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大学创新实验班选拔物理试题 值得关注的创新物理试题

时间:2019-01-18 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  新的《考试大纲》以新课程教学大纲为基础,调整考试内容,确定层次要求,优化试题结构,突出探究思维,即新课程改革推动新高考试题的更新. 试题扣基础、重能力,“以能力立意为主”,考查学生对高中物理基础知识和基本技能的掌握程度,着重考查物理思维能力、物理实验能力、综合应用能力、科学探究能力,探究性意味更浓. 知识与技能的应用、方法与过程的体验、情感态度和价值观的培养都渗透了新意. 展望未来新高考物理,下列几方面试题值得关注.
   一、 植入全新信息,在提取有用信息的过程中进行思考,意在考查审题阅读理解能力
  关注理由:全新的信息主要包括创新的图象、写意的图形、直观的图表、醒目的数据等. 它们直接或间接地提供了处理问题的依据,但要成为解题的有用信息,必须认真审题,细心看图,比较归纳,寻找规律,阅读理解其在题中的作用. 这类试题既考查新知识理解能力,又考查考生提取有用信息、探究物理规律等多种获取知识的技能,符合新课改理念.
   例1 当物体中存在温度差时,热量会从温度高的地方向温度低的地方传递. 对于一长度为L、横截面积为S的均匀金属棒,当两端的温度差稳定为ΔT时,Δt时间内从高温端向低温端传递的热量ΔQ满足关系式:ΔQ= Δt;其中k为棒的导热系数. 如图1所示,长度分别为L1、L2,导热系数分别为k1、k2的两个横截面积相等的细棒在D处紧密对接,两金属棒各自另一端分别与温度为400 K、300 K的恒定热源良好接触. 若L1 ∶ L2=1 ∶ 2,k1 ∶ k2=3 ∶ 2,则稳定状态下,D处的温度为( )
  A. 375 K B. 360 K
  C. 350 K D. 325 K
   分析 这是道用文字叙述新知识的信息题. 通过阅读试题,理解热传递过程中传递热量的多少与哪些因素有关、表达式中各物理量的含义. 同时要明白“稳定状态”D处的温度就是指两者最终温度相等. 根据热平衡规律进行研究.
   解答 根据高温端向低温端传递热量ΔQ的公式,由稳定状态得
   Δt= Δt,
   • = = .
  有TD=375 K. 选项A正确.
   例2 如图2所示,某人乘雪橇沿雪坡经A点滑至E点,接着沿水平路面滑行. 人与雪橇的总质量为80 kg,h=20 m. 表中记录了滑行过程中的有关数据,根据图表中的数据你能解决哪些问题?
  
  
   分析 这是一道数据信息题,表中提供了8组数据,到底该选哪几组数据,我们只能通过分析几组有用的信息来探究需要解决的物理问题.
  由数据看出,位置A到位置E速度是增大的,但没有规律可循. 而从位置E到位置H,速度是均匀减小的,因此我们可以深入探究.
   解答 (1) 从A滑到E过程中,能求系统损失的机械能
  ΔE= mv2A+mgh- mv2E=1.04×104 J.
  (2) 从位置E到位置H,能求得人和雪橇的加速度a=-2.0 m/s2,
  进而求得阻力f=ma=-160 N(把所受的阻力理想化为恒定的).
  (3) 从数据可推出人和雪橇最终静止,所以能求得人和雪橇在水平面上滑行最远距离,
  s= =36 m.
   例3 太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道. 下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象. 图中坐标系的横轴是lg(T/T0),纵轴是lg(R/R0);这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径,T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径. 下列4幅图中正确的是( )
   分析 这是道数(对数)理综合,用万有引力定律研究天体运动规律,联想数学知识建立图像创新题.
   解答 取其中一行星为研究对象,设其质量为m,轨道半径为R,太阳的质量为M,由万有引力定律得G =m 2•R,故行星 = ,水星 = ,有 3= 2,两边取对数,3lg =2lg ,所以B项对.
   二、 呈现新颖情景,在假设推理过程中进行探究,意在考查开放发散思维能力
  关注理由:新高考必有新试题. 由于构成题目的题设条件、解题方法、研究结果的题素是可以变化的,因此通过呈现新颖物理情景,可以丰富试题内容,考查学生对多种物理情境的预测和谋划及多方探究能力,考查逻辑推理的条理性,分析判断的深刻性,主次分明的层次性,引典论证的合理性,开放思维的发散性.
   例4 翼型降落伞有很好的飞行性能. 它被看作飞机的机翼,跳伞运动员可方便地控制转弯等动作. 其原理是通过对降落伞的调节,使空气升力和空气摩擦力都受到影响. 已知:空气升力F1与飞行方向垂直,大小与速度的平方成正比,F1=C1v2;空气摩擦力F2与飞行方向相反,大小与速度的平方成正比,F2=C2v2. 其中C1、C2相互影响,可由运动员调节,满足如图4所示的关系. 试求:
  (1) 图3中画出了运动员携带翼型伞跳伞后的两条大致运动轨迹. 试对两位置的运动员画出受力示意图并判断,①、②两轨迹中哪条是不可能的,并简要说明理由;
  (2) 若降落伞最终匀速飞行的速度v与地平线的夹角为?琢,试从力平衡的角度证明:tan ?琢=C2 /C1;
  
  
  (3) 某运动员和装备的总质量为70 kg,匀速飞行的速度v与地平线的夹角?琢约20°(取tan 20°=4/11),匀速飞行的速度v多大?
  (g取10 m/s2,结果保留3位有效数字)
  (4) 若运动员出机舱时飞机距地面的高度为800 m、飞机飞行速度为540 km/h,降落过程中该运动员和装备损失的机械能ΔE多大?
   分析 这是道新颖的跳伞运动员降落表演情景题. 要求答题者建立质点平衡模型,由题目情景图和受力图,用平衡条件探究可能的运动轨迹,证明存在的某种规律,理解创新C1-C2图线斜率的物理意义,用能量守恒观点分析下落过程中损失的机械能.
   解答 (1) ②轨迹不可能存在.
  对于①位置,三力可能平衡(或三力的合力可能与速度在一直线),运动员做直线运动;
  对于②位置,合力方向与速度方向不可能在一直线,所以不会沿竖直方向做直线运动.
  (2) 由①位置的受力分析可知,匀速运动时
  F1=mgcos ?琢=C1v2,(1)
  F2=mgsin ?琢=C2v2,(2)
  两式消去mg和v得tan ?琢=C2/C1.
  (3) 在图4中过原点作直线,得到图6.
  正确得到直线与曲线的交点,
  C2=2,C1=5.5(5.5~5.6均正确).
  根据F2=mgsin ?琢=C2v2或F1=mgcos ?琢=C1v2,
  (上两式任取其一)
  得v=10.9 m/s(在10.7~11.0之间均可).
  (4) 根据能量守恒得ΔE=mgH+mv20-mv2=(70×10×800+ ×70×1502- ×70×10.92) J=1.34×106 J.
   三、 联系最新实际,在理想化抽象中合理建模,意在考查知识灵活应用能力
  关注理由:物理试题是现实问题的高度概括理想化. 上至太空“天宫”,下至深海“蛟龙”、居家用电、外出交通等众多方面都渗透有物理基础知识的应用,成为命题的热点. 理论联系实际,学以致用是物理教育目的所在,考查学生解剖物理模型能力、联想类比能力、处理实际问题的能力,更重要是潜移默化考生的科学素养,关注科学技术和社会经济的发展,激发学习科学的兴趣,形成科学的价值观和实事求是的科学态度,即陶冶高尚的情感态度和价值观.
   例5 据预测,在火星外围可能存在一个模糊不清的圆环,为了探究该环是与火星相连的连续物,还是绕火星运行的小卫星群,需要测出环中各层的线速度v以及该层到火星中心的距离R. 请根据你所测得的物理量作出判断.
   分析 人类对宇宙天体的认识是在不断的探究过程中逐渐撩开神秘的面纱. 本题建立质点匀速圆周运动理想模型,应用万有引力定律,根据测得的物理量进行猜想和假设.
   解答 如果该环是与火星相连的连续物,则由于火星的自转,该环的各层也随火星一起自转,各部分自转的角速度相同,都等于火星的自转角速度.
  则环中各层的线速度有v=ωR,v∝R.
  所以如果测出了环中各层的线速度v以及每层到火星中心的距离R,并且得到了v与R是正比关系,即可判得:该环是与火星相连的连续物.
  如果该环是绕火星运转的小卫星群,则根据 = ,式中M是火星的质量,是常量,所以环中各层的线速度v2= ,v∝ ,所以如果测出了环中各层的线速度v以及每层到火星中心的距离R,并且得到v与R的平方根成反比,即可判得:该环是绕火星运转的小卫星群.
   例6 交管部门强行推出了“电子眼”,机动车擅自闯红灯的大幅度减少,现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶,甲车在前,乙车在后,它们行驶的速度均为10 m/s. 当两车快要到一十字路口时,甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯,但乙车司机反应较慢(反应时间为t0=0.5 s). 已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4倍,乙车紧急刹车时制动力为车重的0.6倍,g=10 m/s2,求:
  (1) 若甲车司机看到黄灯时车头距警戒线15 m,他采取上述措施能否避免闯红灯?
  (2) 为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,甲、乙两车在正常行驶过程中应保持多大距离?
  (3) 如果两车刹车时的加速度交换,为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,那么两车在正常行驶过程中又应保持多大距离?
   分析 本题联系交通安全实际,建立质点直线运动模型,用牛顿定律和匀变速直线运动规律研究,采用临界值分析方法.
   解答 (1) 根据牛顿第二定律可得甲车紧急刹车的加速度为
  a1= = =4 m/s2.
  甲车停下来所需要的时间为
  t1= = s=2.5 s.
  滑行距离s= = m=12.5 m,由于s=12.5 mM,即当重物质量大于小车质量时,s2>s1,即方案2中的小车走得远.
  当mm(M1+m),s1>s2,即方案1中的小车走得远.
  当M2(M2+m)

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