2008年普通高考理科综合能力测试北京卷有如下一个题目:
有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性。
举例如下:如图1所示,质量为M、倾角为θ的滑块A放于水平地面上。把质量为m的滑块B放在A的斜面上,忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a =
对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题.他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”。但是,其中有一项是错误的,请你指出该项( )答案:D
A.当θ=0°时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的
B.当θ=90°时,该解给出a=g ,这符合实验结论,说明该解可能是对的
C.当M
D.当m
做过该题的学生,多数因对题目提供的情景生疏而感到无从下手解题。其实本题题干中明确提出了解决这个问题的一些方法,该题所提供的解题方法,不仅适用于解决本题,而且也适用于解决类似的其它选择题。
从本题的题干中我们可以得出如下两个解决该类选择题的方法:
单位分析法:单位分析法就是先求出所求的物理量的单位,然后分析备选项的表达式的单位,如果备选项表达式的单位与所求物理量的单位不相同,则该选项可排除。
赋值法:赋值法是指根据所求物理量的表达式中物理量变化的趋势来分析备选项是否符合要求。即通过合理假设,给备选项中物理量赋予一些特殊值,使题目得到简化,变为熟悉的情景,然后推算出所求物理量在特殊值时的结果,再把被赋予特殊值的物理量的值代入到备选项中,推算出结果,如果两个结果相同,则该备选项正确。
例题1.(2012北京理综) “约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两加恒定电压U,则它会辐射频率为v的电磁波,且v与U成正比,即v=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为
A.
分析和解:本题要求比例系数k与元电荷e和普朗克常量h的关系式,由v = kU得k = v/U,直接把v和U的单位代到k的表达式中,很难得出k的单位,我们可以用电压U的其他形式来代替U,在电场中,U = Ed (E为电场强度,d为距离),电场强度E=F/q (F为电场力,q 为电荷量);v = 1/ t(t为时间)。所以k的表达式可表示为k =
例题2.(2010年全国理综新课标)一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为
A.
分析和解:假设F1 = F2 ,则弹簧在两力作用下形变量相同。弹簧在力F1作用下的形变量△X =
例题3.(2011江苏物理)如图2所示,甲、乙两同学从河中O点出发,分别沿直线游到A点和B点后,立即沿原路线返回到O点,OA、OB分别与水流方向平行和垂直,且OA=OB。若水流速度不变,两人在靜水中游速相等,则他们所用时间
A.
分析和解:设水流速度大小为V ,两人在静水中速度大小为V1 ,OA=OB=S 。假设V1=2V,则甲由O点游到A点后,再返回到O点时,所用的时间
例题3.( 2008全国理综I )如图3所示,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上。物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角
A.tan
分析和解:假设θ=45°则物体落在斜面上时,水平位移x和竖直位移y大小相等。设物体水平抛出时初速度为v0 ,物体从抛出到落在斜面上时所用时间为t,由平抛运动知识得x = v0t,y =
例题4. (2011年安徽理综)一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图4(a)所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出,如图4(b)所示。则在其轨迹最高点p处的曲率半径是
A.
分析和解:假设α= 90°,则物体做竖直上抛运动,物体运动轨迹最高点是一个点,点的曲率半径为零。把α= 90°代入备选项中,可排除A、B项。
假设α=0°,则物体做平抛运动,运动轨迹的最高点在抛出点,此时物体速度方向与加速度方向相互垂直,由a =g=
例题5.(2011年福建理综)如图5所示,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B。若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2,已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的。请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是
A.T1=
C.T1=
分析和解:在中学阶段,滑轮问题一般不考虑滑轮的质量,所以可假设m = 0 ,m1 = m2 ,则细绳对A的拉力T1 = m1g 。把m = 0 、m2 = m1 代入备选项中,得选项C正确。
例题6.(2010年福建理综)物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确。如图6所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为R1和R2的圆环,两圆环上的电荷量均为q(q>0),而且电荷均匀分布。两圆环的圆心O1和O2相距为2a,联线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(r<a)。试分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式(式中k为静电力常量)正确的是
A. E =
B. E =
C.E =
D.E =
分析和解:由点电荷场强的计算公式E=
假设R1 =0 、R2 = 0时,则两圆环可看作点电荷,此时A点处场强的大小E=
例题7.(2009年北京理综)如图7所示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为
A. E =
B.E =
C.E =
D.E =
分析和解:从备选项(电场强度)物理量单位分析,A选项单位不是场强的单位,故排除A选项。
在圆环平面上任取一小面元M,由对称性可知,一定可以在圆环平面上找到面元M关于圆心O的对称面元N ,且面元M、面元N电荷量相等。因为面元M、面元N在圆环圆心处的合场强为零,所以圆环圆心处的场强为零。
假设X=0 ,则点P位于圆环的圆心处,场强应为零。把X=0带入B、C、D选项,可排除选项C。
假设X→∞时,则圆环可视为点电荷,离点电荷无穷远处的场强为零。把X→∞带入B、D选项,得选项B正确。
用这两种方法解题的好处一是可以简化题目,二是可以简化计算,从而提高解题速度。当用赋值法解题时,要注意所作的假设要符合题意,要使假设后的题目计算得到简化。有时会遇到一个假设的数值会使所有的备选项都符合题目要求,这时可以改变假设量的数值再试一次。用这两种方法快速解题的前提是要熟练掌握各个知识点。
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