張建生

高考物理的幾大題型在2014年高考中主要表現(xiàn)在平衡問題、臨界問題、守恒問題、復(fù)合場問題、多過程問題、圖象問題等基本題型方面.

一、平衡問題

共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是靜力學(xué)的基礎(chǔ)，主要考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本能力，題型以選擇題為主，難度適中，也要注意與電磁學(xué)的綜合應(yīng)用.

例1 ?（2014年高考山東卷）如圖1所示，用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡易秋千.某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長且懸掛點(diǎn)不變.木板靜止時(shí)，[F1]表示木板所受合力的大小，[F2]表示單根輕繩對木板拉力的大小，則維修后（ ? ） [ 圖1]

A.[F1]不變，[F2]變大

B.[F1]不變，[F2]變小

C.[F1]變大，[F2]變大

D.[F1]變小，[F2]變小

解析 ?考查受力分析、物體的平衡.在輕繩被剪短前后，木板都處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以木板所受的合力都為零，即[F1]=0.因兩根輕繩等長，且懸掛點(diǎn)等高，故兩根輕繩對木板的拉力相等，均為[F2].對木板進(jìn)行受力分析，如圖2所示，則豎直方向根據(jù)平衡方程，有[2F2cosθ=G]. 輕繩剪去一段后，[θ]增大，cos[θ]減小，故[F2]變大.選項(xiàng)A正確. 選A項(xiàng). [ 圖2]

點(diǎn)撥 ?解平衡問題的關(guān)鍵在于正確進(jìn)行受力分析和對力的處理. 動(dòng)態(tài)平衡問題可考慮圖解法和解析法.

二、臨界問題

當(dāng)物體從某種特性變化到另一種特性時(shí)，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)通常叫臨界狀態(tài). 出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可以理解為“恰好不出現(xiàn)”的物理現(xiàn)象.

例2 ?（2014年高考四川卷）如圖3所示，水平放置的不帶電的平行金屬板[p]和[b]相距[h]，與圖示電路相連，金屬板厚度不計(jì)，忽略邊緣效應(yīng).[p]板上表面光滑，涂有絕緣層，其上[O]點(diǎn)右側(cè)相距[h]處有小孔[K];[b]板上有小孔[T]，且[O、T]在同一條豎直線上，圖示平面為豎直平面.質(zhì)量為[m]、電荷量為[-q（q>0）]的靜止粒子被發(fā)射裝置（圖中未畫出）從[O]點(diǎn)發(fā)射，沿[p]板上表面運(yùn)動(dòng)時(shí)間[t]后到達(dá)[K]孔，不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間.粒子視為質(zhì)點(diǎn)，在圖示平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電荷量保持不變，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為[g].

[圖3]

（1）求發(fā)射裝置對粒子做的功;

（2）電路中的直流電源內(nèi)阻為[r]，開關(guān)S接“1”位置時(shí)，進(jìn)入板間的粒子落在[b]板上的[A]點(diǎn)，[A]點(diǎn)與過[K]孔豎直線的距離為[l]. 此后將開關(guān)S接“2”位置，求阻值為[R]的電阻中的電流強(qiáng)度.

解析 ?（1）設(shè)粒子在[p]板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為[v0]，有[h=v0t]①

設(shè)發(fā)射裝置對粒子做的功為[W]，由動(dòng)能定理，有

[W=12mv20]②

聯(lián)立①②可得[W=mh22t2]③

（2）S接“1”位置時(shí)，電源的電動(dòng)勢[E0]與板間電勢差[U]，有[E0=U]④

板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為[E]，粒子進(jìn)入板間時(shí)有水平方向的速度[v0]，在板間受到豎直方向的重力和電場力作用而做類平拋運(yùn)動(dòng). 設(shè)加速度為[a]，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為[t1]，有

[U=Eh]⑤ [mg-qE=ma]⑥ [h=12gt21]⑦ [l=v0t1]⑧

S接“2”位置，則在電阻[R]上流過的電流[I]滿足

[I=E0R+r]⑨

聯(lián)立①④～⑨得[I=mh（R+r）（g-2h3l2t2）]⑩

點(diǎn)撥 動(dòng)力學(xué)中常見的臨界問題主要有兩類：一是彈力發(fā)生突變時(shí)接觸物體間的脫離與不脫離，繩子的繃緊與松弛問題;二是摩擦力發(fā)生突變時(shí)滑動(dòng)與不滑動(dòng)問題，外力變化導(dǎo)致靜摩擦力為零并改變方向的問題. 處理這類問題的關(guān)鍵是：（1）通過物理過程的分析，找出臨界狀態(tài). （2）抓住處于臨界狀態(tài)時(shí)物體的受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征，找出臨界條件.

三、守恒問題

守恒問題貫穿整個(gè)高中物理，它既是一條重要的規(guī)律，同時(shí)也是研究物理問題的重要思維方法，如機(jī)械能守恒、能量守恒、動(dòng)量守恒、電荷守恒、質(zhì)量數(shù)守恒等.

例3 （2014年高考福建卷）圖4為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖. 整個(gè)軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的[AB]段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點(diǎn)水平相切.點(diǎn)A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面.一質(zhì)量為m的游客（視為質(zhì)點(diǎn)）可從軌道AB的任意位置滑下，不計(jì)空氣阻力. [ 圖4]

（1）若游客從A點(diǎn)由靜止開始滑下，到B點(diǎn)時(shí)沿切線方向滑離軌道落在水面上的D點(diǎn)，OD=2R，求游客滑到B點(diǎn)時(shí)的速度vB大小及運(yùn)動(dòng)過程軌道摩擦力對其所做的功Wf;

（2）若游客從AB段某處滑下，恰好停在B點(diǎn)，又因受到微小擾動(dòng)，繼續(xù)沿圓弧軌道滑到P點(diǎn)后滑離軌道，求P點(diǎn)離水面的高度h.

解析 ?（1）游客從[B]點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，有

[2R=vBt]① ?[R=12gt2]②

由①②式得[vB=2gR]③

從[A]到[B]，根據(jù)動(dòng)能定理，有

[mg（H-R）+Wf=12mv2B-0]④

由③④式得[Wf=-（mgH-2mgR）]⑤

（2）設(shè)[OP]與[OB]間夾角為[θ]，游客在[P]點(diǎn)時(shí)的速度為[vP]，受到的支持力為[N]，從[B]到[P]由機(jī)械能守恒定律，有[mg（R-Rcosθ）]=[12mv2P]-0 ⑥

過[P]點(diǎn)時(shí)，根據(jù)向心力公式，有

[mgcosθ-N=][mv2PR]⑦ ?[N=0]⑧ ?cos[θ]=[hR]⑨

由⑥⑦⑧⑨式解得[h=23R] ⑩

點(diǎn)撥 ?對于能量守恒問題（包括機(jī)械能守恒），找出研究過程中各種形式的能量的變化是解題的關(guān)鍵.