浙江物理選考聯(lián)系實際題賞析

浙江 賈方征

浙江物理選考聯(lián)系實際題賞析

浙江 賈方征

示范引領(lǐng)明趨勢，聯(lián)貼實際考能力。

密切聯(lián)系生活與生產(chǎn)實際，聚焦物理學(xué)史經(jīng)典實驗，貼近高新現(xiàn)代科技實際，注重實際問題的分析與探究，強調(diào)物理知識的應(yīng)用價值，突出學(xué)以致用應(yīng)用能力的考核，是浙江物理選考命題的一大顯著特點。以下表格是浙江省高考物理選考兩份真題卷對聯(lián)系實際問題考題題號的匯總。

真題卷 聯(lián)系實際問題題號2015年10月卷3、4、5、6、7、8、9、10、12、13、16、17、18、19、20、21、22、23 2016年4月卷1、2、4、5、6、8、9、10、11、12、16、17、18、19、20、21、22、23

由表可知，真題卷中聯(lián)系實際題具有題量多、分值高、覆蓋面廣的特點?，F(xiàn)選取三類具有代表性的實際問題，進行剖析與點評，供復(fù)習(xí)借鑒參考。

一、聯(lián)系生產(chǎn)生活的實際

與生產(chǎn)生活相關(guān)聯(lián)的實際問題，有百米競賽及車輛啟動剎車等多過程運動，滑冰及車輛所做的圓弧軌道運動，滑雪、飛鏢及球類的平拋運動等。這類問題緊扣力學(xué)三大運動、牛頓運動定律、功能關(guān)系等核心考點。

【例1】（2016·浙江選考4月卷必考題）如圖1是上海中心大廈，小明乘坐大廈快速電梯，從底層到達第119層觀光平臺僅用時55s。若電梯先以加速度a1做勻加速運動，達到最大速度18m/s，然后以最大速度勻速運動，最后以加速度a2做勻減速運動恰好到達觀光平臺。假定觀光平臺高度為549m。

圖1

（1）若電梯經(jīng)過20s勻加速達到最大速度，求加速度a1及上升高度h；

（2）在（1）問中的勻加速上升過程中，若小明的質(zhì)量為60kg，求小明對電梯地板的壓力；

（3）求電梯勻速運動的時間。

（2）電梯勻加速上升過程，對小明進行受力分析，應(yīng)用牛頓第二定律有FN-mg＝ma1，代入數(shù)據(jù)得FN＝654N；根據(jù)牛頓第三定律得，壓力大小F′N＝FN＝654N，方向豎直向下。

圖2

【點評】以電梯運動為載體的聯(lián)系實際問題，情景熟悉，模型清晰，難度適中，切合必考題的要求。本題涉及勻加速、勻速、勻減速運動多個過程，同時整合了牛頓第二、第三定律的考查，融合了v-t圖象的考核，是物理聯(lián)系生活問題的典范。

【例2】（2015·浙江選考10月卷必考題）如圖3所示是高速公路上的“避險車道”，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險。質(zhì)量m＝2× 103kg的汽車沿下坡行駛，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時松開油門，此時時速表指針指向v1＝36km/h，汽車?yán)^續(xù)沿下坡勻加速直線行駛l＝350m，下降高度h＝50m時到達“避險車道”，此時時速表指針指向v2＝72km/h。重力加速度g取10m/s2。

圖3

（1）求從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達“避險車道”這一過程中汽車動能的變化量；

（2）求汽車在下坡過程中所受的阻力大?。?/p>

（3）若“避險車道”與水平面間的夾角為17°，汽車在“避險車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽車在“避險車道”上運動的最大位移。（sin17°≈0.3）

【點評】汽車在下坡及“避險車道”上的運動，是斜面模型的實際應(yīng)用。本題的另一亮點是解題思路與方法的開放性與靈活性。

二、聯(lián)系經(jīng)典實驗的實際

與物理學(xué)史相關(guān)聯(lián)的經(jīng)典實驗，有伽利略斜面實驗、密立根油滴實驗、洛倫茲力演示實驗，湯姆生測定電子比荷實驗、法拉第圓盤發(fā)電實驗、霍爾元件實驗、光電效應(yīng)實驗等。這些源于教材的著名實驗，是選考題源的熱點資源。

【例3】（2016·浙江選考4月卷必考題）密立根油滴實驗原理如圖4所示。兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接，板間電壓為U，形成豎直向下場強為E的勻強電場。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是 （ ）

圖4

A.懸浮油滴帶正電

C.增大場強，懸浮油滴將向上運動

D.油滴的電荷量不一定是電子電量的整數(shù)倍

生長期間，還應(yīng)及時松土，適時摘心。第1次摘心只留3～5片葉。多頭菊摘2～3次心。每年的8月上旬～9月中旬要停止摘心，并隨時注意抹去枝上的腋芽?，F(xiàn)花蕾后要剝除側(cè)蕾。

【答案】C

【點評】密立根油滴實驗源于選修3-1教材靜電場“科學(xué)足跡”欄目，是科學(xué)史上的經(jīng)典實驗。因是所有學(xué)考、選考學(xué)生必做題，故情景較簡單，考點較單一，模型較明了。

【例4】（2016·浙江選考4月卷加試題）在光電效應(yīng)實驗中，采用極限頻率為νc＝5.5×1014Hz的鈉陰極，已知普朗克常量h＝6.6×10-34J·s，電子質(zhì)量m＝9.1× 10-31kg。用頻率ν＝7.5×1014Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的 （ ）

A.動能的數(shù)量級為10-19J

B.速率的數(shù)量級為108m/s

C.動量的數(shù)量級為10-27kg·m/s

D.德布羅意波長的數(shù)量級為10-9m

【答案】AD

【點評】本題以光電效應(yīng)實驗為背景，涵蓋光電效應(yīng)方程及光電子的動能、速率、動量、德布羅意波長的定量求解，重在概念關(guān)聯(lián)性及數(shù)學(xué)運算能力的考核。

三、聯(lián)系高新科技的實際

與高新科技相關(guān)聯(lián)的實際問題，有新穎火箭與新人造衛(wèi)星、高鐵等新交通工具、電磁炮與電磁推進船、質(zhì)譜儀與加速器、磁流體發(fā)電機與電磁流量計等。這些素材是加試壓軸題的主要題源。

【例5】（2016·浙江選考4月卷必考題）2015年12月，我國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空進入高為5.0× 102km的預(yù)定軌道，如圖5所示?！拔蚩铡毙l(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的運動均可視為勻速圓周運動。已知地球半徑R＝6.4×103km。下列說法正確的是 （ ）

圖5

A.“悟空”衛(wèi)星的線速度比同步衛(wèi)星的線速度小

B.“悟空”衛(wèi)星的角速度比同步衛(wèi)星的角速度小

C.“悟空”衛(wèi)星的運行周期比同步衛(wèi)星的運行周期小

D.“悟空”衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心加速度小

【答案】C

【點評】多對象人造衛(wèi)星運動參量的比較，是萬有引力與航天選考必考題的熱點題型。備考中須明晰軌道半徑越低的衛(wèi)星，其線速度、角速度、向心加速度均越大，而運行周期越小的規(guī)律。

【例6】（2016·浙江選考4月卷加試題）某同學(xué)設(shè)計了一個電磁推動加噴氣推動的火箭發(fā)射裝置，如圖6所示。豎直固定在絕緣底座上的兩根長直光滑導(dǎo)軌，間距為L。導(dǎo)軌間加有垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場B。絕緣火箭支撐在導(dǎo)軌間，總質(zhì)量為m，其中燃料質(zhì)量為m′，燃料室中的金屬棒EF電阻為R，并通過電刷與電阻可忽略的導(dǎo)軌良好接觸。

圖6

引燃火箭下方的推進劑，迅速推動剛性金屬棒CD（電阻可忽略且和導(dǎo)軌接觸良好）向上運動，當(dāng)回路CEFDC面積減少量達到最大值ΔS，用時Δt，此過程激勵出強電流，產(chǎn)生電磁推力加速火箭。在Δt時間內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱使燃料燃燒形成高溫高壓氣體。當(dāng)燃燒室下方的可控噴氣孔打開后，噴出燃?xì)膺M一步加速火箭。

（1）求回路在Δt時間內(nèi)感應(yīng)電動勢的平均值及通過金屬棒EF的電荷量，并判斷金屬棒EF中的感應(yīng)電流方向；

（2）經(jīng)Δt時間火箭恰好脫離導(dǎo)軌，求火箭脫離時的速度v0（不計空氣阻力）；

（3）火箭脫離導(dǎo)軌時，噴氣孔打開，在極短的時間內(nèi)噴射出質(zhì)量為m′的燃?xì)?，噴出的燃?xì)庀鄬姎馇盎鸺乃俣葹閡，求噴氣后火箭增加的速度Δv（提示：可選噴氣前的火箭為參考系）。

（2）金屬棒EF上升過程受到安培力的沖量的平均值為；上升過程根據(jù)動量定理有；聯(lián)解可得

【點評】本題為壓軸題，知識綜合性強，能力要求高，區(qū)分度好。這是以法拉第電磁感應(yīng)定律為核心的電力綜合題，涵蓋電學(xué)中的電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力公式等主干考點，滲透力學(xué)中的牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律等主干規(guī)律的考查。多規(guī)律、大綜合、高難度是其最大的特點。

根據(jù)浙江物理選考試題多以真實情景、實際問題為素材，符合新課標(biāo)及學(xué)生的認(rèn)知實際，突顯能力立意、強調(diào)物理學(xué)科核心素養(yǎng)考核的特點，特別重在理解能力、建模能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)能力、分析綜合能力的考查趨勢。在備考時間有限的選考復(fù)習(xí)中，唯有精選試題，精準(zhǔn)復(fù)習(xí)，進行有針對性地演練，方能提升實效。

（作者單位：浙江省衢州市菁才中學(xué)）