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        首页 高考物理(浙江专用)考前静悟篇:第4讲 用“转化和建模”的思维巧解信息题(54张PPT)

        高考物理(浙江专用)考前静悟篇:第4讲 用“转化和建模”的思维巧解信息题(54张PPT).ppt

        高考物理(浙江专用)考前静悟篇:第4讲 用“转化和建模”的思维…

        简介:本文档为《高考物理(浙江专用)考前静悟篇:第4讲 用“转化和建模”的思维巧解信息题(54张PPT)ppt》,可适用于人文社科领域

        第讲 用ldquo转化和建模rdquo的思维巧解信息题信息给予型题的题干主要以日常生活、生产及现代科技中的某个事件、问题为情景让考生通过阅读、理解、思考和分析筛选出有用的信息把题干所涉及的实际问题抽象为一种物理过程并根据此物理过程建立起相应的物理模型然后用题干中的相关信息去解决问题.近几年的高考试题更加注重物理知识与实际问题的联系通过与实际问题联?#21040;?#23494;的情景设计一方面要求学生在合理的近似下建立物理模型考查学生灵活运用物理规律和方法解决实际问题的能力另一方面又要求学生能够注意物理模型建立的条件区分理想模型与真实物体以增强学生思维的活力.在情景设计上信息载体常涉及最新科技动态及应用、日常生活及社会热点等问题.要求学生在理解物理知识的同时会用所学知识解决实际问题能把生活中的物理情景转化为熟悉的物理模型然后运用物理规律建立方程解决.特别是计算题部分更是突出了对物理过程的分析强化了建模能力的考查考查学生提取信息、获取新知识再运用新知识解决实际问题的能力.新信息给予题所提供的材料大?#38469;强?#26412;内容中没有涉及?#27169;?#23427;们的材料内容新表达方法新题干较长.由于信息题的以上特点导致学生解答信息题时会遇到一些困难主要表现在以下几个方面:()面对新信息问题畏难导致思维受阻()受信息表象干扰难以把握问题本质()面对复杂信息情景缺乏信息的划分、整合思维()对于现象与问题缺乏有效的建模思维.在题目中寻找有效信息信息的载体具有多样化可以是文字、公式、图线、表格和函数图象等审题时一定要抓住题干中所给的可采集的知识点.在此我们可以将可采集的知识点与得到的信息列表如下:数物理量(具体数据、物理量的符号)形情景结构图、物理量关系图象、数学?#21152;?#20851;键语言(字、词、句)对象状态、特征过程力和运动的特征、功和能的特征条件隐含、关键.将文字信息转化为物理信息文字信息题的特点是:物理语言往往被一大堆文字所掩盖各种有用信息间的关系也不是一眼能看出来?#27169;?#23457;题时先粗读材料后?#24178;?#35774;问问题或明确或隐藏也有问题中套问题的但?#38469;?#38024;对材料提出来?#27169;?#23457;题的过程中包含了对材料的理解数据的提取要注意对现象、数据按内在联?#21040;?#34892;抽象归纳并合理推理进而?#19994;?#35299;决问题的方法将复杂的实际问题进行科学抽象保留主要因素略去次要因素建立正确的物理模型.而解题的关键是理解理解了其中的新术语、新概念实际上就是接受了有用信息有了进一步的处理基础然后再将其转化为物理知识从而使问题得以解决.例 广州亚运会男子timesm接力赛?#29616;?#22269;队勇夺冠军现有?#20303;?#20057;两运动员在?#30423;方喚影?#30340;过程中发现甲短矩离加速后能保持ms的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机需在接力区前?#23454;?#30340;位置设置标记在某次练习中?#33258;?#25509;力区前x处做了标记当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令?#20197;?#25509;力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间)已知接力区的长度为L=m设乙起跑后的运动是匀加速运动试求:()若x=m?#20057;?#24688;好在速度达到与甲相同时被甲追上完成交?#24433;?#21017;在完成交?#24433;?#26102;乙离接力区末端的距离为多大?()若x=m乙的最大速度为ms并能以最大速度跑完全程要使?#20303;?#20057;能在接力区完成交?#24433;?#21017;?#20197;?#21548;口令后加速的加速度最大为多少?审题突破 解本类语言文?#20013;?#36848;较多的题首先要提炼文?#36136;?#20043;变成物理语言其?#38382;?#23558;物理语言转换成相应的物理模型最后应用模型的相关规律、公式解题.提炼:ldquomsrdquo:甲向乙传递接力棒时甲的速度.提炼:ldquoxrdquo:?#33258;?#20057;后x处?#22918;?#20057;多跑了x提炼:ldquo乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上rdquo:甲和乙的运动是常见的追及问题甲做?#20154;?#36816;动?#26131;?#21248;加速运动?#22918;?#20057;多跑了x追上时乙的速度等于甲的速度.提炼:ldquo要使?#20303;?#20057;能在接力区完成交?#24433;魊dquo:?#20303;⒁以?#25509;力区边缘完成交?#24433;?#26102;所对应的乙的加速度应是临界加速度.解析 ()设经过时间t甲追上乙乙的加速度为a则根据题意有vt-vt=x将v=msx=m代入得t=s又v=at解得a=ms设乙跑的距离为x则x=at代入数据得到x=m所以乙离接力区末端的距离为Deltax=L-x=m-m=m()由题意可知乙的加速度越大在完成交?#24433;?#26102;乙跑过的距离越长.当在接力区的边缘完成交?#24433;?#26102;乙的加速度最大设乙此时的加速度为a运动的时间t=eqf(L+x,v甲)=eqf(L+x,v)乙达到其最大速度所用的时间t=eqf(v乙,a)L=eqf(,)ateqoal(,)+v乙(t-t)联立解得a=eqf(,)ms=ms答案 ()m()ms.将图表信息转化为物理信息图表信息分为?#35745;?#20449;息和表格数据信息题目所给的信息包含在图表中解题时要注意观察?#35745;?#25110;分析表格数据注意题图所给物理情景.按时间或空间发展进程分析物理过程从图表中提取有用的物理信息正确构建物理模型.例 (单选)太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆各行星的半径、日星距离和质量如下表所示:行星名称水星金星地球火星木星?#21015;?#22825;王星海王星星球半径(timesm)日星距离(timesm)质量(timeskg)则根据所学的知识可以判断以下说法中正确的是(  )A.太阳系的八大行星中海王星做圆周运动的速?#39318;?#22823;B.太阳系的八大行星中水星做圆周运动的周期最大C.如果已知地球的公转周期为年万有引力常量G=times-Nmiddotmkg再利用地球和太阳间的距离则可以求出太阳的质量D.如果已知万有引力常量G=times-Nmiddotmkg并忽略地球的自转利用地球的半径以及地球表面的重力加速度g=ms则可以求出太阳的质量审题突破 本题所给的是数据表格我们应对数据做对比分析从中?#19994;?#25152;给数据的规律.提炼:太阳的八大行星的球体半径的大小可用于计算星球表面重力加速度和第一宇宙速度.提炼:太阳的八大行星的公转半径可用于计算公转周期和速率.提炼:太阳的八大行星的质量可用于计算行星表面重力加速度.解析 对于太阳的行星其所受太阳的引力充当其做圆周运动的向心力Geqf(Mm,r)=meqf(v,r)解得v=eqr(f(GM,r))可知轨道半径大的行星运动速率小由表格数据知海王星的轨道半径最大所以其运动速?#39318;?#23567;选项A错.根据Geqf(Mm,r)=mreqf(pi,T)得T=pieqr(f(r,GM))由表格数据知水星的轨道半径最小所以其运动周期最小B错由Geqf(Mm,r)=mreqf(pi,T)若知道万有引力常量G、行星的公转周期T和轨道半?#23545;?#21487;求中心天体的质量MC正确.由于图表中没有地球的公转周期虽然给出地球的半径和地球表面的重力加速度但也无法求太阳质量D错.答案 C.从实际问题抽象出常见的物理模型物理模型是为?#25628;?#31350;物理问题而假想的物理情景它忽略了次要因素抓住了主要因素是理想化的物理情景.而实际问题涉及到多个物体、多个环境因素问题非常复杂在此我们可以将问题简化在实际问题中抽象出一些常见的物理模型利用我们熟悉的物理知识去分析题目便迎刃而解.例 为登月?#35762;?#26376;球上海?#25945;?#30740;制了ldquo月球车rdquo如?#25216;?#25152;示.某探究性学习小组对ldquo月球车rdquo的?#38405;?#36827;行研究.他们让ldquo月球车rdquo在水平地面上由静止开始运动并将ldquo月球车rdquo运动的全过程记录下来通过数据处理得到如?#23478;?#25152;示的v-t图象已知~t段为过原点的倾斜直线t~s内ldquo月球车rdquo牵引力的功?#26102;?#25345;不变且P=kW,s~s段为平行于横轴的直线在s末停止遥控让ldquo月球车rdquo自由滑行ldquo月球车rdquo质量m=kg整个过程中ldquo月球车rdquo受到的阻力Ff大小不变.INCLUDEPICTURETIF ?#20303;     ?#20057;图()求ldquo月球车rdquo所受阻力Ff的大小和ldquo月球车rdquo?#20154;?#36816;动时的速度大小()求ldquo月球车rdquo在加速运动过程中的总位移x()求~s内牵引力所做的总功.()画出ldquo月球车rdquo整个运动过程中牵引力的功率随时间变化的图象.审题突破 ldquo月球车rdquo在牵引力和阻力作用下的运动速度图象比?#32454;?#26434;但仔细分析问题会发现:题中包含了很多常见的物理模型:①~t时间内月球车受到恒定的牵引力和阻力的作用由静止开始运动加速度恒定是初速度为零的匀加速直线运动.②t~s时间内月球车的功率不变根据P=Fv随着v的增大F减小月球车的加速度减小是加速度逐渐减小的变加速运动.③~s时间内整个过程是以恒定加速度启动的机车启动问题.④s~s时间内月球车的速度不变牵引力等于阻力其运动是?#20154;?#30452;线运动是二力平衡问题也是机车的最大速度问题.⑤s~s时间内月球车在阻力的作用下做匀减速直线运动是牛顿运动定律与运动学公式相结合的直线运动问题.解析 ()在s末撤去牵引力后ldquo月球车rdquo?#36745;?#38459;力Ff作用下做匀减速运动由题?#23478;?#21487;得v=amiddotDeltat=a由牛顿第二定律得Ff=mas~s内ldquo月球车rdquo?#20154;?#36816;动设牵引力为F则F=Ff由P=Fv可得ldquo月球车rdquo?#20154;?#36816;动时的功率P=Ffv联立解得v=msa=msFf=N()ldquo月球车rdquo的加速运动过程可以分为~t时间内的匀加速运动和t~s时间内的变加速运动两个阶段.t时功率为P=kW速度为vt=ms由P=Fvt可得此时牵引力为F=Pvt=N由牛顿第二定律:F-Ff=ma解得~t时间内的加速度大小为a=(F-Ff)m=ms匀加速运动的时间t=vta=s匀加速运动的位移x=eqf(,)ateqoal(,)=m在~s内由动能定理可得Fx+P(s-t)-Ffx=eqf(,)mveqoal(,)-代入数据解得ldquo月球车rdquo在加速运动过程中的总位移x=m()在~s内牵引力做功W=Fx=timesJ=J在s~s内牵引力做功W=P(t-t)=times(-)J=Js后停止遥控牵引力做功为零~s内牵引力所做的总功W=W+W=J()ldquo月球车rdquo在~s内做匀加速直线运动速度v=at(tles)功率P=Fv=Fat(tles)s~s内ldquo月球车rdquo牵引力的功?#26102;?#25345;不变为P=kW此后ldquo月球车rdquo牵引力的功率为ldquo月球车rdquo整个运动过程中牵引力的功率随时间变化的图象如图所示.答案 ()N ms()m()J()见解析图.(单选)我国ldquo蛟龙号rdquo深潜器经过多?#38382;?#39564;终于在年月日以m深度创下世界最?#24405;?#24405;(国外最深不超过m)预示着可以征服全球的海?#36164;?#30028;假设在某?#38382;?#39564;时深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面min内全过程的深度曲线(a)和速度图象(b)如图所示则有(  )图A.(a)图中h代表本次最大深度应为mB.全过程中最大加速度是msC.潜水员处于超重状态应发生在min~min和min~min的时间?#25991;贒.整个潜水器在min~min时间?#25991;?#26426;?#30340;?#23432;恒解析 由(b)图可以计算出~min时间内蛟龙号下潜的深度h=eqf(,)times(+)timestimesm=mA错.在全过程中~min时间内与min~min时间内的加速度最大a=eqf(Deltav,Deltat)=eqf(,)ms=eqf(,)msB错.在min~min和min~min时间?#25991;?#21152;速?#30830;较?#21521;上潜水员处于超重状态C正确.由机?#30340;?#30340;定义可知潜水器在min~min时间内机?#30340;?#19981;守恒D错.答案 C图.(单选)如?#38469;莑dquo神舟rdquo?#30423;瀉教?#39134;船返回舱返回地面的示意?#25216;?#23450;其过程可简化为:打开降落伞一?#38382;?#38388;后整个装置?#20154;?#19979;降为确保?#36393;?#30528;陆需点燃返回舱的缓冲火箭在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动则(  )A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因?#24378;?#27668;阻力C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态解析 火箭开始喷气瞬间返回舱受到向上的反作用力所受合外力向上故伞绳的拉力变小所以选项A正确返回舱与降落伞组成的系统在火箭喷气前受力平衡喷气过程中减速的主要原因是受到喷出气体的反作用力故选项B错误返回舱在喷气过程中做减速直线运动故合外力一定做负功选项C错误返回?#24352;?#27668;过程中产生竖直向上的加速度故应处于超重状态选项D错误.答案 A.(单选)某同学设想驾驶一辆ldquo陆地-太空rdquo两用汽车沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大当汽车速度增加到某一值时它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的ldquo?#25945;?#27773;车rdquo.不计空气阻力已知地球的半径R=km重力加速度g=ms下列说法正确的是(  )A.汽车在地面上速度增加时它对地面的压力增大B.当汽车速度增加到kms时将离开地面绕地球表面做圆周运动C.此ldquo?#25945;?#27773;车rdquo环绕地球做圆周运动的最小周期为hD.在此ldquo?#25945;?#27773;车rdquo上可以用弹簧测力计测量物体的重力解析 汽车在地面上沿赤道做圆周运动当速度增大时其向心加速度增大地面对它的支持力减小所以它对地面的压力减小A错.当Geqf(Mm,R)=meqf(v,R)时汽车离开地面结合Geqf(Mm,R)=mg可得v=kmsB正确.当汽车在地面附近做圆周运动时周期为T=eqf(piR,v)=min该周期为最小周期C错.由于ldquo?#25945;?#27773;车rdquo处于完全失重状态不可在此ldquo?#25945;?#27773;车rdquo上用弹簧测力计测量物体的重力.答案 B.为?#31246;踩?#22312;公?#39134;闲?#39542;的汽车之间应保持必要的?#36393;?#36317;离.我国公安部门规定:高速公?#39134;闲?#39542;汽车的?#36393;?#36317;离为m汽车行驶的最高速度为kmh取g=ms请你根据下面提供的资料?#24471;?#35745;算?#36393;?#36317;离为m的依据.资料一:驾?#36745;?#30340;反应时间在s~s之间.资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数路面动摩擦因数干沥青与混凝土路面~干碎石路面~湿沥青与混凝土路面~解析 由表分析s是最长的反应时间对应刹车之前的最大可能距离x=vt.是最小的动摩擦因数对应最大加速度a=Ffm=mug对应最大的刹车距离x=eqf(v,mug)?#36393;?#36317;离x=x+x=vt+eqf(v,mug)得:xasympmxasympm略小于m因此m的?#36393;?#36317;离是必要?#27169;?#31572;案 见解析.某舰载机降落到静止的航?#24178;賢技?#20026;航母甲板上拦阻索阻拦舰载机过程的俯视示意图?#23478;?#20026;舰载机尾钩钩住拦阻索正中位置、随即关闭发动机后加速度a随时间t变化的图象.已知舰载机质量M=timeskg尾钩?#23637;?#20303;拦阻索时的初速度v=mst=s时拦阻索与尾钩?#23637;?#20303;时拦阻索的初始位置夹角theta=deg此时舰载机所受空气阻力与甲板摩擦阻力大小之和Ff=timesN舰载机钩住拦阻索至停止的全过程中克服空气阻力与甲板摩擦阻力做的总功Wf=timesJ.求:()t=s时刻拦阻索的拉力大小FT()舰载机钩住拦阻索至停止的全过程中克服拦阻索拉力做的功W()t=s时?#25506;?#36733;机的速度大小为v求t=s至t=s内通过的位移大小x(提示:求速度变化量可类比于利用v-Ff图象求位移的方法)甲乙图解析 ()由题?#23478;?#21487;知t=s时加速度大小a=ms由牛顿第二定律有FTsintheta+Ff=Ma联立解得FT=eqr()timesN=timesN()以舰载机为研究对象由动能定理有-W-Wf=-eqf(,)Mveqoal(,)W=timesJ()由题?#23478;?#21487;得速度的减少量Deltav=mst=sv=v-Deltav=mst~t时间内通过的位移大小x=v(t-t)-eqf(,)a(t-t)=m答案 ()timesN()timesJ()ms m.如图(a)所示在水平?#33539;蜛B上有一质量为timeskg的汽车正以ms的速度向?#20197;人?#36816;动汽车前方的水平?#33539;蜝C较粗糙汽车通过整个ABC?#33539;?#30340;v-t图象如图(b)所示(在t=s处水平虚线与曲线相切)运动过程中汽车发动机的输出功?#26102;?#25345;kW不变假设汽车在两个?#33539;?#19978;受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小.()求汽车在AB?#33539;?#19978;运动时所受的阻力的大小.()求汽车刚到达B点时的加速度大小.()求BC?#33539;?#30340;长度.()若汽车通过C位置以后仍保持原来的输出功率继续行驶且受到的阻力与AB?#33539;?#30340;阻力相等请在图(b)上画出s以后汽车运动的大致图象.(a)(b)图解析 ()汽车在AB?#33539;?#19978;以v=ms的速度做?#20154;?#36816;动有F=FfP=Fv联立解得:Ff=Pv=eqf(times,)N=N()t=s时汽车以v=ms的速度做?#20154;?#36816;动有F=FfP=Fv联立解得:Ff=Pv=eqf(times,)N=Nt=s时汽车行驶到B点开?#30002;?#20943;速运动其牵引力F=Ff=N根据牛顿第二定律有Ff-F=ma解得a=(Ff-F)m=ms()在BC?#33539;?#30001;动能定理得Pt-Ffl=eqf(,)mveqoal(,)-eqf(,)mveqoal(,)解得l=m()汽车通过C位置以后阻力变小将做加速度逐渐减小的加速运动达到v=ms后做?#20154;?#36816;动s以后汽车运动的速度图象如图所示.答案 ()N()ms()m()见解析图.风洞实验?#20197;?#33322;空?#25945;?#39134;行器的研究中发?#24188;?#37325;要的作用用它可以分析、研究影响飞行器飞行速度的各种因素.风洞实验室中可以产生方向水?#20581;?#36895;度大小可调节的风用来研究处在流动气体中物体的受力情况.现将一套有木球的细折杆ABC固定在风洞实验室中球的质量为m重力加速度为g球在杆上运动时球与杆之间的滑动摩擦力跟它?#20405;?#38388;的弹力成正?#32570;?#20363;系数为k设AB、BC的交接处B点用一段小?#19981;?#24179;滑连接(即认为小球过B点的瞬间速度大小不会突然变化)如图所示.实验时先在无风的情况下让小球?#26377;?#26438;上h高处由静止释放小球最后滑到水平面上的C点停下测得AC两点间水平距离为L?#24188;?#35843;节合适的风速大小再将小球从?#36865;?#30340;上?#36865;?#19968;位置由静止释放小球最后停在水平面上的D点测得AD两点间水平距离为L如果小球在运动过程中始终受到恒定的水平风力的作用试求:()比例系数k的大小()水平风力F多大?()若斜面的倾角theta为已知要使小球在杆上保持静止状态水平风力F必须满足什么条件?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)解析 ()设AB间的水平距离为x斜面的倾角为theta无风时小球从A点到C点根据动能定理得:mgh-kmgcosthetamiddoteqf(x,costheta)-kmg(L-x)=所以k=eqf(h,L)()有风时小球从A点到D点根据动能定理得:mgh-Fmiddoteqf(L,)-k(mgcostheta+Fsintheta)middoteqf(x,costheta)-kmg(eqf(L,)-x)=(其中xtantheta=h)解得F=eqf(hL,h+L)mg()小球沿斜面有上滑趋势时:Fmaxcostheta=mgsintheta+k(mgcostheta+Fmaxsintheta)所以Fmax=eqf(Lsintheta+hcostheta,Lcostheta-hsintheta)mg小球沿斜面有下滑趋势时:Fmincostheta=mgsintheta-k(mgcostheta+Fminsintheta)所以Fmin=eqf(Lsintheta-hcostheta,Lcostheta+hsintheta)mg所以风力大小的范围是:eqf(Lsintheta-hcostheta,Lcostheta+hsintheta)mgleFleeqf(Lsintheta+hcostheta,Lcostheta-hsintheta)mg答案 见解析.为了解决高楼?#35748;?#20013;云梯高度不够高的问题可在消防云梯上再伸出轻便的滑杆如图为一次消防演习中模拟解?#32570;?#22256;人员的示意图被困人?#31508;?#29992;?#36393;?#24102;上的挂钩?#20197;?#28369;杆上沿滑杆下滑到消防云梯上逃生.为?#31246;踩?#34987;困人员滑到云梯顶端的图速度不能太大通常滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴在O处连接滑杆A端用挂钩钩在高楼的固定物上且可绕固定物自由转动B端用铰链固定在云梯上端且可?#24179;?#38142;自由转动以便调节被困人员滑到云梯顶端的速度大小.设被困人员在调整好后的滑杆上下滑时滑杆与竖直方向的夹角保持不变被困人员可看做?#23454;?#19981;计过O点时的机?#30340;?#25439;失.已知AO长L=m、OB长L=m、竖直墙与云梯上端点B的水平距离d=m被困人员?#36393;?#24102;上的挂钩与滑杆AO间、滑杆OB间的动摩擦因数均为mu=eqf(,)被困人员到达云梯顶端B点的速度不能超过ms取g=ms()现测得OB与竖直方向的夹角为deg请分析判断被困人员滑到B点是否?#36393;?sindeg=cosdeg=)()若云梯顶端B点与竖直墙间的水平距离d保持不变求能够被?#36393;?#33829;救的被困人员与云梯顶端B的最大竖?#26412;?#31163;.解析 ()设OA、OB与竖直方向的夹角分别为alpha、beta由几何关系可知d=Lsinalpha+Lsinbeta代入数据可得alpha=deg在AO段由牛顿第二定律有mgcosalpha-mumgsinalpha=ma解得a=ms滑到O点时的速度大小为v由运动学公式有veqoal(,)=aL解得v=ms在OB段由牛顿第二定律有:mgcosbeta-mumgsinbeta=ma解得a=-eqf(,)ms由运动学公式有:veqoal(,B)-veqoal(,)=aL解得vB=eqr()ms因vBv=ms?#26102;?#22256;人员能?#36393;?#21040;达云梯顶端B点.()设滑杆两端点A、B的最大竖?#26412;?#31163;为h对被困人员下滑全过程由动能定理得mgh-mumgLsinalphaprime-mumgLsinbetaprime=eqf(,)mvd=Lsinalphaprime+Lsinbetaprimeh=eqf(v,g)+mud解得hlem若两杆拉直A、B间的竖直高度为hprime=eqr(?L+L?-d)=m所以能够被?#36393;?#33829;救的被困人员与云梯顶端B的最大竖?#26412;?#31163;为hm=m答案 ()见解析()m.粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场其中某一区域的电场线与x轴平行?#24050;豿轴方向的电势phi与坐标值x的关?#31561;?#19979;述表格所示:xmphi(timesV)图根据上述表格中的数据可作出如图所示的phi-x图象.现有一质量为m=kg、电荷量为q=times-C、带正电荷的滑块P(可视作?#23454;?其与水平面间的动摩擦因数为g取ms问:()由数据表格和图象给出的信息写出沿x轴的电势phi与x的函数关?#24403;?#36798;式.()若将滑块P无初速度地放在x=m处则滑块最终停止在何处?()在上述第()问的整个运动过程中滑块P的加速度如何变化?当它位于x=m时它的加速度为多大?(电场中某点场强大小为phi-x图线上某点对应的斜率大小)()若滑块P从x=m处以初速度v沿x轴负方向运动要使滑块恰能回到出发点其初速度v应为多大?解析 ()由数据表格和题图可得电势phi与x成反比关系即phi=eqf(times,x)V()设滑块停止的位置为x电势为phi由动能定理有q(phi-phi)-mumg(x-x)=即q(eqf(times,x)-eqf(times,x))-mumg(x-x)=代入数据可解得x=m(x=m舍去)()滑块P在整个运动过程中先做加速度逐渐减小的变加速运动后做加速度逐渐增大的减速运动.即加速度先减小后增大.当它位于x=m时图象上该点的切线斜率的大小表示场强大小E=DeltaphiDeltax=timesNC滑块P在该点的水平合力Fx=qE-mumg=times-Ntimestimes-timestimesN=故滑块的加速度a=Fxm=()设滑块P到达的最左侧位置为xprime电势为phiprime则滑块?#31579;?#20301;置返回到出发点的过程中由动能定理得WF+Wf=DeltaEk=有q(phiprime-phi)-mumg(x-xprime)=代入数据可解得xprime=m(舍去x=m)再对滑块从开始运动到返回出发点的整个过程由动能定理得-mumg(x-xprime)=-eqf(,)mveqoal(,)代入数据可解得v=eqf(,)eqr()ms答案 见解析

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