一、高考物理中的“八大”解題思想方法

第二部分應(yīng)考技巧指導(dǎo)——超常發(fā)揮，決勝高考一、高考物理中的“八大”解題思想方法現(xiàn)如今，高考物理更加注重考查考生的能力和科學(xué)素養(yǎng)，其命題越加明顯地滲透著對物理方法、物理思想的考查。在平時的復(fù)習(xí)備考過程中，物理習(xí)題浩如煙海，千變?nèi)f化，我們?nèi)裟苷莆找恍┗镜慕忸}思想，就如同在開啟各式各樣的“鎖”時，找到了一把“多功能的鑰匙”。.估算法半定量計算(估算)試題在近幾年各地高考題中屢見不鮮，如2018年全國卷ⅡT15結(jié)合高空墜物情境估算沖擊力。此類試題是對考生生活經(jīng)驗的考查，要求考生在分析和解決問題時，要善于抓住事物的本質(zhì)特征和影響事物發(fā)展的主要因素，忽略次要因素，從而使問題得到簡捷的解決，迅速獲得合理的結(jié)果?！踞槍τ?xùn)練】1.高空墜物極其危險。設(shè)想一個蘋果從某人頭部正上方45m高的樓上由靜止落下，蘋果與人頭部的作用時間約為4.5×10－4s，則頭部受到的平均沖擊力約為()A.1×102N B.1×103NC.1×104N D.1×105N解析蘋果做自由落體運(yùn)動，則h＝eq\f(1,2)gt2，蘋果從靜止下落到與人頭部作用的全程根據(jù)動量定理有mgt－FΔt＝0－0，其中Δt＝4.5×10－4s，取g＝10m/s2，一個蘋果的質(zhì)量m≈150g＝0.15kg，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得F＝1×104N，選項C正確。答案C2.如圖1所示，某中學(xué)生在做引體向上運(yùn)動，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了10次，每次肩部上升的距離均為0.4m，g取10m/s2，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應(yīng)的功率約為()圖1A.200J，3W B.2000J，600WC.2000J，33W D.4000J，60W解析中學(xué)生的質(zhì)量約為50kg，他做引體向上運(yùn)動，每次肩部上升的距離均為0.4m，單次引體向上克服重力所做的功約為W1＝mgh＝50×10×0.4J＝200J，1分鐘內(nèi)完成了10次，則1分鐘內(nèi)克服重力所做的功W＝10W1＝2000J，相應(yīng)的功率約為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(2000,60)W＝33W，選項C正確。答案C3.(2019·山東日照模擬)2018年3月22日，一架中國國際航空CA103客機(jī)，從天津飛抵香港途中遭遇鳥擊，飛機(jī)頭部被撞穿一個直徑約一平方米的大洞，雷達(dá)罩受損，所幸客機(jī)及時安全著陸，無人受傷。若飛機(jī)的速度為700m/s，小鳥在空中的飛行速度非常小，小鳥的質(zhì)量為0.4kg。小鳥與飛機(jī)的碰撞時間為2.5×10－4s，則飛機(jī)受到小鳥對它的平均作用力的大小約為()A.104N B.105N C.106N D.107N解析鳥與飛機(jī)撞擊時系統(tǒng)動量守恒，以飛機(jī)的初速度方向為正方向，由于鳥的質(zhì)量遠(yuǎn)小于飛機(jī)的質(zhì)量，鳥的初速度遠(yuǎn)小于飛機(jī)的速度，故鳥的初動量遠(yuǎn)小于飛機(jī)的動量，可以忽略不計，由動量守恒定律可知，碰撞后鳥與飛機(jī)的速度相等，為v≈700m/s，對小鳥，由動量定理得eq\o(F,\s\up6(－))t＝mv－0，解得飛機(jī)對小鳥的平均作用力為eq\o(F,\s\up6(－))＝eq\f(mv,t)＝eq\f(0.4×700,2.5×10－4)N＝1.12×106N，接近106N，由牛頓第三定律可知，飛機(jī)受到小鳥對它的平均作用力約為106N，選項C正確。答案C4.(2019·重慶七校聯(lián)考)2018年2月7日凌晨，太空探索技術(shù)公司SpaceX成功通過獵鷹重型火箭將一輛特斯拉跑車送入繞太陽飛行的軌道。如圖2所示，已知地球中心到太陽中心的距離為rD，火星中心到太陽中心的距離為rH，地球和火星繞太陽運(yùn)行的軌跡均可看成圓，且rH＝1.4rD，若特斯拉跑車沿圖中橢圓軌道轉(zhuǎn)移，則其在橢圓軌道上的運(yùn)行周期約為()圖2A.1.69年 B.1.3年 C.1.44年 D.2年解析設(shè)跑車在橢圓軌道上的運(yùn)行周期為T，橢圓軌道的半長軸為R，由開普勒第三定律有eq\f(req\o\al(3,D),Teq\o\al(2,D))＝eq\f(R3,T2)，其中R＝eq\f(rD＋rH,2)，TD＝1年，解得跑車在橢圓軌道上的運(yùn)行周期T≈1.3年，選項B正確。答案B【知識鏈接】解決此類問題需要了解一些常見的數(shù)據(jù)，例如：原子直徑數(shù)量級為10－10m 地球半徑約為6400km地球自轉(zhuǎn)周期約為1天(24小時) 地球公轉(zhuǎn)周期約為1年近地衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為85分鐘 月球繞地球運(yùn)行周期約為27天一個雞蛋的質(zhì)量約為50g 一個蘋果的質(zhì)量約為150g一袋牛奶的質(zhì)量約為200g 中學(xué)生的質(zhì)量約為50kg課桌的高度約為80cm 每層樓的高度約為3m自行車的速度約為5m/s π2≈10.圖象分析法物理圖象是將抽象物理問題直觀、形象化的最佳工具，能從整體上反映出兩個或兩個以上物理量的定性或定量關(guān)系，利用圖象縱、橫坐標(biāo)的物理意義，以及圖線中的“點”“線”“斜率”“截距”和“面積”等方面尋找解題的突破口。利用圖象解題不但快速、準(zhǔn)確，能避免繁雜的運(yùn)算，還能解決一些用一般計算方法無法解決的問題?！踞槍τ?xùn)練】1.如圖3所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點的水平線。已知一小球從M點出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運(yùn)動，到N點的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由M點以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運(yùn)動，到N點的速率為v2，所需時間為t2。則()圖3A.v1＝v2，t1＞t2 B.v1＜v2，t1＞t2C.v1＝v2，t1＜t2 D.v1＜v2，t1＜t2解析由于小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，小球沿管道MPN運(yùn)動到N點與沿管道MQN運(yùn)動到N點的速率相等，即v1＝v2。小球沿管道MPN運(yùn)動到N點與沿管道MQN運(yùn)動到N點的路程相等，而沿管道MPN運(yùn)動比沿管道MQN運(yùn)動的平均速率小，所以沿管道MPN運(yùn)動到N點比沿管道MQN運(yùn)動到N點的時間長，即t1＞t2，故選項A正確。答案A【以題說法】在題中出現(xiàn)時間比較問題且又無法計算時往往利用速率隨時間變化的關(guān)系圖象求解。畫圖時一定要抓住初、末態(tài)速率關(guān)系，利用圖線斜率表示加速度大小定性分析。2.水平推力F1和F2分別作用于水平面上的同一物體，一段時間后撤去，使物體都從靜止開始運(yùn)動而后停下，如果物體在兩種情況下的總位移相等，且F1大于F2，則()A.F2的沖量大 B.F1的沖量大C.F1與F2的沖量相等 D.無法比較解析畫出兩種情況下物體運(yùn)動的v－t圖，如圖所示，圖線與橫軸所圍圖形的面積表示位移，兩種情況下物體運(yùn)動的總位移相等，兩種情況下物體運(yùn)動的時間t1＜t2，由動量定理，F(xiàn)t′－μmgt＝0，可知F2的沖量大，選項A正確。答案A3.(多選)如圖4甲所示，一等腰直角斜面ABC，其斜面BC是由CD和DB兩段不同材料構(gòu)成的面，且sCD＞sDB，先將直角邊AB固定于水平面上，將一滑塊從C點由靜止釋放，滑塊能夠滑到底端。再將直角邊AC固定于水平面上，讓同一滑塊從斜面頂端由靜止釋放，滑塊也能夠滑到底端，如圖乙所示?；瑝K兩次運(yùn)動中從頂端靜止釋放后運(yùn)動到D點的時間相同。下列說法正確的是()圖4A.滑塊在兩次運(yùn)動中到達(dá)底端的動能相同B.兩次運(yùn)動過程中滑塊損失的機(jī)械能相同C.滑塊兩次通過D點的速度相同D.滑塊與CD段間的動摩擦因數(shù)大于它與BD段間的動摩擦因數(shù)解析滑塊第一次從斜面頂端滑到底端，由動能定理得mgh－mgcosθ(μ1·sCD＋μ2·sDB)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，滑塊第二次從斜面頂端滑到底端，由動能定理得mgh－mgcosθ(μ1sCD＋μ2sDB)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，由此可見滑塊兩次到達(dá)斜面底端的速度相同，兩次運(yùn)動過程中損失的機(jī)械能相同，故選項A、B都正確；由于兩次運(yùn)動過程中滑塊到達(dá)D點的時間相等，由sCD＞sBD，tCD＝tBD，得滑塊與BD段間的動摩擦因數(shù)大于它與CD段間的動摩擦因數(shù)，故選項D錯誤；兩次運(yùn)動的位移相同，可在同一坐標(biāo)系中作出滑塊在兩次運(yùn)動中的v－t圖象，如圖所示，由圖象可看出滑塊兩次通過D點的速度不相同，故選項C錯誤。答案AB.逆向思維法正向思維法在解題中運(yùn)用較多，而有時利用正向思維法解題比較煩瑣，這時我們可以考慮利用逆向思維法解題。應(yīng)用逆向思維法解題的基本思路：①分析確定研究問題的類型是否能用逆向思維法解決；②確定逆向思維問題的類型(由果索因、轉(zhuǎn)換研究對象、過程倒推等)；③通過轉(zhuǎn)換運(yùn)動過程、研究對象等確定求解思路。【針對訓(xùn)練】1.(多選)如圖5所示，完全相同的三個木塊并排固定在水平地面上，一顆子彈以速度v水平射入，若子彈在木塊中所受阻力恒定，且穿過第三個木塊后速度恰好為零，則子彈依次射入每個木塊時的速度之比和穿過每個木塊所用時間之比分別為()圖5A.v1∶v2∶v3＝3∶2∶1B.v1∶v2∶v3＝eq\r(3)∶eq\r(2)∶1C.t1∶t2∶t3＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3)D.t1∶t2∶t3＝(eq\r(3)－eq\r(2))∶(eq\r(2)－1)∶1解析子彈依次射入每塊木塊做勻減速直線運(yùn)動到零，采取逆向思維，即子彈從第三個木塊開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則veq\o\al(2,1)＝6ad，veq\o\al(2,2)＝4ad，veq\o\al(2,3)＝2ad，解得v1∶v2∶v3＝eq\r(3)∶eq\r(2)∶1，A錯誤，B正確；子彈依次射入每塊木塊做勻減速直線運(yùn)動到零，采取逆向思維，子彈做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，在通過相等位移內(nèi)的時間比為1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))反過來，子彈依次射入每塊木塊的時間之比為t1∶t2∶t3＝(eq\r(3)－eq\r(2))∶(eq\r(2)－1)∶1，C錯誤，D正確。答案BD2.在體育課上，某女生練習(xí)投籃，她站在罰球線處用力將籃球從手中投出，如圖6所示，結(jié)果籃球以一定的速度水平撞擊籃筐，已知籃球質(zhì)量約為0.6kg，籃筐離地高度約為3m，罰球線離籃筐的水平距離約為4m，則該女生投籃時對籃球做的功最接近()圖6A.5J B.10J C.30J D.50J解析以籃球出手所在平面為零勢能面，忽略空氣阻力，籃球在上升過程中機(jī)械能守恒，該女生對籃球所做的功等于籃球出手時的機(jī)械能，也等于擊中籃筐時的機(jī)械能。可把籃球的逆運(yùn)動視為平拋運(yùn)動處理，該女生身高約為1.6m，籃球出手的高度約為1.75m，根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2，則籃球運(yùn)動的時間t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×（3－1.75）,10))s＝0.5s，水平速度v＝eq\f(x,t)＝8m/s，籃球的機(jī)械能E＝mgh＋eq\f(1,2)mv2＝26.7J，故選項C正確。答案C.極限思維法在某些物理狀態(tài)變化的過程中，可以把某個物理量或物理過程推向極端，從而作出科學(xué)的推理分析，使問題化難為易，化繁為簡，達(dá)到事半功倍的效果。極限法一般適用于定性分析類選擇題。例如假設(shè)速度很大(趨近于無限大)或很小(趨近于零)、假設(shè)邊長很大(趨近于無限大)或很小(趨近于零)或假設(shè)電阻很大(趨近于無限大)或很小(趨近于零)等，進(jìn)行快速分析。運(yùn)用此方法要注意因變量隨自變量單調(diào)變化。【針對訓(xùn)練】1.如圖7所示，在豎直平面內(nèi)有一邊長為a的等邊三角形區(qū)域ABC，該區(qū)域中存在垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直方向的勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E，一帶正電、電荷量為q的小球以速度v沿AB邊射入勻強(qiáng)磁場中恰好能做勻速圓周運(yùn)動，欲使帶電小球能從AC邊射出，重力加速度為g，則下列說法正確的是()圖7A.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值應(yīng)為eq\f(Ev,ag)B.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值應(yīng)為eq\f(\r(2)Ev,ag)C.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值應(yīng)為eq\f(\r(3)Ev,ag)D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度取最小值時，小球在磁場內(nèi)運(yùn)動的時間最短解析小球進(jìn)入磁場后恰好做勻速圓周運(yùn)動，所以mg＝qE，即m＝eq\f(qE,g)，當(dāng)圓周運(yùn)動軌道半徑最大時對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，如圖所示由幾何關(guān)系可得r＝eq\f(\r(3),3)a，結(jié)合qvB＝meq\f(v2,r)可得，eq\f(\r(3),3)a＝eq\f(mv,qB)，所以B＝eq\f(\r(3)Ev,ag)，A、B錯誤，C正確；小球運(yùn)動時間t＝eq\f(θ,2π)T，從AB邊射出時偏轉(zhuǎn)角相等，而周期T＝eq\f(2πm,qB)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小，周期越大，故運(yùn)動時間越長，D錯誤。答案C2.在如圖8所示的電路中，R1、R2、R3、R4為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r。設(shè)電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U。當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時()圖8A.I變大，U變小 B.I變大，U變大C.I變小，U變大 D.I變小，U變小解析本題若運(yùn)用極限思維法解答，則十分簡便。由圖可知，R5的滑動觸點向a端移動時，Rab減小，因為題中對可變電阻的阻值未作具體限制，我們可以這樣設(shè)想，將滑動觸點移動到端點a處，Rab＝0，的示數(shù)為零。因此，R5的滑動觸點從b向a端移動時，I變小，R總變小。由I總＝eq\f(E,R總)可知I總變大；再由U＝E－I總r可知U變小。顯然選項D正確。答案D3.如圖9所示，一半徑為R的絕緣環(huán)上，均勻地帶電荷量為Q的電荷，在垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上有一點P，它與環(huán)心O的距離OP＝L。靜電力常量為k，關(guān)于P點的場強(qiáng)E，下列四個表達(dá)式中有一個是正確的，請你根據(jù)所學(xué)的物理知識，通過一定的分析，判斷正確的表達(dá)式是()圖9A.E＝eq\f(kQ,R2＋L2) B.E＝eq\f(kQL,R2＋L2)C.E＝eq\f(kQR,\r(（R2＋L2）3)) D.E＝eq\f(kQL,\r(（R2＋L2）3))解析當(dāng)R＝0時，帶電圓環(huán)等同一點電荷，由點電荷電場強(qiáng)度計算式可知在P點的電場強(qiáng)度為E＝eq\f(kQ,L2)，將R＝0代入四個選項，只有A、D選項滿足；當(dāng)L＝0時，均勻帶電圓環(huán)的中心處產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度為0，將L＝0代入選項A、D，只有選項D滿足。答案D.等效轉(zhuǎn)換法等效轉(zhuǎn)換法是指在用常規(guī)思維方法無法求解那些有新穎情境的物理問題時，靈活地轉(zhuǎn)換研究對象或采用等效轉(zhuǎn)換法將陌生的情境轉(zhuǎn)換成我們熟悉的情境，進(jìn)而快速求解的方法。等效轉(zhuǎn)換法在高中物理中是很常用的解題方法，常常有物理模型等效轉(zhuǎn)換、參考系等效轉(zhuǎn)換、研究對象等效轉(zhuǎn)換、物理過程等效轉(zhuǎn)換、受力情況等效轉(zhuǎn)換等，從而認(rèn)識研究對象本質(zhì)和規(guī)律的一種思想方法。廣泛應(yīng)用于物理問題的研究中?！踞槍τ?xùn)練】1.(多選)(2015·全國卷Ⅰ)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖10所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是()圖10A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動解析當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對運(yùn)動，但抗拒不了相對運(yùn)動，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，但略有滯后，選項B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤。答案AB【以題說法】對于物理過程與我們熟悉的物理模型相似的題目，可嘗試使用轉(zhuǎn)換分析法，如本題中將圓盤看成由沿半徑方向的“輻條”組成，則圓盤在轉(zhuǎn)動過程中，“輻條”會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在圓盤中產(chǎn)生渦電流的模型即可快速求解。2.如圖11所示，在方向水平向左、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場中，固定一由內(nèi)表面絕緣光滑且內(nèi)徑很小的圓管彎制而成的圓弧BD，圓弧的圓心為O，豎直半徑OD＝R，B點和地面上A點的連線與地面成θ＝37°角，AB＝R。一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點)從地面上A點以某一初速度沿AB方向做直線運(yùn)動，恰好無碰撞地從管口B進(jìn)入管道BD中，到達(dá)管中某處C(圖中未標(biāo)出)時恰好與管道間無作用力。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小為g。求：圖11(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E和小球到達(dá)C處時的速度大小v；(2)小球的初速度大小v0以及到達(dá)D處時的速度大小vD。解析(1)小球做直線運(yùn)動時的受力情況如圖甲所示，小球帶正電，則qE＝eq\f(mg,tanθ)，得E＝eq\f(4mg,3q)，小球到達(dá)C處時電場力與重力的合力恰好提供小球做圓周運(yùn)動的向心力，如圖乙所示，甲OC∥AB，則eq\f(mg,sinθ)＝meq\f(v2,R)得v＝eq\r(\f(5,3)gR)。乙(2)小球“恰好無碰撞地從管口B進(jìn)入管道BD”，說明AB⊥OB小球從A點運(yùn)動到C點的過程，根據(jù)動能定理有－eq\f(mg,sinθ)·2R＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得v0＝eq\r(\f(25,3)gR)，小球從C處運(yùn)動到D處的過程，根據(jù)動能定理有eq\f(mg,sinθ)(R－Rsinθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mv2，得vD＝eq\r(3gR)。答案(1)eq\f(4mg,3q)eq\r(\f(5,3)gR)(2)eq\r(\f(25,3)gR)eq\r(3gR).分解思想有些物理問題的運(yùn)動過程、情景較為復(fù)雜，在運(yùn)用一些物理規(guī)律或公式不奏效的情況下，將物理過程按照事物發(fā)展的順序分成幾段熟悉的子過程來分析，或者將復(fù)雜的運(yùn)動分解成幾個簡單或特殊的分運(yùn)動(如勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、圓周運(yùn)動等)來考慮，往往能事半功倍?！踞槍τ?xùn)練】1.(2018·江蘇單科，3)某彈射管每次彈出的小球速度相等。在沿光滑豎直軌道自由下落過程中，該彈射管保持水平，先后彈出兩只小球。忽略空氣阻力，兩只小球落到水平地面的()A.時刻相同，地點相同 B.時刻相同，地點不同C.時刻不同，地點相同 D.時刻不同，地點不同解析彈射管沿光滑豎直軌道自由下落，向下的加速度大小為g，且下落時保持水平，故先后彈出的兩只小球在豎直方向的分速度與彈射管的分速度相同，即兩只小球同時落地；又兩只小球先后彈出且水平分速度相等，故兩只小球在空中運(yùn)動的時間不同，則運(yùn)動的水平位移不同，落地點不同，選項B正確。答案B2.如圖12所示，勻強(qiáng)電場中相鄰豎直等勢面間距d＝10cm，質(zhì)量m＝0.1kg、帶電荷量為q＝－1×10－3C的小球以初速度v0＝10m/s拋出，初速度方向與水平線的夾角為45°，已知重力加速度g＝10m/s2，求：圖12(1)小球加速度的大??；(2)小球再次回到圖中水平線時的速度大小以及與拋出點的距離。解析(1)根據(jù)題圖可知，電場線方向向左，電場強(qiáng)度大小為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(100,0.1)V/m＝1000V/m合力大小為F＝eq\r(（mg）2＋（qE）2)＝eq\r(2)N，方向與初速度方向垂直；根據(jù)牛頓第二定律可得加速度大小為a＝eq\f(F,m)＝10eq\r(2)m/s2。(2)小球在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動，水平方向做勻加速直線運(yùn)動，小球再次回到題圖中水平線時的時間為t＝2×eq\f(v0sin45°,g)＝eq\r(2)s，此時與拋出點的距離為x＝v0cos45°t＋eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)t2＝20m，在此過程中重力做功為零，根據(jù)動能定理可得qEx＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)代入數(shù)據(jù)解得v＝10eq\r(5)m/s。答案(1)10eq\r(2)m/s2(2)10eq\r(5)m/s20m.對稱思想物理中對稱現(xiàn)象比比皆是，對稱表現(xiàn)為研究對象在結(jié)構(gòu)上的對稱性、作用上的對稱性，物理過程在時間和空間上的對稱性，物理量在分布上的對稱性及作用效果的對稱性等。物理解題中的對稱法，就是從對稱性的角度去分析物理過程，利用對稱性解決物理問題的方法?！踞槍τ?xùn)練】1.下列選項中的各eq\f(1,4)圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間彼此絕緣。坐標(biāo)原點O處電場強(qiáng)度最大的是()解析設(shè)eq\f(1,4)圓環(huán)的電荷在原點O產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為E0，根據(jù)電場強(qiáng)度疊加原理和圓環(huán)場強(qiáng)的對稱性，在坐標(biāo)原點O處，A圖場強(qiáng)為E0，B圖場強(qiáng)為eq\r(2)E0，C圖場強(qiáng)為E0，D圖場強(qiáng)為0，故選項B正確。答案B【以題說法】敏銳地看出并抓住事物在某一方面的對稱性，其對稱部分存在某種相同特征，運(yùn)用對稱思維，可以從某一部分規(guī)律推知另一部分的規(guī)律，能一眼看出答案，大大簡化解題步驟，是一種重要的物理思想方法。2.(2019·浙江杭州模擬)如圖13所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂。在緩沖車的底板上，沿車的軸線固定著兩個光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。緩沖車的底部，安裝有電磁鐵(圖中未畫出)，能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L。假設(shè)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，此后線圈與軌道的磁場作用力使緩沖車廂減速運(yùn)動，從而實現(xiàn)緩沖，一切摩擦阻力不計。圖13(1)求線圈abcd中最大感應(yīng)電動勢的大??；(2)若緩沖車廂向前移動距離L后速度為零(緩沖車廂未與滑塊K接觸)，求此過程線圈abcd中通過的電荷量q和產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)若緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，求此后緩沖車廂的速度v隨位移x的變化規(guī)律(緩沖車廂未與滑塊K接觸)。解析(1)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，滑塊相對磁場的速度大小為v0，此時線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，則Em＝nBLv0。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律有eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(BL2,t)根據(jù)閉合電路歐姆定律有eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，通過線圈的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))t，解得q＝neq\f(BL2,R)由能量守恒定律有Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。(3)位移為x時線圈中通過的電荷量q1＝neq\f(BLx,R)由動量定理有－nBeq\o(I,\s\up6(－))1Lt1＝mv－mv0，又q1＝eq\o(I,\s\up6(－))1t1解得v＝－eq\f(n2B2L2x,mR)＋v0。答案(1)nBLv0(2)neq\f(BL2,R)eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)(3)v＝－eq\f(n2B2L2x,mR)＋v0【創(chuàng)新解讀】本題創(chuàng)新之處：①滑塊K立即停下即線圈不動，磁場運(yùn)動，即可等效為磁場不動，ab邊水平向左做切割磁感線運(yùn)動；②ab邊有n個感應(yīng)電動勢串聯(lián)；③ab邊受到n個安培力。電荷量用平均電流計算，焦耳熱根據(jù)能量守恒定律計算。.守恒思想物理學(xué)中最常用的一種思維方法——守恒。高中物理涉及的守恒定律有能量守恒定律、動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、質(zhì)量守恒定律、電荷守恒定律等，它們是我們處理高中物理問題的主要工具。【針對訓(xùn)練】1.(多選)如圖14所示，質(zhì)量為m的小球置于半徑為R的光滑豎直圓軌道最低點A處，B為軌道最高點，C、D為水平直徑的兩端，輕彈簧一端與過圓心O的轉(zhuǎn)動軸連接，另一端與小球拴接，已知彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(mg,R)，原長為L＝2R，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，若給小球一水平初速度v0，已知重力加速度為g，則()圖14A.當(dāng)v0較小時，小球可能會離開軌道B.若eq\r(2gR)＜v0＜eq\r(5gR)，小球會在B、D間脫離圓軌道C.只要v0＞2eq\r(gR)，小球就能做完整的圓周運(yùn)動D.只要小球能做完整的圓周運(yùn)動，則小球與軌道間最大壓力與最小壓力之差與v0無關(guān)解析因彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(mg,R)，原長為L＝2R，所以小球始終會受到彈簧的彈力作用，大小為F＝k(L－R)＝kR＝mg，方向始終背離圓心，無論小球在CD以上的哪個位置速度為零，重力在沿半徑方向上的分量都小于等于彈簧的彈力(在CD以下，軌道對小球一定有指向圓心的支持力)，所以無論v0多