車(chē)為研究對(duì)象，它們所受合外力為零.動(dòng)量守恒，當(dāng)a、b車(chē)速度相等時(shí)，兩車(chē)相互作用結(jié)束，據(jù)以上分析可得： i=mbvb=(ma+mb)v,vb= m/s=10 m/s, 

4、;v=6.7 m/s 從b車(chē)運(yùn)動(dòng)到兩車(chē)相對(duì)靜止過(guò)程，系統(tǒng)減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，電能通過(guò)電阻發(fā)熱，轉(zhuǎn)化為焦耳熱.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒： q=mbv2- (ma+mb)v2  =10102-15()2  j=166.7 j  例2（）在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí)，由于不允許傳動(dòng)的機(jī)械部分與這些液體相接觸，常使用一種電磁泵，圖30-4所示為這種電磁泵的結(jié)構(gòu).將導(dǎo)管放在磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)電液體時(shí)，這種液體即被驅(qū)動(dòng).如果導(dǎo)管中截面面積為ah，磁場(chǎng)的寬度為l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，液體穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的電流強(qiáng)度為i求驅(qū)動(dòng)力

5、造成的壓強(qiáng)差為多少？ 命題意圖：考查攝取信息構(gòu)建模型的實(shí)踐創(chuàng)新能力.b級(jí)要求. 錯(cuò)解分析：考生慣于已知物理模型的傳統(tǒng)命題的求解，在此無(wú)法通過(guò)原型啟發(fā)，將液體類比為磁場(chǎng)中導(dǎo)體，建立起熟知的物理模型，無(wú)法使問(wèn)題切入. 解題方法與技巧：此題的題源背景是電磁泵問(wèn)題，它的原理是，當(dāng)電流流過(guò)液體時(shí)，液體即為載流導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中將受到安培力作用，力的方向由左手定則判定，所以液體將沿v的方向流動(dòng).液體通電后可視為導(dǎo)體，從電磁場(chǎng)的原理圖中可抽象出如圖30-5所示的模型，既通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力模型.以載流導(dǎo)體為研究對(duì)象，根據(jù)安培力公式，載流導(dǎo)體受到的安培力（即液體受力）為： 

6、f=bih                                                 &

7、nbsp;        由壓強(qiáng)公式，得p=                                        &nb

8、sp;  且s=ah                                               &nb

9、sp;      由得p= 錦囊妙計(jì) 理想化模型就是為便于對(duì)實(shí)際物理問(wèn)題進(jìn)行研究而建立的高度抽象的理想客體. 高考命題以能力立意，而能力立意又常以問(wèn)題立意為切入點(diǎn)，千變?nèi)f化的物理命題都是根據(jù)一定的物理模型，結(jié)合某些物理關(guān)系，給出一定的條件，提出需要求的物理量的.而我們解題的過(guò)程，就是將題目隱含的物理模型還原，求結(jié)果的過(guò)程. 運(yùn)用物理模型解題的基本程序： （1）通過(guò)審題，攝取題目信息.如：物理現(xiàn)象、物理事實(shí)、物理情景、物理狀態(tài)、物理過(guò)程等. （2）弄清題給信息的諸因素中什么是起主要因素.

10、 （3）在尋找與已有信息（某種知識(shí)、方法、模型）的相似、相近或聯(lián)系，通過(guò)類比聯(lián)想或抽象概括，或邏輯推理，或原型啟發(fā)，建立起新的物理模型，將新情景問(wèn)題“難題”轉(zhuǎn)化為常規(guī)命題. （4）選擇相關(guān)的物理規(guī)律求解. 殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練 1.（）一人做“蹦極”運(yùn)動(dòng)，用原長(zhǎng)15 m的橡皮繩拴住身體往下躍，若此人質(zhì)量為50 kg，從50 m高處由靜止下落，運(yùn)動(dòng)停止瞬間所用時(shí)間為4 s，則橡皮繩對(duì)人的平均作用力約為_(kāi).（g取10 m/s2） 2.（）若正常人心臟在一次搏動(dòng)中泵出血液70 ml，推動(dòng)血液流動(dòng)的平均壓強(qiáng)為1.6104 pa，設(shè)心臟主動(dòng)脈的內(nèi)徑為2.5 cm

11、，每分鐘搏動(dòng)75次，求： （1）心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的平均功率是多大？ （2）血液從心臟流出的平均速度是多大？  3.（）如圖30-6所示，一塊寬為a、厚為h的金屬導(dǎo)體放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與金屬導(dǎo)體上下表面垂直.若金屬導(dǎo)體中通有電流強(qiáng)度為i、方向自左向右的電流時(shí)，金屬導(dǎo)體前后兩表面會(huì)形成一個(gè)電勢(shì)差，已知金屬導(dǎo)體單位長(zhǎng)度中的自由電子數(shù)目為n，問(wèn)：金屬導(dǎo)體前后表面哪一面電勢(shì)高？電勢(shì)差為多少？ 4.（）有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬圓環(huán)上的n根間距相等的平行金屬條組成，成“鼠籠”狀，如圖30-7所示.每根金屬條的

12、長(zhǎng)度為l，電阻為r，金屬環(huán)的直徑為d、電阻不計(jì).圖中虛線表示的空間范圍內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距，當(dāng)金屬環(huán)以角速度繞過(guò)兩圓環(huán)的圓心的軸oo旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線.“鼠籠”的轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，這套設(shè)備的效率為，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率. 5.（）人從一定高度落地容易造成骨折，一般成人脛骨的極限抗壓力強(qiáng)度約為1.5107 n/m2，脛骨的最小橫截面積一般為3.2 cm2.假若一質(zhì)量為50 kg的人從一定高度雙足落地，落地時(shí)下蹲其重心又下降15 cm，試計(jì)算這個(gè)高度超過(guò)多大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致脛骨骨折.  6.（）電磁泵是

13、應(yīng)用磁力來(lái)輸送導(dǎo)電液體（如液態(tài)金屬、血液等）的裝置，它不需要機(jī)械活動(dòng)組件.圖30-8是電磁泵輸送導(dǎo)電液體原理的示意圖，絕緣管道的橫截面為邊長(zhǎng)a=0.3 cm的正方形，導(dǎo)電液體在管中緩緩流動(dòng)，在管道中取長(zhǎng)為l=2.00 cm的部分，將它的上下管壁做成可以導(dǎo)電的導(dǎo)體，通以電流i，并在垂直于管道和電流的方向加一個(gè)橫向磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b=1.50 t.要在管道中產(chǎn)生4.0103 pa的壓強(qiáng)，推動(dòng)導(dǎo)電液體流動(dòng)，電流強(qiáng)度i應(yīng)為多少？  難點(diǎn)30 物理模型的構(gòu)建 難點(diǎn)磁場(chǎng) 1.1.40 s 2.u0=91 v 殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練 1.870880 n&

14、nbsp;2.（1）1.4 w （2）0.18 m/s 3.用左手定則可知，金屬導(dǎo)體后表面聚集較多的電子，故前表面電勢(shì)較高，自由電子在定向移動(dòng)過(guò)程中受電場(chǎng)力和洛倫茲力作用，于是 ee=evb,e=,i=nev, 由以上三式解得：u=. 4.處于磁場(chǎng)中的金屬條切割磁感線的線速度為v=,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e=blv=bl. 通過(guò)切割磁感線的金屬條的電流為 i=. 磁場(chǎng)中導(dǎo)體受到的安培力為f=bil，克服安培力做功的功率為 p安=fv=fd， 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為p=p安/， 聯(lián)立以上各式解出p= 5.雙腳脛骨面積最小處能承受沖擊力的最大值