高考物理三輪沖刺專題10等效替代法(含解析)

⑦得SKIPIF1<0對(duì)AB、CD棒整體，撤去外力后由動(dòng)量定理得;SKIPIF1<0得:SKIPIF1<0【點(diǎn)評(píng)與總結(jié)】本題中的第二題AB、CD導(dǎo)體棒都在切割運(yùn)動(dòng)，可以由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出電動(dòng)勢的表達(dá)式;回路中的電流是反向的，也可以等效處理為電源反接，SKIPIF1<0免除推導(dǎo)過程顯得簡潔。第三題整體法與隔離法都可以解答，但是整體法可以避免安培力作用，因?yàn)榘才嗔κ亲兞?，顯得麻煩。針對(duì)訓(xùn)練4.為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊安裝了寬度為3.0cm的遮光板，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為SKIPIF1<0。通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為SKIPIF1<0。遮光板從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間為SKIPIF1<0，求滑塊的加速度?！窘馕觥糠椒ㄒ唬旱谝粋€(gè)光電門至第二個(gè)光電門的距離為SKIPIF1<0，遮光板開始遮住第一個(gè)光電門的速度為SKIPIF1<0，所求的加速度為SKIPIF1<0。則：滑塊上的遮光板通過第一個(gè)光電門的過程中SKIPIF1<0=1\*GB3①滑塊上的遮光板從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的過程中SKIPIF1<0=2\*GB3②滑塊上的遮光板從開始遮住第一個(gè)光電門到剛穿過第二個(gè)光電門的過程中SKIPIF1<0=3\*GB3③=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③解得：SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得：SKIPIF1<0【解析】方法二：滑塊的寬度SKIPIF1<0，滑塊上的光電門開始遮住第一個(gè)光電門的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為遮光板通過第一個(gè)光電門的平均速度：SKIPIF1<0同理，滑塊上的遮光板開始遮住第二個(gè)光電門的瞬時(shí)速度SKIPIF1<0則加速度為：SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得：SKIPIF1<0【點(diǎn)評(píng)與總結(jié)】本題的的模型一解題方法較為精確，模型二解題方法有近似處理，因?yàn)檎`差很小，且物理模型簡潔，解題方法簡單，一般用第二種方法來解題。典例5.（19年全國2卷）一質(zhì)量為m=2000kg的汽車以某一速度在平直公路上勻速行駛。行駛過程中，司機(jī)忽然發(fā)現(xiàn)前方100m處有一警示牌。立即剎車。剎車過程中，汽車所受阻力大小隨時(shí)間變化可簡化為圖（a）中的圖線。圖（a）中，0~t1時(shí)間段為從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到采取措施的反應(yīng)時(shí)間（這段時(shí)間內(nèi)汽車所受阻力已忽略，汽車仍保持勻速行駛），t1=0.8s；t1~t2時(shí)間段為剎車系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間，t2=1.3s；從t2時(shí)刻開始汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作，直至汽車停止，已知從t2時(shí)刻開始，汽車第1s內(nèi)的位移為24m，第4s內(nèi)的位移為1m。（1）在圖（b）中定性畫出從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作后汽車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線；（2）求t2時(shí)刻汽車的速度大小及此后的加速度大?。唬?）求剎車前汽車勻速行駛時(shí)的速度大小及t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車克服阻力做的功；司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止，汽車行駛的距離約為多少（以t1~t2時(shí)間段始末速度的算術(shù)平均值替代這段時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度）？【答案】（1）（2）SKIPIF1<0，28m/s（3）30m/s；SKIPIF1<0；87.5m【解析】1）v-t圖像如圖所示。（2）設(shè)剎車前汽車勻速行駛時(shí)的速度大小為v1，則t1時(shí)刻的速度也為v1，t2時(shí)刻的速度也為v2，在t2時(shí)刻后汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度大小為a，取Δt=1s，設(shè)汽車在t2+n-1Δt內(nèi)的位移為sn，n=1,2,3,…。若汽車在t2+3Δt~t2+4Δt時(shí)間內(nèi)未停止，設(shè)它在t2+3Δt時(shí)刻的速度為v3，在t2+4Δt時(shí)刻的速度為v4，由運(yùn)動(dòng)學(xué)有SKIPIF1<0①SKIPIF1<0②SKIPIF1<0③聯(lián)立①②③式，代入已知數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0④這說明在t2+4Δt時(shí)刻前，汽車已經(jīng)停止。因此，①式不成立。由于在t2+3Δt~t2+4Δt內(nèi)汽車停止，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式SKIPIF1<0⑤SKIPIF1<0⑥聯(lián)立②⑤⑥，代入已知數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0，v2=28m/s⑦或者SKIPIF1<0，v2=29.76m/s⑧第二種情形下v3小于零，不符合條件，故舍去（3）設(shè)汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，汽車所受阻力的大小為f1，由牛頓定律有：f1=ma⑨在t1~t2時(shí)間內(nèi)，阻力對(duì)汽車沖量大小為：SKIPIF1<0⑩由動(dòng)量定理有：SKIPIF1<0?由動(dòng)能定理，在t1~t2時(shí)間內(nèi)，汽車克服阻力做的功為：SKIPIF1<0?聯(lián)立⑦⑨⑩??式，代入已知數(shù)據(jù)解得v1=30m/s?SKIPIF1<0?從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止，汽車行駛的距離s約為SKIPIF1<0?聯(lián)立⑦??，代入已知數(shù)據(jù)解得s=87.5m?點(diǎn)評(píng)與深化：在t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車的加速度變化非常小，把汽車減速運(yùn)動(dòng)看作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行近似處理。其位移。如果考慮到加速度變化，也可以精確求出這段時(shí)間的位移。在t2時(shí)刻以后，摩擦力達(dá)到恒定，SKIPIF1<0=1\*GB3①在t1~t2時(shí)間內(nèi)SKIPIF1<0=2\*GB3②=1\*GB3①=2\*GB3②得：SKIPIF1<0在t1~t2時(shí)間內(nèi)SKIPIF1<0令SKIPIF1<0，SKIPIF1<0=3\*GB3③=4\*GB3④SKIPIF1<0=4\*GB3④=3\*GB3③=4\*GB3④得：SKIPIF1<0=5\*GB3⑤SKIPIF1<0=6\*GB3⑥SKIPIF1<0=7\*GB3⑦=6\*GB3⑥=7\*GB3⑦得：SKIPIF1<0=8\*GB3⑧SKIPIF1<0=9\*GB3⑨=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨得：SKIPIF1<0精確值與近似值相差0.2m，相對(duì)誤差SKIPIF1<0，精確值與近似值非常接近，這就是命題專家把汽車在t1~t2時(shí)間內(nèi)減速運(yùn)動(dòng)看作勻減速直線運(yùn)動(dòng)的原因?！军c(diǎn)評(píng)與總結(jié)】第三問中t1~t2時(shí)間內(nèi)位移用近似的解題方法較為簡潔，如果用積分法極不容易理解，又比較復(fù)雜，因此選用什么方法一目了然。針對(duì)訓(xùn)練5.如圖，將導(dǎo)軌裝置的一端稍微抬高，在導(dǎo)軌上端與電阻R相連處接上開關(guān)和一個(gè)傳感器（相當(dāng)于一只理想的電流表），能將各時(shí)刻的電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上同步顯示出SKIPIF1<0圖象。先斷開K，使導(dǎo)體棒恰好能沿軌道勻速下滑．閉合K，勻強(qiáng)磁場方向垂直于軌道平面向下，讓桿在懸掛物M的牽引下，從圖示位置由靜止開始釋放，此時(shí)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖（乙）所示的SKIPIF1<0圖象（設(shè)桿在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中與軌道垂直，且細(xì)線始終沿與軌道平行的方向拉桿，導(dǎo)軌的電阻、導(dǎo)體棒電阻不計(jì)，細(xì)線與滑輪間的摩擦及滑輪的質(zhì)量均忽略不計(jì)，（已知SKIPIF1<0，桿長SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）．試求：桿速度穩(wěn)定時(shí)下滑的位移？【解析】方法一：本題需要應(yīng)用圖像的物理意義，通過讀圖得出流過導(dǎo)體棒的電量的近似值。在此基礎(chǔ)上，求出棒從開始運(yùn)動(dòng)至勻速運(yùn)動(dòng)的位移也是近似值。當(dāng)懸掛物與棒剛好作勻速下滑時(shí)，由圖知：SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0如果棒從靜止到勻速過程中流過棒截面的電量為SKIPIF1<0，發(fā)生的位移為SKIPIF1<0，由圖像中圖線所圍的面積表示該段時(shí)間內(nèi)的電量，通過讀圖數(shù)格子可以求出SKIPIF1<0又知SKIPIF1<0SKIPIF1<0方法二：本題如果應(yīng)用微元累積法求解，就可以求出真實(shí)解，微元累積法解法如下：在棒與懸掛物變加速運(yùn)動(dòng)的過程中，分別隔離懸掛物與棒，利用牛頓第二定律得：SKIPIF1<0=1\*GB3①SKIPIF1<0=2\*GB3②=1\*GB3①=2\*GB3②解得SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得SKIPIF1<0當(dāng)棒與懸掛物勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)SKIPIF1<0