高中物理中信息题中信息的获取与物理模型的建立.doc

学科网(ZXXK.COM)-学海泛舟系列资料上学科网，下精品资料！学科网-学海泛舟系列资料版权所有@学科网＜专题复习＞：信息的获取与物理模型的建立物理模型是一种理想的物理形态，是物理知识的一种直观表现。模型思维方法是对研究对象加以简化和抽象，突出主要因素，忽略次要因素，进行研究和处理物理问题的一种思维方法。高考试题设计物理情景新颖，构思巧妙，往往考查学生在分析问题过程中构建物理模型的能力。特别是联系实际的综合性题目，对这种能力的要求更高。所以在二轮复习中培养学生如何获取信息，建立相关物理模型是非常必要的。一．常规模型的应用例1．（2002春季高考）磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机。如图１－１所示，已知一台单项发电机转子导线框共有Ｎ砸，线框长为Ｌ1，宽为Ｌ2，转子的转动角速度为ω，磁极间的磁感应强度为Ｂ。试导出发电机的瞬时电动势ε的表达试。解析：此题直接考查了交流发电机的模型，交流电的产生原理，关键是把题中所给的空间模型转化为平面模型（图１－２所示），从切割的角度分析易知瞬时电动势ε的表达试为：ε＝ＮＢＬ1Ｌ2ωSinωt总结：（１）通过一轮复习，学生对各章节的知识点有了较深刻的认识，初步形成了知识的系统化与网络化，头脑中已建立了许多常规物理模型。如圆周运动中的临界问题，人船模型，板块模型等。这些常规模型信息的积累对于解决高考基础题目是非常有益的。（２）但是只掌握基本模型是不够的，我们必须深入挖掘模型的内涵与外延，把模型深化细化，以便从不同角度入手分析问题。图１－３是把发电机原理的空间图，平面图，转子转动过程中通过线框的磁通量，产生的电动势随时间变化图象，函数表达式结合起来的模型。（3）．在知识系统化与网络化的同时应建立模型的系统化与网络化。做到知识模型，模型知识相辅相成。交流电一章网络化模型可用如下框图表示（图１－４）。例２．矩形线圈绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴转动时，线圈中的感应电动势ｅ随时间ｔ的变化如图１－５所示，下面说法正确的是（）Ａ．ｔ＝０时刻，线圈平面与中性面重合Ｂ．ｔ２通过线圈的磁通量为零Ｃ．ｔ１通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大Ｄ．每当电动势改变方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大解析：把１－３图中的平面示意图与ｅ－ｔ，Ｂ—ｔ图象相结合，由图中的对应关系得：ｔ＝０、２、４时刻，线圈平面与中性面平行，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率的绝对值最大；ｔ＝１、３时刻线圈平面与中性面垂直，通过线圈的磁通量绝对值都为最大，磁通量的变化率为零，交流电改变方向。例３．（2002年3+综合＋１,全国卷)远距离输电线路的示意图如下（图１－６）：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）Ａ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关Ｂ．输电线中的电流只由升压变压器原线圈的砸数决定Ｃ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大Ｄ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析：据系统化模型分析知正确选项为Ｃ。但若将Ｃ改为当用户用电器减少时，由电器的连接方式为并联关系，知总电阻增大，降压变压器的输出功率减小，输出输入电流减小，导线上损失的功率将减小。二．常规模型的变换例４．（2003春季高考）图２－１是一台发电机定子中的磁场分布图，其中Ｎ、Ｓ是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。Ｍ是半圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感应强度Ｂ＝0.050T。图２－２是发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯Ｍ），矩形线框abcd可绕过ab、cd边的中点并与图２－１中的铁芯Ｍ共轴的固定转轴oo，，在旋转过程中，线圈ab、cd边始终处在图２－１所示的缝隙内的磁场中。已知ab边长Ｌ1=25.0cm,ad边长Ｌ2=10.0cm，线框共有Ｎ＝８砸导线，转动的角速度ω＝250rad/s。将发电机的输出端接入图中的装置Ｋ后，装置Ｋ能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小，直流电的一个输出端与一可变电阻Ｒ相连，可变电阻的另一端Ｐ是直流电的正极，直流电的另一个输出端Ｑ是它的负极。现把直流电的正负极与Ａ、Ｂ两铜片的引线端相连，调节Ｒ，使ＣuSO4溶液中产生Ｉ＝0.21Ａ的电流。假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻ｒ是恒定的。（１）．求每砸线圈的感应电动势的大小（２）．求可变Ｒ与Ａ、Ｂ间电阻ｒ之和解析：把图2-1和2-2相结合得图2-3并与图1-2模型相对比，从线圈切割磁感线的角度分析，在转动过程中始终垂直切割。线速度v=L2ω一砸线圈产生的电动势为e=2BL1V=0.31vN砸线圈产生的电动势为ε=Ne由闭合电路欧姆定律ε=I（R+r）得R+r=12Ω总结：（1）在高考题中有许多新模型来自于常规模型的变换，解决此类问题的关键在于深刻把握常规模型的