高中物理學(xué)習(xí)方法.doc

哈爾濱一對(duì)一天材教育高中物理電路解題的基本方法1、解題的基本方法、步驟本章的主要問(wèn)題是研究電路中通以穩(wěn)恒電流時(shí)，各電學(xué)量的計(jì)算，分析穩(wěn)恒電流的題目，步驟如下：（1）確定所研究的電路。（2）將不規(guī)范的串并聯(lián)電路改畫(huà)為規(guī)范的串并聯(lián)電路。（使所畫(huà)電路的串、并聯(lián)關(guān)系清晰）。對(duì)應(yīng)題中每一問(wèn)可分別畫(huà)出簡(jiǎn)單電路圖，代替原題中較為復(fù)雜的電路圖。（3）在所畫(huà)圖中標(biāo)出已知量和待求量，以利分析。（4）應(yīng)注意當(dāng)某一電阻改變時(shí)，各部分電流、電壓、功率都要改變。可以認(rèn)為電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻及其它定值電阻的數(shù)值不變。必要時(shí)先求出 、r和定隨電阻的大小。（5）根據(jù)歐姆定律，串、并聯(lián)特性和電功率公式列方程求解。（6）學(xué)會(huì)用等效電路，會(huì)用數(shù)學(xué)方法討論物理量的極值。2、將不（4）通過(guò)電容器的電壓和平行板間距離可求出兩扳間電場(chǎng)強(qiáng)度，再分析電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。4、如何聯(lián)接最省電用電器正常工作應(yīng)滿(mǎn)足它要求的額定電壓和額定電流，要使額外的損失盡可能少，當(dāng)電源電壓大于或等于兩個(gè)（或兩個(gè)以上）用電器額定電壓之和時(shí)，可以將這兩個(gè)用電器串聯(lián)，并給額定電流小的用電器加分流電阻，如電源電壓大于用電器額定電壓之和時(shí)，應(yīng)串聯(lián)分壓電阻?！纠?三盞燈，L1為“110V 100W”，L2為“110V 50W”，L3為“110V 40W”電源電壓為220V，要求：三盞燈可以單獨(dú)工作；三盞燈同時(shí)工作時(shí)額外損耗的功率最小，應(yīng)怎樣聯(lián)接？畫(huà)出電路圖，求出額外損耗功率。5、在電路計(jì)算中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）在電路計(jì)算中，可以認(rèn)為電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻和各定值電阻的阻值不變，而各部分的電流、電壓、功率（或各種電表的示數(shù)）將隨外電阻的改變而收變。所以，在電路計(jì)算中，如未給出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，往往要先將其求出再求變化后的電流、電壓、功率。（2）應(yīng)將不影響電路的電流和電壓?？梢园寻才嘤?jì)當(dāng)成導(dǎo)線、伏特計(jì)去掉后進(jìn)行電路計(jì)算。但作為真實(shí)表，它們都具有電阻，它們既顯示出電路的電流和電壓，也顯示它自身的電流值或電壓值。如真實(shí)安培計(jì)是個(gè)小電阻，真實(shí)伏特計(jì)是一個(gè)大電阻，將它們接入電路將影響電路的電流和電壓值。所以，解題時(shí)應(yīng)搞清電路中電表是不是當(dāng)作理想表。高中奧林匹克物理競(jìng)賽解題方法十四、近似法方法簡(jiǎn)介近似法是在觀察物理現(xiàn)象、進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)、建立物理模型、推導(dǎo)物理賽題精講例1：一只狐貍以不變的速度 沿著直線AB逃跑，一只獵犬以不變的速率 追擊，其運(yùn)動(dòng)方向始終對(duì)準(zhǔn)狐貍.某時(shí)刻狐貍在F處，獵犬在D處，F(xiàn)DAB，且FD=L，如圖141所示，求獵犬的加速度的大小.解析：獵犬的運(yùn)動(dòng)方向始終對(duì)準(zhǔn)狐貍且速度大小不變，故獵犬做勻速率曲線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)向心加速度 為獵犬所在處的曲率半徑，因?yàn)閞不斷變化，故獵犬的加速度的大小、方向都在不斷變化，題目要求獵犬在D處的加速度大小，由于 大小不變，如果求出D點(diǎn)的曲率半徑，此時(shí)獵犬的加速度大小也就求得了.獵犬做勻速率曲線運(yùn)動(dòng)，其加速度的大小和方向都在不斷改變.在所求時(shí)刻開(kāi)始的一段很短的時(shí)間 內(nèi)，獵犬運(yùn)動(dòng)的軌跡可近似看做是一段圓弧，設(shè)其半徑為R，則加速度 其方向與速度方向垂直，如圖141甲所示.在 時(shí)間內(nèi)，設(shè)狐貍與獵犬分別 到達(dá) ，獵犬的速度方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 /R而狐貍跑過(guò)的距離是： 因而 /R /L，R=L / 解析 要求船在該位置的速率即為瞬時(shí)速率，需從該時(shí)刻起取一小段時(shí)間求它的平均速率，當(dāng)這一小段時(shí)間趨于零時(shí)，該平均速率就為所求速率.設(shè)船在 角位置經(jīng) 時(shí)間向左行駛 距離，滑輪右側(cè)的繩長(zhǎng)縮短 ，如圖142甲所示，當(dāng)繩與水平方向的角度變化很小時(shí)，ABC可近似看做是一直角三角形，因而有 = 兩邊同除以 得： ，即收繩速率 因此船的速率為 例3 如圖143所示，半徑為R，質(zhì)量為m的圓形繩圈，以角速率所以 和 的大小相等，均等于T. 和 在半徑方向上的合力提供這一段繩做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，設(shè)這段繩子的質(zhì)量為 ，根據(jù)牛頓第二定律有： ；因?yàn)?段很短，它所對(duì)應(yīng)的圓心角 很小所以 將此近似關(guān)系和 代入上式得繩中的張力為 例4 在某鉛垂面上有一固定的光滑直角三角形細(xì)管軌道ABC，光滑小球從頂點(diǎn)A處沿斜邊軌道自靜止出發(fā)自由地滑到端點(diǎn)C處所需時(shí)間，恰好等于小球從頂點(diǎn)A處自靜止出發(fā)自由地經(jīng)兩直角邊軌道滑到端點(diǎn)C處所需的時(shí)間.這里假設(shè)鉛垂軌道AB與水平別記為 、 、 ，如圖144甲所示，小球從A到B的時(shí)間記為 ，再?gòu)腂到C的時(shí)間為 ，而從A直接沿斜邊到C所經(jīng)歷的時(shí)間記為 ，由題意知 ，可得 ： ： =3：4：5，由此能得 與 的關(guān)系.因?yàn)?所以 因?yàn)?： =3：4，所以 小球在圖144乙中每一虛線所示的軌道中，經(jīng)各垂直線段所需時(shí)間之和為 ，經(jīng)各水平段所需時(shí)間之和記為 ，則從A到C所經(jīng)時(shí)間總和為 ，最短的 對(duì)應(yīng) 的下限 ，最長(zhǎng)的 對(duì)應(yīng) 的上限 小球在各水平段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分別為勻速運(yùn)動(dòng)，同一水平段路程放在低處運(yùn)動(dòng)速度大，所需時(shí)間短，因此，所有水平段均處在最低位置（即與BC重合）時(shí) 最短，其值即為 ，故 = 的上限顯然對(duì)應(yīng)各水平段處在各自可達(dá)到的最高位置，實(shí)現(xiàn)它的方案是垂直段每下降小量 ，便接一段水平小量 ，這兩個(gè)小量之間恒有 ，角 即為ACB，水平段到達(dá)斜邊邊界后，再下降一小量并接一相應(yīng)的水平量，如此繼續(xù)下去，構(gòu)成如圖所示的微齒形軌道，由于必為 ，即得： 這樣 =7:5例5 在光滑的水平面上有兩個(gè)質(zhì)量可忽略的相同彈簧，它們的一對(duì)端點(diǎn)共同連接著一個(gè)光滑的小物體，另外一對(duì)端點(diǎn)A、B固定在水平面上，并恰使兩彈簧均處于自由長(zhǎng)度狀態(tài)且在同一直線上，如圖145所示.如果小物體在此平面上沿著垂直于A、B連線的方向稍稍偏離初始位置，試分析判斷它是否將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？解析 因?yàn)橐粋€(gè)物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)就是要看它所受的回復(fù)力是否是一個(gè)線性力，即回復(fù)力的大小與位移大小成正經(jīng)，方向相反.因此分析判斷該物體將不做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).同時(shí)本題表明，平衡位置附近的小振動(dòng)未必都是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).例6 三根長(zhǎng)度均為 ，質(zhì)量均勻的直桿，構(gòu)成一正三角形框架ABC，C點(diǎn)懸掛在一光滑水平轉(zhuǎn)軸上，整個(gè)框架可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng).桿AB是一導(dǎo)軌，一電動(dòng)玩具松鼠可在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，如圖146所示，現(xiàn)觀察到松鼠正在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，而框架卻靜止不動(dòng)，試論證松鼠的運(yùn)動(dòng)是一種什么樣的運(yùn)動(dòng).解析 松鼠在AB軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)框架不動(dòng)時(shí)，松鼠受到軌道給它的水平力F作用，框架也受到松鼠給它的水平力F作用，設(shè)在某一時(shí)刻，松鼠離桿AB的中點(diǎn)O的距離為 ，如圖146所示，松鼠在豎直方向?qū)?dǎo)軌的作用力等于松鼠受到的重力 ，m為松鼠的質(zhì)量.以C點(diǎn)為軸，要使框架平衡，必須滿(mǎn)足條件 ，松鼠對(duì)AB桿的水平力為 ，式中L為桿的長(zhǎng)度.所以對(duì)松鼠而言，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沿豎直方向受到的由以上論證可知，當(dāng)框架保持靜止時(shí)，松鼠在導(dǎo)軌AB上的運(yùn)動(dòng)是以AB的中點(diǎn)O為平衡位置，振幅不大于1m、周期為2.64s的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).例7 在一個(gè)橫截面面積為S的密閉容器中，有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞把容器中的氣體分成兩部分.活塞可在容器中無(wú)摩擦地滑動(dòng)，活塞兩邊氣體的溫度相同，壓強(qiáng)都是 ，體積分別是V1和V2，如圖147所示.現(xiàn)用某種方法使活塞稍微偏離平衡位置，然后放開(kāi)，活塞將在兩邊氣體壓力的作用下來(lái)回運(yùn)動(dòng).容器保持靜止，整個(gè)系統(tǒng)可看做是恒溫的. （1）求活塞運(yùn)動(dòng)的周期，將結(jié)果用 、V1、V2、m和S表示； （2）求氣體溫度 時(shí)的周期 與氣體溫度 =30時(shí)的周期 之比值.解析 （1）活塞處于平衡時(shí)的位置O為坐標(biāo)原點(diǎn) 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右邊距O點(diǎn) 處時(shí)，左邊氣體的體積由V1變?yōu)閂1+ ，右邊氣體的體積由V2變?yōu)閂2 ，設(shè)此時(shí)兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為 和 ，因系統(tǒng)的溫度恒定不變，根據(jù)玻意耳定律有： 而以電質(zhì)點(diǎn)，O點(diǎn)顯然為帶電質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，設(shè)該質(zhì)點(diǎn)沿某一中線稍稍偏離平衡位置，試證明它將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并求其振動(dòng)周期.解析 要想證明帶電質(zhì)點(diǎn)是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則需證明該帶電質(zhì)點(diǎn)沿某一中線稍稍偏離平衡位置時(shí)，所受的回復(fù)力是否與它的位移大小成正比，方向相反.因此該題的關(guān)鍵是求出它所受回復(fù)力的表達(dá)式，在此題也就是合外力的表達(dá)式.以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以AOD中線為坐標(biāo) 軸，如圖148甲所示，設(shè)帶電質(zhì)點(diǎn)在該軸上偏移 ，A處Q對(duì)其作用力為 ，B、C處兩個(gè)Q對(duì)其作用的合力為 ，取 軸方向?yàn)檎较? 有 因?yàn)?當(dāng) 很小時(shí)可忽略高次項(xiàng)所以 因此電阻R的阻值.解析 在測(cè)試中，除待求量R外，電源電動(dòng)勢(shì)E，電源內(nèi)阻 ，電流計(jì)內(nèi)阻 以及電流計(jì)每偏轉(zhuǎn)一格的電流 ，均屬未知.本題數(shù)據(jù)不足，且電流計(jì)讀數(shù)只有兩位有效數(shù)字，故本題需要用近似方法求解.設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，電流計(jì)內(nèi)阻為 ，電流計(jì)每偏轉(zhuǎn)一格的電流為 ，用歐姆定律對(duì)三次測(cè)量的結(jié)果列式如下： 從第三次測(cè)量數(shù)據(jù)可知，當(dāng)用20k電阻取代R，而且 阻值減小時(shí)電流計(jì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)明顯增大，可推知R的阻值明顯大于20k，因此電源內(nèi)阻完全可以忽略不計(jì)，與R相比，電流計(jì)內(nèi)阻 與 的并聯(lián)值對(duì)干路電流的影響同樣也可以忽略不計(jì)，故以上三式可近似為： 待測(cè)電阻R=120k 解、三式，可得 =50例10 如圖1410所示，兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷A、B帶電量均為Q，固定放在 軸上的兩處，離原點(diǎn)都等于 .若在原點(diǎn)O放另一正點(diǎn)電荷P，其帶電量為 ，質(zhì)量為m 將、式代入得： 因?yàn)?很小，忽略 得： 又因?yàn)?所以利用近似計(jì)算 得 忽略 得 當(dāng)（ 時(shí) 具有恢復(fù)線性形式，所以在 范圍內(nèi)，P可圍繞原點(diǎn)做微小振動(dòng)，所以P在原點(diǎn)處是穩(wěn)定的.例11 某水池的實(shí)際深度為 ，垂直于水面往下看，水池底的視深為多少？（設(shè)水的折射率為 ）解析 如圖1411所示，設(shè)S為水池底的點(diǎn)光源，在由S點(diǎn)發(fā)出的光線中選取一條垂直于面MN的光線，由O點(diǎn)垂直射出，由于觀察者在S正方，所以另一條光線與光線SO成極小的角度從點(diǎn)S射向水面點(diǎn)A，由點(diǎn)A遠(yuǎn)離法線折射到空氣中，因入射角極小，故折射角也很小，進(jìn)入人眼的兩條折射光線的反向延長(zhǎng)線交于點(diǎn)S，該點(diǎn)即為我們看到水 計(jì)的一臂相連，壓強(qiáng)計(jì)的兩臂截面處處相同.U形管內(nèi)盛有密度 為 102kg/m3的液體.開(kāi)始時(shí)左、右兩氣室的體積都為 V0=1.2102m3，氣壓都為 103Pa，且液體的液面處 在同一高度，如圖1412所示.現(xiàn)緩緩向左推動(dòng)活塞，直到液體在 U形管中的高度差h=40cm.求此時(shí)左、右氣室的體積V1、V2.假 定兩氣室的溫度保持不變.計(jì)算時(shí)可以不計(jì)U形管和連接管道中 氣體的體積.取g=10m/s2.2一汽缸的初始體積為V0，其中盛有2mol的空氣和少量的水（水的體積可忽略），其平衡 時(shí)氣體的總壓強(qiáng)是3.0大氣壓.經(jīng)過(guò)等溫膨脹使其體積加倍，在膨脹過(guò)程結(jié)束時(shí)，其中的 水剛好全部消失，此時(shí)的總壓強(qiáng)為2.0大氣壓.若讓其繼續(xù)作等溫膨脹，使其體積再次加 倍，試計(jì)算此時(shí)： （1）汽缸中氣體的溫度； （2）汽缸中水蒸氣的摩爾數(shù)； （3）汽缸中氣體的總壓強(qiáng). （假定空氣和水蒸氣均可當(dāng)做理想氣體處理）31964年制成了世界上第一盞用海浪發(fā)電的航標(biāo)燈，它的氣 室示意圖如圖1413所示.利用海浪上下起伏力量，空氣 能被吸進(jìn)來(lái) 空氣從壓強(qiáng)為 、體積為V1的狀態(tài)絕熱的改變到壓強(qiáng)為 、體積為V2的狀態(tài)過(guò)程中， 近似遵循關(guān)系式 / =（V2/V1）5/3，1mol理想氣體溫度升高1K時(shí)，內(nèi)能改變?yōu)?3R/2.R=8.31J/(molK)4如圖1414所示，在O 軸的坐標(biāo)原點(diǎn)O處， 有一固定的電量為 的點(diǎn)電荷，在 處，有一固定的、電量為 的點(diǎn)電荷，今有一 正試探電荷 放在 軸上 的位置，并設(shè)斥力 為正，引力為負(fù). （1）當(dāng) 的位置限制在O 軸上變化時(shí)，求 的受力平衡的位置，并討論平衡的穩(wěn)定性； （2）試定性地畫(huà)出試探電荷 所受的合力F與 在O 軸上的位置 的關(guān)系圖線.5如圖1415所示，一人站在水面平靜