《2021届一轮复习物理解题方法导练类比法1(含解析).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届一轮复习物理解题方法导练类比法1(含解析).pdf（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、物理解题方法导练：类比法1某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U 的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电量为e.那么这束质子流内单位体积的质子数n 是A2IUeSmBImeSeUC2IeUeSmD2ImeSeU2关于分子动理论，下列说法正确的是（）A扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明B布朗运动是花粉分子
2、的无规则运动C两个分子在相互靠近的过程中，其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大D一定质量的理想气体，当温度升高时，内能和压强都一定增大3场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场根据电场强度是描述电场的力的性质的物理量而定义了重力场强度，根据电势是描述电场能的性质的物理量而定义重力势根据电场与重力场的类比，以下说法中正确的是A由电场强度的定义式可知，电场强度大小与放入的试探电荷有关B重力场强度的大小可表示为g，方向竖直向下C重力势与放入的物体的质量成正比D电场中某点的电势与选取的零电势点无关4如图所示，甲分子
3、固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示F0 为斥力，F0 为引力 a、b、c、d为 x 轴上四个特定的位置现把乙分子从a 处由静止释放，则（）A乙分子由a 到 b 做加速运动，由b 到 c 做减速运动B乙分子由a 到 d 的运动过程中，加速度先减小后增大C乙分子由a 到 b 的过程中，两分子间的分子势能一直减小D乙分子由b 到 d 的过程中，两分子间的分子势能一直增大5如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力 F 与两分子间距离r 的关系如图中曲线所示，F0 为斥力，F0为引力，a、b、c、d为x轴上四个
4、特定的位置现把乙分子从a处由静止释放，则()A乙分子从a 到 b 做加速运动，由b 到 c 做减速运动B乙分子从b 到 d 的过程中，两分子的分子势能一直增加C乙分子从a 到 b 的过程中，两分子的分子势能一直减少D乙分子从a 到 c 做加速运动，到达c时速度最大6如图所示，在绝缘的斜面上方存在着沿竖直向上的匀强电场。斜面上的带电金属小球沿斜面下滑。已知在小球下滑过程中动能增加了20J，重力做功25J，小球克服摩擦力做功 4J，则以下说法正确的是()A小球带正电B小球克服电场力做功1J C小球机械能减小5J D小球电势能减小5J 7物理方法就是运用现有的物理知识找到解决物理问题的基本思路与方法
5、。常见的物理方法有类比法、对称法、图像法、归纳演绎法、构建理想化模型法等等：(1)场是物理学中的重要概念，仿照电场的定义，写出引力场强度gE的定义式，在此基础上，推导出与质量为M 的质点距离r 的点的引力场强度；(2)在研究平行板电容器的相关问题时，我们是从研究理想化模型 无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场，电场强度为02 Ek，其中k是静电力常量，为电荷分布在平面上的面密度，单位为C/m2。如图1所示，无限大平面带正电，电场指向两侧。若带负电则电场指向中央（图中未画出）。在实际问题中，当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时，其中间区域，可以看作是两个无限大带
6、电平面所产生的匀强电场叠加；如果再忽略边缘效应，平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场，如图 2 所示。已知平行板电容器所带电量为Q，极板面积为S，板间距为d，求：a两极板间电场强度的大小E；b请根据电容的定义式，求出在真空中，该平行板电容器的电容C；c求解图2 中左极板所受电场力的大小F。8如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a 固定不动，分子b 只在 ab间分子力的作用下运动（在x 轴上），以 a为原点，沿两分子连线建立x 轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的 Fx 关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子 b 在两分子间距r0附近小范围振动时：(1)弹簧
7、、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式；(2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为 r0时，b 分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A 同学认为分子振动范围变大，B 同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？9对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，可以更加深刻地理解其物理本质。（1）单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部
8、而短促的脉冲，但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为n，每个粒子的质量为m，粒子运动速率均为v。如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞，利用所学力学知识，导出物体表面单位面积所受粒子压力f 与 m、n 和 v的关系。（2）实际上大量粒子运动的速率不尽相同。如果某容器中速率处于100200m/s 区间的粒子约占总数的10%，而速率处于700800m/s 区间的粒子约占总数的5%，论证：上述两部分粒子，哪部分粒子对容器壁的压力f贡献更大。10对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质一段横截面积为S
9、、长为 l 的直导线，单位体积内有n个自由电子，一个电子电量为e该导线通有恒定电流时，导线两端的电势差为U，假设自由电子定向移动的速率均为v（1）求导线中的电流I；（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功为了求解在时间 t 内电流做功W为多少，小红和小明给出了不同的想法：小红记得老师上课讲过，W=UIt，因此将第（1）问求出的I 的结果代入，就可以得到W的表达式 但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt 这个公式的 小明提出，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应该先求出导线中的恒定电场的场强，即UEl，设导体中全部电荷为q 后，再求出电场力做的功
10、=UWqEvt qvtl，将 q 代换之后，小明没有得出W=UIt 的结果请问你认为小红和小明谁说的对？若是小红说的对，请给出公式的推导过程；若是小明说的对，请补充完善这个问题中电流做功的求解过程（3）为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量若已知该导线中的电流密度为j，导线的电阻率为，试证明：Ujl11牛顿说：“我们必须普遍地承认，一切物体，不论是什么，都被赋予了相互引力的原理”任何两个物体间存在的相互作用的引力，都可以用万有引力定律122=m mFGr万计算，而且任何两个物体之间都存在引力势能，若规定物体处于无穷远处
11、时的势能为零，则二者之间引力势能的大小为12=-pm mEGr，其中 m1、m2为两个物体的质量，r 为两个质点间的距离（对于质量分布均匀的球体，指的是两个球心之间的距离），G 为引力常量设有一个质量分布均匀的星球，质量为M，半径为 R（1）该星球的第一宇宙速度是多少？（2）为了描述电场的强弱，引入了电场强度的概念，请写出电场强度的定义式类比电场强度的定义，请在引力场中建立“引力场强度”的概念，并计算该星球表面处的引力场强度是多大？（3）该星球的第二宇宙速度是多少？（4）如图所示是一个均匀带电实心球的剖面图，其总电荷量为+Q（该带电实心球可看作电荷集中在球心处的点电荷），半径为R，P 为球外一
12、点，与球心间的距离为r，静电力常量为k现将一个点电荷-q（该点电荷对实心球周围电场的影响可以忽略）从球面附近移动到p 点，请参考引力势能的概念，求电场力所做的功12如图所示，在光滑绝缘的水平面上有两个质量均为m的滑块 A、B，带电量分别为+q、+Q，滑块 A 以某一初速度v 从远处沿AB 连线向静止的B 运动，A、B 不会相碰。求：运动过程中，A、B 组成的系统动能的最小值Ek。13对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电荷量为e、质量为 m。（
13、1）当该导线通有恒定的电流I 时：请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v；经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数 k 的表达式。（2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯
14、泰瓦和托尔曼在1917 年发现，被称为斯泰瓦托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题：求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F 做功的大小；推导该圆线圈中的电流I的表达式。14对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。一
15、段长为l、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。（1）该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率恒为v。求导线中的电流I；为了更精细地描述电流的分布情况，引入了电流面密度j，电流面密度被定义为单位面积的电流强度，求电流面密度j 的表达式；经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型，求出金属导体的电阻率 的
16、微观表达式。（2*）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917 年发现，被称为斯泰瓦托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动，从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动，由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力，所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足（1）问中的规律，求此线圈以由角速度匀速转动突然停止转动（减速时间可忽略不计）
17、之后，通过线圈导线横截面的电荷量Q。15玻尔原子理论的轨道量子化条件可以表述为：电子绕原子核（可看作静止）做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长的整数倍，即2nnrn，n1，2，3，其中nr是第 n 个能级对应的轨道半径.若已知：静电力常量为k、普朗克常量为h、电子电荷量为e、电子质量为m，不考虑相对论效应，试求：(1)氢原子第n个能级对应的轨道半径nr的表达式；(2)氢原子第n个能级对应的电子环绕原子核的运动轨道周期的表达式.参考答案1D【解析】【分析】【详解】质子被加速时：212Uemv由于IneSv解得2ImneSeUA2IUeSm，与结论不相符，选项A 错误；BImeSeU，与结论不相符
18、，选项B 错误；C2IeUeSm，与结论不相符，选项C 错误；D2ImeSeU，与结论相符，选项D 正确；故选 D.2A【解析】【分析】【详解】A不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象，扩散现象是分子运动的结果，是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，故A 正确；B布朗运动是悬浮在液体中花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故B 错误；C两个分子在相互靠近的过程中，开始两分子间的距离大于平衡间距，在两分子相互靠近过程中，分子引力先增大后减小，到平衡位置时，分子力变为0，距离再小，分子力就变成斥力，并随距离的减小而增大；而分子势能是先减
19、小后增大，在平衡位置处，分子势能最小，故 C 错误；D对于一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大；由理想气体状态方程CPVT（常数）知，一定质量的理想气体，当温度升高时，压强不一定增大，还与体积有关，故 D 错误。故选 A。3B【解析】A、电场强度的大小与场源电荷的大小有关，和试探电荷的大小无关，故A 错；B、在地球表面附近万有引力等于重力，按照类比的方式：重力场强度g 为放在该点的物体所受的力F 与其质量m 的比值，即22GMmFGMRgmmR，方向竖直向下，故 B 正确；C、根据电势的知识可知，重力势的大小取决于地球以及零势点的选取，与放入物体的质量无关，故C 错；D、电场中的电
20、势是相对于零势点来说的，所以与零势点有关，故D 错；故选 B 点睛：电场中某一点的电场强度E 定义为放在该点的静止试验电荷所受的力F 与其电量 q的比值,场强是矢量，重力场强度的大小和方向也是根据比值定义.4C【解析】【分析】【详解】A从 a到 b，分子力为引力，分子力做正功，做加速运动，由b 到 c 为引力做加速运动，故 A 错误；B乙分子由a 到 d 的运动过程中，先是吸引力先增后减，后来是斥力逐渐变大，则加速度先是先增后减，后来又逐渐变大，选项B 错误；C乙分子由a 到 b 的过程中，分子力一直做正功，故分子势能一直减小，故C 正确；D由 b到 c 为引力做正功，由b 到 d 的过程中，
21、分子力做负功，故两分子间的分子势能先减小后增大，故D 错误。故选 C。【点睛】该题考查分子之间的相互作用，分子间的势能要根据分子间作用力做功进行分析，可以类比重力做功进行理解记忆。5CD【解析】【分析】【详解】A.从 a 到 b，分子力为引力，分子力做正功，做加速运动，由b 到 c 还是为引力，做加速运动，故 A 错误；B.由 b 到 c 为引力做正功，由c 到 d 的过程中，分子力做负功，故两分子间的分子势能先减小后增大，故B 错误；C.乙分子由a 到 b 的过程中，分子力一直做正功，故分子势能一直减小，故C 正确；D.乙分子由a 到 c 分子力始终做正功，c 点速度最大，故D 正确；6AB
22、C【解析】【分析】【详解】AB 由题设条件知，小球沿斜面下滑过程中受到重力、斜面对小球的弹力、摩擦力、电场对带电小球的电场力，斜面的弹力对小球不做功，其余三个力都对小球做功，由动能定理知，小球克服电场力做功是1J，小球在电场方向上的分运动是逆着电场方向，因此，小球在电场方向受电场力方向与电场方向相同，所以小球带正电，AB 正确；C小球沿斜面在下滑过程中，小球克服摩擦力和电场力做功，使小球的机械能减少，所以小球的机械能减少5J,C 正确；D小球克服电场力做功是1J，那么小球的电势能就增加1J，D 错误。故选 ABC。7(1)g2GMEr；(2)a4 QEkS，b4SCkd，c22 k QFS【解
23、析】【分析】【详解】(1)电场强度的定义式为FEq所以仿照这样的定义，可得引力场强的定义式为gmgEgm又 m 和 M 之间的万有引力为2MmFGr则2GMgr即g2GMEgr(2)a两极板间的电场强度为024 EEk其中面密度为QS则两极板间电场强度为4 QEkSb根据电容的定义式QCU又匀强电场中UEd则4SCkdc左极板所受电场力的大小F 为0FE Q又02 Ek，QS则22 k QFS8(1)见解析，简谐振动；(2)2p0012EWk xrxr，k022Ek，A 同学正确。【解析】【分析】【详解】(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离
24、成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式时简谐运动。(2)在 Fx 图中，当 x r0时图线与 x 轴所围成的面积表示弹力F 做的功，则在游客位移从r0变为 x 的过程中，弹力做功为20012Wk xrxr所以弹性绳的弹性势能为2p0012EWk xrxr当两分子间距离为r0时，b 分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b 分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有2k0p12EEkd可得k02Edk根据简谐振动的对称性可知振动范围为k0222Esdk当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A 同学正确。9（1
25、）2fnmv；（2）速率处于700800m/s 区间的粒子对容器壁的压力f贡献更大【解析】【分析】本题考查碰撞过程中的动量定理和压强与压力的公式推导【详解】（1）在时间t 内射入物体单位面积上的粒子数为Nnvt由动量定理得Nmvft可推导出2fnmv（2）设炉子的总数为N总，故速率处于100200m/s 区间的粒子数n1=N总 10%它对物体表面单位面积的压力f1=n1mv12=N总 10%mv12同理可得速率处于700 800m/s 区间的粒子数n2=N总 5%它对物体表面单位面积的压力f2=n2mv22=N总 5%mv22故2211222210%10 150=5%57510NmvffNmv
26、总总故是速率大的粒子对容器壁的压力f贡献更大。10（1）IneSv（2）见解析（3）见解析【解析】（1）电流定义式QIt，在 t 时间内，流过横截面的电荷量QnSvte，因此IneSv；（2）小红和小明说的都有一定道理a.小红说的对由于QIt，在 t 时间内通过某一横截面的电量Q=It，对于一段导线来说，每个横截面通过的电量均为Q，则从两端来看，相当于Q 的电荷电势降低了U，则WQUUItb.小明说的对恒定电场的场强UEl，导体中全部电荷为qnSle，电场力做的功=UUWqEvt qvtnSelvtnSevUtll；又因为IneSv，则WUIt（3）由欧姆定律：、UIR，、由电阻定律：lRS；
27、则lUIS，则UIlS；由电流密度的定义：QIjStS；故Ujl；11（1）1GMvR；（2）2=MEGR引；（3）22GMvR；（4）11()WkQqrR【解析】【分析】【详解】(1)设靠近该星球表面做匀速圆周运动的卫星的速度大小为1v，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力212vmMGmRR解得：1GMvR；(2)电场强度的定义式FEq设质量为m 的质点距离星球中心的距离为r，质点受到该星球的万有引力2=MmFGr引质点所在处的引力场强度=FEm引引得2=MEGr引该星球表面处的引力场强度2=MEGR引(3)设该星球表面一物体以初速度2v向外抛出，恰好能飞到无穷远，根据能量守恒定律22102
28、mMmvGR解得：22GMvR；(4)点电荷-q 在带电实心球表面处的电势能1PqQEkR点电荷-q 在 P点的电势能2PqQEkr点电荷-q 从球面附近移动到P点，电场力所做的功21()PPWEE解得：11()WkQqrR12214mv【解析】【分析】【详解】两滑块相距最近时，速度相同，系统总动能最小，由动量守恒定律有：mv=2mv共所以系统的最小动能为：Ek=2211224m vmv共13（1）IvneS；ne2；（2）Fl；FSIe。【解析】【分析】【详解】（1）一小段时间t内，流过导线横截面的电子个数为：Nn Sv t对应的电荷量为：QNen Sv t e根据电流的定义有：QIneSv
29、t解得：IvneS从能量角度考虑，假设金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，即：0Uekvl又因为：neSvlUIRnev lS联立以上两式得：2kne（2）电子运动一圈，非静电力做功为：2WFrFl非对于圆线圈这个闭合回路，电动势为：WFlEee非根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为：EIR联立以上两式，并根据电阻定律：lRS解得：FSIe14（1）neSv；nev；2kne（2）2nem lSk【解析】【详解】（1）导线中的电流QIneSvt；电流面密度IjnevS；取长度为L一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，即
30、UkveEeL而UIRIneSvLRS联立解得2kne（2）设线圈经过时间?t 停止运动，则对内部的粒子，由动量定理：ftmvm r其中fkv2lr则2m lkv t；而QnS lelv t联立可得2nem lSQk15（1）22224nn hrke m（2）332244nn hTk e m【解析】【分析】【详解】(1)氢原子第n个能级电子的物质波的波长为：nnnhhpmv库仑力提供电子做匀速圆周运动的向心力，则有：222nnnvekmrr轨道的量子化条件为：2nnrn联立可得第n个能级电子的轨道半径为：22224nn hrke m(2)库仑力提供电子做匀速圆周运动的向心力，则有：2222()nnnekmrrT联立可得第n个能级对应的电子的运动周期为：332244nn hTk e m.