2008年高考命题设计与考核能力要求—物理
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| 名称 | 2008年高考命题设计与考核能力要求—物理 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2008-05-03 22:22:00 | ||
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文档简介
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2008年高考命题设计与考核能力要求—物理
一、命题原则
普通高等学校招生全国统一考试（简称“高考”）是由合格的高中毕业生参加的选拔性考试。高等学校根据考生的成绩，按已确定的招生计划，以及对考生的德、智、体全面衡量，择优录取。物理高考的命题原则将符合高考的性质和目的，因此，物理高考的命题原则如下：
（1）在考试的内容范围上将根据普通高等学校对新生文化素质的要求，参照教育部2002年颁发的《全日制普通高级中学物理教学大纲》等文件精神，并考虑中学教学实际来确定。做到不“超纲”。同时，加强能力的考查，把能力的考查放在首位。
（2）在考试的质量上要求有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度。
二、能力要求
物理高考的内容包括知识和能力两个方面。每年在教育部考试中心主编的《考试说明》中都列出了所要考查的知识范围（“知识内容表”、）和能力要求，关于知识范围读者可查阅《考试说明》。
全国统一高考是大规模的选拔性考试，其根本目的是在全国几百万考生中挑选出合格新生进入高等学校深造。显然，为了国家和民族的长远利益，高考一定要能做到把那些基础较好、能力较强、具有学习潜能和创新意识的考生挑选出来。因此，全国统一高考必须注重考查能力，而且把能力的考查放在首位。实际上，物理科高考历来都注重考查能力。当然，对能力的考查离不开具体的知识，通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低。
目前，高考物理科要考核的能力主要包括以下几个方面：
（1）理解能力。理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用；能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表达）；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。
（2）推理能力。能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。
（3）分析综合能力。能够独立地对所遇到的问题进行具体分析，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够灵活地运用物理知识综合解决所遇到的问题。
（4）应用数学处理物理问题的能力。能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。
（5）实验能力。能够独立完成“知识内容表”中所列的实验，能明确实验目的，理解实验原理和方法，能控制实验条件；会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
在《考试说明》中，虽然把目前要考查和可能考核的能力列出几个方面，其实这些能力都是密切结合在一起不可分割的，分列出的目的只是为了使考生了解得具体一些。实际上，求解每道物理试题常常需要各方面的能力，不能说某道试题只考查某一种能力，而且对能力的考查是离不开具体知识的。通常，每道试题既考查了考生对具体知识的掌握程度，又考核了考生某些能力的高低。
考生的能力水平是分层次的，不同考生的能力水平客观上存在着差距，这是由长期的、复杂的、各种主客观原因造成的。高考是选拔性考试，这就要求高考试卷对考查的能力要求应该拉开层次，以便鉴别不同考生能力的实际水平，便于高校录取。在每年的高考物理试卷中也有一定数量的试题是着重考查考生的知识面的，只要考生知道有关的物理知识，就不难得出正确的答案。试卷中多数试题所考查的能力要求是针对大多数考生设计的，但有些试题则是针对部分考生的，目的是进一步区分能考入高等学校的考生的能力水平，以利于不同类型的高校和相关专业进行挑选，因而其中有少量对考生能力要求较高的试题。这类试题所给的物理情景可能是考生平时做题中未遇到过的，即所谓的“生题”，但解此类题所需要的基本概念和基本规律都是考生在中学中学过的，是非常熟悉的。“生题”要求考生能灵活地运用学过的知识，独立：地进行综合分析，灵活处理，并得出结论。这类试题所占的分值虽不多，答对与否一般不会决定考生能否上录取分数线，但很可能会影响考生被哪一类高校录取。
以下将结合高考中考过的一些试题，对上述能力要求做一些具体的剖析。
（一）理解能力
1．学习物理时，对任何一个公式都要弄清楚其中各量的准确物理意义，要花力气养成这种严谨认真的素质，不能只是笼统地知道E表示场强，q表示电荷就完了，若这样学习，则很易发生这样或那样的混乱。在考生的答卷中，常常可以见到把物理量张冠李戴或乱套公式的现象，就是由于学习中不严谨认真造成的。另外，也有这种现象：考生对题目尚未分析清楚，就先写下了一些普遍公式，如F=ma，E=Blv，等等。但却不能与题目所给的具体情况联系起来。这一方面是由于缺乏分析能力，另一方面也与学习时对各物理量的准确含义理解不透彻有关。
【例1】 式①E=和式②E=分别为电场强度的定义式和点电荷场强的公式。下列选项中说法错误的选项是（ ）。
A．式①中的场强E是式中的电荷q所产生的场的场强，式②中的E是式中的电荷g产生的场强
B．式①中F是放入某电场中的电荷所受的力，q是产生这个电场的电荷
C．式②中E是某电场的场强，q是放入此电场中的电荷
D．式①、②都只对点电荷产生的场才成立
【解答】 A、B、C、D，四个选项都是错误的。
式①中各量的意义是：E表示任一电荷分布在某点产生的场强，不限于点电荷的电场，所以选项D是错误的；q表示放入此电场中该处的一个点电荷，它不是产生式①中场强正的电荷，所以选项A、B都是错误的；F是置放在电场中场强为正处的点电荷g所受的电场力。式②中各量的意义是：E表示点电荷q产生的电场在距离q为r处的场强；k是一由式中各量所选单位决定的比例常数；此式只对点电荷产生的场才成立，因此选项C也是错误的。
2．学习物理时，对概念和规律的含义一定要准确地理解，要懂得其中的物理道理，要弄清其适用的条件，而不是只记住了一个公式或一套文字表述。对相关的概念、规律的联系和区别必须有清楚的认识，这样才能具有鉴别似是而非的说法和鉴别错误观点的能力。
【例2】 法拉第电磁感应定律可这样表述：闭合电路中感应电动势的大小与穿过这一闭合电路的（ ）。
A．磁通量成正比
B．磁感应强度成正比
C．磁通量的变化率成正比
D．磁通量的改变量成正比
【解答】 正确选项是C。
本题中磁感应强度、磁通量、磁通量的改变量、磁通量的变化率都是一些彼此有联系但又是一些不同的概念。物理学中有很多类似这样的既有联系又有区别的概念，学物理时，必须把它们的联系和区别搞的十分清楚才行。
【例3】 图0—1所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）。
A．动量守恒、机械能守恒 B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能不守恒 D．动量不守恒、机械能守恒
【解答】 正确选项是B。
在力学中给定一个系统后，这个系统经过某一过程其动量和机械能是否守恒，这要看是否满足动量守恒和机械能守恒的条件。在这个过程中，只要系统不受外力作用，则其动量必然守恒（不管系统内部各部分之间相互作用力如何），否则就不守恒，这可由牛顿定律予以证明。在这个过程中，如果没有外力做功，系统内部也没有摩擦力做功，则机械能守恒，否则就不守恒，这也可由牛顿定律结合功、能等概念论证。在学习时，如果把为什么有这些条件的道理真正理解清楚了，那么在本题中，立刻就可看出，系统在弹簧压缩的过程中弹簧的左端是受到来自墙对它的外力作用的（不管弹簧左端动与不动），因此动量不守恒。而在子弹穿进木块的过程中，有摩擦力做功，或者说摩擦力做功的总和不为零，因此机械能也不守恒。此题得分率很低，原因之一就是有些考生并没有把动量守恒和机械能守恒为什么有这些条件的道理搞透彻，只是记了一些结论，因此看问题很不敏感，明明有外力作用，却视而不见。
【例4】 假如做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ）。
A．根据公式v=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B．根据公式F=ma=m和F=G，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
C．根据公式F=，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1／2
D．根据公式F= G，可知地球提供的向心力将减小到原来的1／4
【解答】 正确选项是B、D。
v=ωr是运动学公式，对做圆周运动的人造地球卫星当然是成立的。但是，因为当轨道半径r变大时，角速度ω如何变化尚不清楚，故仅根据公式v=ωr是不足以判断当卫星轨道半径由r增大到2r时，卫星运动的线速度v将如何变化。F=m是动力学公式，其中F是物体所受的向心力，即做圆周运动的物体所受的合外力沿轨道半径方向的分力。这个公式是牛顿第二定律在圆周运动中的体现：所受的向心力等于物体的质量m与向心加速度的乘积，对于做圆周运动的人造地球卫星当然也是成立的。但是，因为当轨道半径r变大时，卫星运动的线速度如何变化尚不清楚，故仅根据动力学公式F=m是不足以判断当卫星轨道半径由r增大到2r时，卫星所受的向心力将如何变化。F=G是万有引力定律，由于地球可视作均匀圆球，而人造地球卫星的尺寸大小比起它到地球中心的距离r来是小得很多的。所以，公式F=G适用于计算人造地球卫星所受的地球引力。对于一个给定的人造地球卫星来说，卫星质量m是常量，这样由公式F=G立即得出结论，当卫星的轨道半径由r增大到2r时，地球作用于它的万有引力将减小到原来的1／4。
对于做圆周运动的人造地球卫星，地球作用于它的万有引力F=G就是它所需的向心力，因而选项D是正确的，而选项C是错误的。将人造地球卫星所受的地球引力F=G代入动力学公式，就得到G=m，可立即得出人造卫星的线速度v与轨道半径r的关系v=。因此，当轨道半径由r增大到2r，卫星运动的线速度将减小到原来的／2，故选项B是正确的，而选项A是错误的。
对于做圆周运动的人造地球卫星，本题中给出的三个公式v=ωr、F=m和F=G都是成立的，但它们的物理意义和所起的作用是不同的，本题就是着重考生对这三个含义不同的公式是否能正确地理解和运用。这些公式牵涉到三个或几个量之间的关系。有相当一部分考生只记住诸如v与r成正比，或F与r成反比之类的话，而没有弄清楚这些话都是有前提条件的。如在ω不变的条件下，v与r成正比；在v不变的条件下，F与r成反比。有些考生在碰到具体问题时，不是首先分析清楚这些前提条件是否得到满足，而是盲目地套用正比、反比之类的关系，当然就很容易出错。
3．处理物理问题时，有时可从不同的角度或用不同的方法来处理，这就要求考生有灵活处理问题的能力。要提高这种能力，其基础是要把物理学中的一些基本概念和基本规律理解透彻，对相关知识之间的联系力求融会贯通。这样，处理物理问题时的“自由度”就较大。
【例5】 已知地球半径R=6.4×106m，试估算地球大气层空气的总重量。最后结果取1位有效数字。
【解答】 求大气的总重量，当然可以这样去想，即把大气看做是由许多小部分组成，对每一小部分求其重量Δmg，然后把它们都加起来（不同高度处的 g不同），但这不太容易做出来。可是这可以灵活地从另一角度去看：大气受到重力作用（重量），但却可近似地看做处于力学平衡状态，这是由于地面对它有支持力作用，两力平衡大小相等；再根据牛顿第三定律，这个支持力的大小又等于大气对地球表面的压力。而大气对地面的压强可取为1个大气压p，这样p与地球表面积47πR2的乘积就应等于大气的总重量G，即
G=4πR2p=4π×（6.4×106）2×1.0×105=5×1019N
【例6】 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图0—2所示。当达到静电平衡后，求棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小。
【解答】 场强叠加原理是一个重要的原理，根据这个原理可知，在任意电荷分布的电场中（包括有感应电荷存在时），每一点的场强等于各部分电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。由此不难看出，此题中任一点的场强都是由给定的点电荷q和在金属棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强叠加而成的。现可知点电荷在棒内中心处的场强大小为是k，虽然很难由感应电荷的分布直接求其场强，但根据导体静电平衡条件可知，导体内处处场强皆为零，故给定的点电荷和所有感应电荷在该处的场强叠加后为零，于是立刻可知感应电荷在该处的场大小必然也为k（方向相反）。
由上述可见，除了需要记住一个点电荷的场强公式外，没有任何运算。做不出来此题的考生，有的是在想：导体棒上的感应电荷的分布不知道，怎么求解它们在棒中点的场强呢？仅有这种考虑思路太窄，缺乏从不同的角度考虑问题的灵活性能力，这除对场强叠加原理领会不深外，还没有真正懂得静电平衡时导体内部场强为零的道理。总之，由于这些考生只是记住了这些规律而没有深刻理解其含义，因而没有变成正确灵活的观点，在碰到具体问题时就思路狭窄，缺乏从不同的角度看透其中道理的眼光和能力。
4．物理规律状态、过程常可用图像来表示，这是一种重要的研究和处理物理问题的方法。在高中的物理教学中，有很多这方面的内容，如力学中的v—t图、振动图线和波形图，热学中的p—V图、p—T图，电学中的电路图、I—U图线，光学中的光路图，等等。在这些图像中，很多并不是观察到的实物图，而是一些量与量之间的关系图或示意图。因此，在学习时，应当下功夫把它们的意义搞清楚。
【例7】 图0—3中实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线，虚线是0.2s后它的波形图线。问这列波可能的传播速度是多少？
【解答】 这个问题并不是靠记住所谓什么解题方法来求解，只要对题中所给的事实和图像进行认真的分析，就可找到解决问题的办法，甚至可得出结论。因为，题中并未给定波的传播方向，由图0—3可见，无论向右或向左传播波形都有可能变为如虚线所示。所以，波既可能是向右传播也可能是向左传播，由此就可得知将有两组答案。单就向右传播来看，x=0处的实线波形经0.2s后既可能是传播到x=1处（虚线波形），也可能传播到x=5处（虚线波形），也可能更远，因此是多样的。同样，对向左传播时也如此。这样就得知肯定有两组答案。再由图中所给波形的坐标标度以及0.2s的传播时司，就不难直接写出最后的答案为
正向传播时 v=20m/s，n=0，1，2…
反向传播时 v=20m/s，n=0，1，2…
【例8】 一只标有“220V 60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流J的关系可用图线表示。在如图0—4所示的四个图线中，肯定不符合实际的是（ ）。
【解答】 正确选项是A、C、D。
各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大，这些知识在教科书中都有叙述。白炽灯泡的灯丝用钨丝制成，这是一个常识，由此可知，白炽灯泡的电阻随温度的升高而增大。当加在白炽灯泡的电压由小变大时，钨丝由暗变亮，由红变至白炽，这表示随着电压的升高，灯丝的温度也升高，因而电阻将变大。白炽灯泡的I—U图线应该反映出，随着所加电压的升高，灯泡的电阻逐渐变大的特性，现在剩下的问题就是由题中给出的四个图线，判断哪些图线是不符合这个规律的。
加在导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值等于该导体的电阻R，即R=U／I。在温度恒定不变的条件下，金属导体的电阻是恒定的。因此，电压与电流强度的比值也是恒定的，对应的U—I图线是通过坐标原点的直线，直线的斜率就是电阻。灯泡的电阻随着所加电压的升高而增大，即电阻不是恒定不变的。对应的U—I线不是直线。当所加电压为U时，灯泡电阻可以这样求，如图0—5所示：作一平行于I轴的直线，它与I轴的距离等于U。由这条直线与U—I图线交点P作对 I轴的垂线，就得到在这个电压下通过灯泡的电流 I。这样由R=就求得在这个电压下灯泡的电阻，它在数值上等于连接原点O与P点的直线OP的斜率，即R=tanθ。用此方法就可判断出，在给出的四个图线中，选项A说明随着所加电压的升高，灯泡的电阻只R=将不变，不符合白炽灯泡的实际。选项B说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将逐步增大，这符合白炽灯泡的实际。选项C说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将逐步变小，这不符合白炽灯泡的实际。选项D说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将先逐步增大，然后再逐步变小，这也不符合白炽灯泡的实际。所以，在给出的四个图线中，选项A、C、D都是正确的。
【例9】 虽然凸透镜成像现在未列入《考试说明》中，但例9能明确地表明作图的必要性。
物体AB被置于一薄透镜的焦点F和光心O之间，并垂直于透镜的主轴。透镜的大小、焦点的位置、物体AB的长度和位置都如图0—6所示。要求：
（1）用作图法（以透镜中通过光心的一段虚线代表薄透镜）画出凸透镜成像光路和像；
（2）要想看到物体AB的完整的像，眼睛必须处在某一范围内。试作图确定所作图中的这一范围（用斜线标明）。
【解答】 如图0—7所示。
用作图法画出AB的虚像很容易。至于在什么范围内能；看到完整的虚像，则必须明确，一个点光源的虚像是出射光线反向延长线的交点。用眼睛迎着光线来看时，和没有透镜而把虚像作为物，其效果是一样的。这是因为眼睛接受到的光束结构两者完全相同（在空间MN限制的范围内）。因此，只要在图上作A′M、A′N直线，则在此两直线范围内MN以右的区域中，皆可看到像A′。同理，画 B′M和B′N直线，在此两直线范围内MN以右的区域中皆可看到像B′。这两个区域的交叉区，即图中斜线的MPN区域，即为所求的区域。
（二）推理能力
1．物理学中推理的每一步，都要以理论和事实为依据，同时进行逻辑思维，绝不能凭空臆造或不合逻辑地推理。因此，透彻理解和熟悉各基本概念和基本规律，认真分析事实，才是进行推理的前提和基础。同时，要训练自己思维的逻辑性和严密性，只有周密的思考才能进行正确的推理。
2．根据已有的理论导出新形式的理论，或根据已知的知识和条件，对物理问题进行推理，以得出正确的结论，它是物理学中常用的方法，也是能力的一个重要方面。
【例10】 根据牛顿运动定律导出两物体沿同一直线运动时的动量守恒定律。
【解答】 这个推理过程在教材中已有，这里就不重复了。然而要特别强调的是，学过这个推论之后，主要应想通其中的物理道理，这样才能学透学活。而且这样做了之后，无论什么时候，若有必要，考生都能主动、严格地把它推导出来，没有必要去记住书中的语句。若不能从物理道理上想通推理的过程，而只是去强记书中的语句，则不仅无益，反而有害。
【例11】 在有空气阻力的情况下，以初速v1竖直上抛一物体，经过时间 t1到达最高点；又经过时间t2，物体由最高点落回到抛出点，这时物体的速度为v2，则有（ ）。
A．v2=v1，t2=t1 B．v2＞v1，t2＞t1
C．v2＜v1，t2＜t1 D．v2＞v1，t2＜t1
E．v2＜v1，t2＞t1
【解答】 正确选项是E。
这可从能量的角度来进行推理判断。当有空气阻力存在时，物体在上升和下落的过程中，都要克服阻力做功。当它回到原地时，重力势能没变，根据功能关系可推知，返回原地时其动能一定比初动能减小了，由此可断定v2＜v1。按同样的推理可知，在路径之上的任何地点，去时的动能一定大于回到该地点时的动能，即在任何地点，去时的速度一定大于回到该地点时的速度。另外，去时的总路程和回来时的总路程是相等的。而路程是由速度和时间决定的由此可推断，去时所用的总时间一定小于回来时所用的总时间，即t2＞t1。总结以上可见，选项 A、B、C、D都是错误的，只有选项E是正确的。
【例12】 abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图0—8所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射。若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），那么（ ）。
A．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
【解答】 正确选项是A。
临界角θ是由折射率n决定的θ=arcsin，n与光的颜色（频率）有关。所以，同一媒质对不同色光的临界角是不同的，从红光到紫光折射率由小到大，故临界角由大到小。
因为，已知白光是垂直入射到ac面上，所以不会发生折射。这样，白光通过等腰直角棱镜内部射到ab面上时的入射角应为45°。由题意知此时发生全反射，所以此时的入射角45°大于临界角arcsin。由此可推知，对所有的色光，都有n＞。
当入射光按图0—8中所示的顺时针方向逐渐偏转时，由光在ac面上的折射可知，入射到ab面上的光线的入射角将减小（小于45°）。这时有两种可能，一是对所有的色光入射角仍大于临界角，仍都发生全反射，因而没有光线射出ab面。另一种可能是对某些色光来说，入射角小于临界角，将不发生全反射，而按折射定律由ab面射出。因为，从红光到紫光同一媒质的临界角是由大到小的，当入射角减小时，首先将小于媒质对红光的临界角，所以红光将首先射出。由此可判断选项A正确，而选项B错误。
当入射光按图示逆时针方向偏转时，入射到ab面上的光线的入射角将大于 45°，因此更要发生全反射，所以没有任何色光从ab面射出，选项C、D都是错误的。
3．在从基本概念、规律出发进行逻辑推理时，一定要注意对已知条件的分析，选准出发点。例如例13中，已知条件是带电粒子将使沿途空气电离，因而在运动中粒子的速率变小，本题要求判断粒子的运动方向和粒子带何种电荷。根据对已知条件的分析，可选定从判断粒子运动方向下手。
【例13】 一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图0—9所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。从图中情况可以确定 （ ）。
A．粒子从a到b，带正电
B．粒子从b到a，带正电
C．粒子从a到b，带负电
D．粒子从b到a，带负电
【解答】 正确选项是B。
由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），所以粒子在运动过程中速度是变小的，这样判断粒：子究竟是从a到b抑或从b到a，就要看粒子在a、b两点的速度哪个大。由题可知，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，从图0—9中可以看出，a点处的圆弧半径比凸点处的圆弧半径小，根据洛仑兹力，可以证明带电粒子沿垂直磁场方向入射后只能在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，其轨道半径r与粒子b速率。成正比
这样可判断带电粒子在凸点时的速率应比a点时大，因而粒子必定是从b运动到a点的。由图中所示的径迹可看出，粒子在从b到a的运动过程中是向左偏转的，因而它受到磁场所作用的洛仑兹力必定是向左的。这样由左手定则可断定该粒子是带正电荷的，所以在给出的四个选项中只有选项B正确。
4．对物理问题进行推理时，有时可根据问题所给的条件，先做某种假定，然后进行推理，再根据结论合理与否，来判断假设的正误，从而有助于对整个问题的分析判断，这也是一种推理能力。
【例14】 两个重叠在一起的木块，置于倾角为θ的斜面上，如图0—10所示。木块 A、B的质量分别为M、m。A与斜面间的滑动摩擦因数为μ1，B与A之间的滑动摩擦因数为μ2。已知两木块都从静止开始以相同的加速度从斜面下滑，在运动过程中，木块B受到的摩擦力（ ）。
A．等于零
B．方向沿斜面向上
C．大小等于μ1mgcosθ
D．大小等于μ2mgcosθ
【解答】 正确选项是B、C。
根据题意，木块A与斜面间有摩擦力作用。假定A与B间无摩擦力作用，则B下滑的加速度必须大于A下滑的加速度，两者不可能以相同的加速度从斜面下滑，故选项A错误。B与A以相同的加速度下滑，表明B必受到A施加的沿斜面向上的摩擦力作用，故选项B正确。由于A、B间无相对滑动，因此A、B间的摩擦力不可能是滑动摩擦力，只能是静摩擦力。静摩擦力不能用滑动摩擦因数与正压力之乘积来表示，因而选项D也是错误的。A作用于B的静摩擦力f的大小应保证B与A有相同的加速度，因此有
Mgsinθ－μ1（M+m）gcosθ+f=Ma
mgsinθ－f=ma
消去a，得
f=μ1mgcosθ
所以选项C正确。
在本题中，A与B之间无相对运动，它们之间有无摩擦力，一时不易判断，假定它们之间无摩擦力作用，就立即可推断出与题意不相符的结论，从而否定了A、B间无摩擦作用的假设，并由此可断定A、B间的摩擦力为静摩擦力。
（三）分析综合能力
1．在处理物理问题时，要用物理眼光对具体问题进行具体分析，弄清所给问题中的物理状态、过程和情景。不仅对较复杂的问题需要这样做，对较简单的问题也需要这样，只有分析清楚，才能得出正确答案。
【例15】 图0—11所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）。
A．动量守恒、机械能不守恒
B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能守恒
D．动量不守恒、机械能守恒
【解答】 本题目在例3已从定律成立条件的角度说明过正确选项是B，现在再让从题中所给的实际情况来进行分析。依据题意，子弹A沿水平方向射入木块，即有动量；木块（和弹簧）是静止的，动量为零，所以以子弹、木块和弹簧为系统的原动量不等于零。当子弹射入木块并留在木块内最后弹簧被压缩到最短时，这时系统内各物体的瞬时速度都等于零，即动量为零。因此，单纯从分析题中的物理状态、过程和情景，即分析事实本身就可直接得出动量是不守恒的结论。遗憾的是，此题的得分率很低，很多考生误认为动量守恒。据了解，很少有考生做过上述的简单分析，这不能不说是中学学习中需要注意的一个重要问题，即应重视实际，培养学生对具体问题中物理状态、过程和情景进行认真分析的习惯和能力。
【例16】 图0—12所示中M、N是两个共轴圆筒的横截面，外筒半径为 R，内筒半径比R小很多，可以忽略不计；筒的两端是封闭的，两筒之间抽成真空。两筒以相同的角速度ω绕其中心轴线（图中垂直于纸面）做匀速转动。设从M筒内部可以通过窄缝s（与M筒的轴线平行）不断地向外射出两种不同速率v1和v2的微粒，从s处射出时的初速度的方向都是沿筒的半径方向，微粒到达N筒后就附着在N筒上。如果R、v1和v2都不变，而（ω取某一合适的值，则（ ）。
A．有可能使微粒落在N筒上的位置都在a处一条与s缝平行的窄条上
B．有可能使微粒落在N筒上的位置都在某一处如b处一条与s缝平行的窄条上
C．有可能使微粒落在N筒上的位置分别在某两处如b处和c处与s缝平行的窄条上
D．只要时间足够长，N筒上将到处都落有微粒
【解答】 正确选项是A、B、C。
本题不少考生误把选项D作为正确。发生这种错误的考生可能是这样分析的：M筒中的粒子很多，这些粒子是陆续地沿半径方向从s缝射出的。由于M筒在转动，因而射出s缝的粒子的运动方向也是随M筒而转动的，故只要时间足够长，粒子就将到处散落在N筒上。如果N筒不动，只有M筒在转动，这个分析当然是正确的。但是，题中给定的条件是N筒与M筒一起以同一角速度ω绕同一中心轴转动的，这样在任意一段时间内，N筒上与s缝在同一径向相应连线上的a点必定与s缝一起转过同样大的角度。只要M中的粒子是沿半径方向射出s缝的，而且速度大小都等于v，那么不管这些粒子是何时从s缝射出的，它们从射出s缝到打在N筒上所经历的时间必定都等于。于是这些在不同时刻从s缝射出，速率等于v的粒子一定落在N筒上比a点落后相同角度ω的位置上，即落在一条与s缝平行的窄条上，而不是到处散落在N筒上。由于题中说明，从M筒经s缝射出的粒子具有两种不同的速率v1、v2，那么一般说来它们将落在N筒的两条与s缝平行的窄条上，故选项C正确，而选项D错误。
但是，由于题中对M、N筒的转动角速度ω的大小没有加以限制，而圆周上各点的角坐标具有周期性，周期为2π。因而只要角速度ω满足条件ω=2nπ，ω=2mπ，其中m、n为任意整数，则这两种粒子落在N筒上的位置都在a处的一条与s缝平行的窄条上，故选项A正确。又如角速度ω满足条件ω=2nπ+ω，其中n为任意整数，则这两种粒子落在N筒上的位置都在某一处，例如b处的一条与s缝平行的窄条上，故选项B也正确。
从上述中可以看出，这是一道单纯的运动学题，计算不复杂。但要求考生能对这个具体问题进行具体分析，弄清所给问题的物理过程和情景，并能找出其中起主要作用的因素和条件。而且在进行分析时，需要思维严密而符合逻辑。
2．对于较复杂的问题，更要首先进行具体的分析，分析清楚与问题有关的各方面，并找出它们之间的联系，综合运用多方面的知识解决所遇到的问题。
【例17】 如图0—13所示，一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，且m＜M。现给A和B以大小相等、方向相反的初速度（如图所示），使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板。以地面为参照物，那么：
（1）若已知A和B的初速度大小为v0，求它们最后的速度的大小和方向；
（2）若初速度大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离。
【解答】 首先，可对两物体所处的状态和过程加以分析。开始时，木板和木块反向运动，最后木块刚好没有从木块上滑离。这表示木块最后相对于木板来说是停在木板的左端，这时从地面上来看它们是静止还是运动呢？开始时木块具有向左的动量mv0，木板具有向右的动量Mv0，已知m＜M，所以系统的总动量是向右的。在整个过程中，系统在水平方向不受外力作用，因此总动量必定守恒。也就是说，最后状态时其总动量必不为零，且方向向右。由此可知，最后它们一起以同一速度向右运动。这就是题中第（1）问要解决的问题。A开始时是向左运动的，最后向右运动，立刻可判断出必有一个时刻（一个地点）它的瞬时速度为零。在这之前A向左运动，由于摩擦力使它的速度减小到零；在这之后 A又靠摩擦力的带动向右运动。这个地点离出发点的距离就是题中第（2）问所要解决的问题。通过以上的分析，就比较容易地找到解决问题的途径。
（1）设最后A、B一起运动的速度大小为v，根据动量守恒可得
Mv0－mv0=（M+m）v ①
v=v0，方向向右
（2）首先分别来研究A和B的运动，这可以从牛顿定律出发来研究A和B的运动，也可以从功能关系出发来研究，现采用后者。令l1表示A从开始到运动到速度变为零的过程中向左运动的路程，l2为A从速度为零增加到速度为v的过程中向右运动的路程，f为A、B之间的滑动摩擦力的大小，则由功能关系可知
②
③
对于B来说，它始终是向右运动的。令L表示从开始运动到A刚到达B的最左端的过程中B运动的路程，如图0—14。由功能关系可得
④
仅由以上还不能解决问题，还必须找出A、B所走路程之间的联系。因为A是从B的右端运动到B的左端的。对图0—14进行分析，就可找到如下的几何关系
L+（l 1－l2）=l ⑤
联立解式①～⑤，可得
【例18】 如图0—15所示，在真空中速度为v=6．4×107m/s的电子束连续地射入两平行极板之间。极板长度为l=8．0×10-2m，间距为d=5．0×10-3 m。两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过。在两极板上加一50Hz的交变电压U=U0sinωt，如果所加电压的最大值U0超过某一值UC时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板；有时间断，不能通过。求：
（1）UC的大小；
（2）U0为何值才能使通过的时间（Δt）通跟间断的时间（Δt）断之比为 （Δt）通∶（Δt）断=2∶1。
【解答】 乍一看来，极板间的电场是周期性变化的，电子是在变力作用下运动，超出了中学物理教学要求。但仔细一分析，电子穿越平行极板所需的时间大约为上～1．25×10-9s，比电场变化的周期T=2×10-2s小得多，是个可以忽略的因素。因而在电子穿越平行极板的时间内，电场可视为恒定电场，电子是在恒力作用下运动，这样就可在中学物理教学要求的范围内求解。
在求解此题时，首先应分析清楚为什么当所加电压U=U0sinωt的最大值 U0超过某一值U0时会出现电子束有时通过平行极板，有时不能通过的现象。这是由于当平行极板加上电压U后，极板间就存在一横向匀强电场E=。这样电子在平行极板中间运动，水平方向不受力，是做匀速运动；而在竖直方向受到均匀的横向电场力作用（重力一般比电场力小得多，可以不考虑），故做匀加速运动。于是在平行极板中电子是做类似于平抛运动，向上极板或下极板偏转。如果所加电压U较小，电子在穿越平行极板时，运动方向虽有所偏转，但来不及落到平行极板上，这时就能通过平行极板。如果所加电压U较大，使得电子在穿越之前就落到上极板或下极板上，则电子束就不能通过平行极板。如电子沿平行极板之间的中线入射的速度为v，则电子穿越平行极板所需的时间为 t=，在此时间内电子在横向方向偏转的距离为。如果这个偏转距离y比中线到极板间的距离小，电子就将穿越平行极板；如果这个偏转距离y比大，电子在穿越平行极板前就将落到上极板或下极板上。所以，电子能穿越平行极板的极限条件是
由此解得UC=91V，这是使电子束不能通过平行极板的最小电压。当所加电压的绝对值比UC还大，自然更不能通过。因而当所加交变电压U=U0sinωt的最大值U0超过UC时，就出现电子束有时间断，不能通过平行极板的现象，如所加的交变电压U=U0sinωt的最大值U0大于UC，则在交变电压的绝对值|U|大于UC的时间内，电子束不能通过平行极板；而在|U|小于UC的时间内，电子束可以通过平行极板，如要求（Δt）通∶（Δt）断=2∶1，则要求|U|小于UC的时间与|U|大于UC的时间之比为2∶1，亦即要求在所加交变电压U=U0sinωt为正值的半个周期内有1／3的时间U＞UC， U为负值的另半个周期内亦有1／3的时间U＞UC（绝对值），如图0—16所示。从图上可以看出，满足此条件的交变电压U=U0sinωt的最大值U0应满足UC =U0sinω=U0sin条件，故U0=105V。
上面所举的例题涉及的物理知识都是在中学物理教学要求之内的，都是考生应知应会的，但这种题目可能是考生以前未遇到过的。面对一个从未遇到过的生题，首先要求对题目所叙述的物理情景及其产生的原因能分析清楚，弄清楚试题所给的已知条件是什么，哪些是不以忽略的因素，哪些是起主要作用的因素，分析清楚解决问题的关键所在，然后运用学过的有关的一些基本规律，综合处理问题。
3．有些问题，看起来很复杂，但经过认真分析之后，就会发现有多个解决的途径，而其中有一条途径是最简单的。这种分析、综合能力，灵活处理问题的能力，一方面是要在平时学习时，力求“融会贯通”；另一方面，要培养自己独立思考、独立分析问题的能力。
【例19】 一个质量为m、带有电荷－q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为正，方向沿Ox轴正向，如图0—17所示。小物体以初速 v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f＜qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s。
【解答】 物体除了碰墙的瞬间外，在水平方向只受两力作用，而且不管是向左或向右运动，电场力总是向左的，且总是大于摩擦力，所以合力总不等于零，且总向左。无论物体开始时是向左还是向右运动，过一段时间后物体必与墙相碰，因为碰撞时不损失机械能，即碰后与碰前速度的大小相等，但方向相反，于是物体又向右运动。由于合力方向向左，最后必定又回头向左运动……。因此，物体经过多次碰墙，不断地克服摩擦力作用，最终只可能仍在墙根处，而不可能停在路上任何一处。
物体的往返运动都是匀变速运动，当然可用牛顿定律和匀变速运动公式，求每次往返所走的路程，然后求和，但这样做麻烦得多。如果从能量的角度想想整个过程，就会发现用能量来处理此题，则会简单得多。物体开始时有动能mv02，最后动能为0。另外，物体由起始位置到最终位置，电势能减少了qEx，这是因为电势能只与起始和末尾的位置有关，而与路径无关。这两部分能量全用来不断地克服摩擦力做功。摩擦力的大小又是不变的，若用s表示总路程，则此功应等于fs。由功能关系可得
有些问题，只要知道其最后状态或过程中的积累效果时，常可用能量（有时可用动量）的规律去处理，而不必计算每一步力学过程的细节，这是用能量处理问题的优点之一。
4．有些问题，只要求进行估算，这时常常需要对问题进行一些简化假设。这种处理问题的方法，考生常感到不习惯，觉得不严格，其实，掌握这种方法是非常必要和重要的。
【例20】 已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为E=1．4×103J，其中可见光部分约占45％。已知绿光的波长为λ=0．55μm，日地间距离R=1．5×1011m，普朗克常数h=6．6×10-34J·s。试由此估算太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数（取一位有效数字）。
【解答】 这是一道估算题，乍一看来无从下手，但只要对题给条件进行分析，并综合运用学到的物理知识，做一些简化假设，就会找到正确的思路，不难求解。
每个光子的能量为hν，太阳光中，即是可见光范围内也包含不同频率的光。这里可做一个简化假设，即可用绿光的波长作为可见光的平均波长。根据题给条件可知，太阳每秒钟垂直射向地面上每平方米面积的可见光光子数应为n=，其中η=45％，E=1．4×103J，ν为可见光的频率。由于波长λ是光在一个周期T内传播的距离，λ=cT，因而，即ν=，代入即得
还需要再做一个简化假设，即太阳向各个方向的辐射是均匀的，则每秒钟到达以太阳为中心、以日地间距离R=1．5×1011m为半径的球面上每平方米面积的光子数都等于n，而此球面积为S=4πR2，所以Sn就应是每秒钟到达此球面的可见光的总光子数，这个总光子数也就等于太阳每秒钟向各个方向辐射出的可见光的光子数N，即
N=4πR2n==5×1044
5．有些物理问题，对某些学生来说，可能是所谓的“生题”，即这个题目他们从来没有见到过。但是，解决这个问题所需要的基本概念和基本规律他们都学过，甚至是很熟悉的。也许题中还有些知识是他们不知道的，而题目中也都会有清楚的叙述。在这种情况下能不能解决这类问题，对考生能力的考查尤为突出。首先是心理上要有“不怕”的精神状态，要“有勇气”尤其是要“有兴趣”去研究这类题目；同时要有一定的“自学能力”，即能及时学习题中所介绍的那些你过去不知道的知识；最后要特别强调的是要在平时学习中，始终要坚持培养锻炼自己的“独立思考能力”。只有这样，才能不断地培养自己的“创造意识”。
这里不另举例题，前面所有的例题中，如果哪个是你过去从未见过的，都可属于这类例题。
（四）应用数学处理物理问题的能力
物理与数学的关系极为密切，对一个学习物理的人来说，其数学水平及用数学处理物理问题的能力是一种非常重要的能力。越是高层次这种能力越重要。在高中阶段学物理时，对学生的数学水平也有相应的要求，这在《考试说明》中已有说明。
高中物理中，对学生的数学知识和能力的要求是多方面的，物理的规律很多都必须用数学来表达。处理物理问题，无论是理论还是实验都离不开数学，包括代数、几何、三角函数等各方面，可以说，离开数学，物理是寸步难行。因此，这里就不一一举例，只介绍两点。
1．先谈谈简单的运算能力。从这几年高考的答卷来看，考生的运算能力较差，运算过程中很易出错。学生应重视运算，同时要加强这方面素质的培养。
【例21】 如图0—18所示，食盐（NaCl）的晶体是由钠离子（图中○）和氯离子（图中●）组成的。这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列。已知食盐的摩尔质量是58．5g/mol，食盐的密度是2．2g/cm3。阿伏加德罗常数为6．0×1023mol-1。在食盐晶体中，两个距离最近的钠离子中心间距的数值最接近于（ ）。
A．3．0×10-8cm B．3．5×10-8cm
C．4．0×10-8cm D．5．0×10-8cm
【解答】 正确选项是C。
由题意可知，每立方厘米内的摩尔数应为，分子数应为×6．0×1023，离子数应为，此数的倒数开立方即得相邻离子间的距离。由晶格图可知，将此距离平方乘2再开方，就得所求间距。
根据一些宏观量和晶体结构来估算晶格之间的距离是很有意义的题目。而且本题中对晶体结构已说的十分清楚（即不是考晶格结构），而只是根据已知的物理知识用数学方法来计算间距，但此题的得分率很低，很多考生是由于运算错误而失分。当然这里涉及开方的问题比较麻烦，但因为已给出选项，考生可以算到一定程度后，倒用乘方办法来验算，即可确定正确选项。
2．运用数学处理物理问题当然不限于简单的运算，还有其他许多方面。例如，在有些试题里，在某些步骤中要用适当的数学方法来处理问题，也是其中一个方面。
【例22】 在图0—19（a）所示的电路中，已知电源的电动势ε=6．3V，内电阻r=0．5Ω，固定电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值等于5Ω的滑动变阻器。按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围。
【解答】 设滑动变阻器的触点把R3分成r1和r2两部分，则等效电路如图0—19（b）所示，该电路的外电阻为
其中 r1+r2=5Ω
消去r2，可得R的表示式为
当（3－r1）2=0，即r1=3Ω时，R为最大，其值为
R最大==2.5Ω
对应的电流最小为
A
由于r1在0～5Ω范围内变化，即r1＜5Ω，由可知6－r1＞0，所以当r1=0时R为最小，其值为
对应的电流最大为
A
故电流变化的范围在2．1～3．0A之间
本题是电阻的串并联问题，当各电阻的值都确定时，求通过电源的电流是非常简单的，但由于滑动变阻器可以分成两个不同的电阻接入电路，两个电阻的取值不同，通过电池的电流就不同，把R3分成何种值的两个电阻，可使通过电源的电流为最大或最小，就得进行适当的数学处理，这种数学处理也是应用数学工具处理物理问题的一种能力。学生应学会使用初等数学工具，根据物理问题的要求，找到问题所需的解答。
【例23】 把一个“10V 2．0W”的用电器A（纯电阻）接到某一电动势和内阻都不变的电源上。用电器A实际消耗的功率是2．0W，换上另一个“10V 5．0W”的用电器B（纯电阻）接到这一电源上，用电器B实际消耗的功率有没有可能反而小于2．0W？你如果认为不可能，试说明理由；如果认为可能，试求出用电器B实际消耗的功率小于2．0W的条件（设电阻不随温度改变）。
【解答】 如果考生对用电器的额定电压、额定功率等概念有正确的理解，并理解把电阻接在某一电动势ε和内阻r都不变的电源上，电阻上所消耗的功率是与电源的电动势、内阻有关的，那么他就可以判断出额定功率大的用电器B实际消耗的功率反而比额定功率小的用电器A实际消耗的功率小的情况是有可能出现的。
根据全电路的欧姆定律不难得出，把用电器分别接到该电源上，所消耗的功率分别为
式中R1、R2分别是用电器A、B的电阻。它可以用按电器A、B的额定电压和额定功率算出
于是根据题给条件P1=2．0W，P2＜2．0W，即得出
现在的问题只剩下求解这个联立的不等式方程。如考生具有求解这种联立不等式方程的能力，就不难求出用电器B实际消耗的功率小于2．0W的条件，即电源的电动势ε和内阻r满足的条件为
（五）实验能力
关于实验能力的要求，在考试说明中已有说明。下面所选的一些例题部分地体现了这些要求。总的讲，几年来的实验题得分率都不高。
【例24】 用图0—20（a）所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系。研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平放置的。小车前端拴着轻细绳，跨过定滑轮，下面吊着沙桶。实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重量mg。用改变沙的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后，根据测得的数据作出a—F图线。
某学生作出如图0—20（b）所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即 ________。
【解答】 平衡摩擦力。
这是用来检验牛顿第二定律的实验，是中学物理教学大纲和《考试说明》中规定的必做、应会的内容。在这个实验中，水平长木板对小车的摩擦力一般是不能忽略的。若考虑了摩擦力，小车除了受细绳对它的拉力外，还受木板对它的摩擦力作用，由牛顿第二定律应有F－f=Ma。这样以a为纵坐标、F为横坐标作a—F图线，就不是通过原点（F=0，a=0）的直线。该直线与F轴的截距 OA=与摩擦力的大小成正比。在实验中，为了消除摩擦力的影响，是采用在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一木块，使长木块稍稍向前倾斜，直到小车受到的摩擦力恰好与重力沿斜面方向的分力抵消。这样，由牛顿第二定律所得的方程F－f+Mgsinθ=Ma可化成F=Ma，它的a—F图线就是通过原点的直线。该学生作出如图0—20（b）所示的a—F图线，其原因是他在实验中没有进行平衡摩擦力的步骤所致。
本题是考查学生鉴别系统误差及其来源的能力的，不少考生这道题解答得不好。除根本没有做过这个实验的考生外，主要的原因是没有理解这个实验的原理，因而他们只是盲目地操作过这个实验，而不能在理解的基础上独立地完成这个实验。还有些考生不会用图线来分析数据，并从中得出结论。
【例25】 某学生用图0—21所示的电路验证楞次定律，在实验步骤中有重要的遗漏。他的主要实验步骤如下：
（1）把蓄电池E、开关S和线圈L1串联成一个电路。
（2）把电流表A和线圈L2串联成另一个电路。
（3）接通电源，给线圈L1通电，并记下线圈L1中电流的方向。把线圈L1插入线圈L2中，停一会儿再取出来，当线圈L1在插入和取出过程中，以及停止运动时，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
（4）改变线圈L1中的电流方向，按步骤（3）重做实验，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
这个学生想根据上述实验记录验证楞次定律，问他在实验中漏掉了什么重要实验步骤？
【解答】 查明电流表指针的偏转方向与线圈L2中电流方向的关系。
这是一个通过考查实验步骤而考查实验原理的题目。因为只有查明了电流表指针的偏转方向与线圈L2中电流方向的关系后，才能在发生电磁感应时，由电流表指针的偏转方向来得知线圈L2中感应电流的方向，进而得知感应电流的磁场方向，最后来判断是否与楞次定律的结论一致。漏掉了这一原理性的实验步骤，则根本就无法验证楞次定律。但考试中发现此题的得分率很低，说明有很多学生虽然学过了和做过了这个实验，但也是糊里糊涂地“完成”的。这样“做实验”有害无益。
【例26】 图0—22所示是一种近似的测定电流表内电阻实验的电路图。电流表的内电阻在100Ω左右，满偏电流为500μA，用电池作电源。
（1）实验室中配有的可变电阻为：
A．电阻箱，阻值范围为0～10Ω
B．电阻箱，阻值范围为0～9 999Ω
C．电位器，阻值范围为0～200Ω
D．电位器，阻值范围为0～20kΩ
在上述配有的可变电阻中，该电路图中的R应选用________，R′应选用 ________。（填写字母代号）
（2）某学生进行的实验步骤如下：
①先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。
②合上S2，调节R′和R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。
③记下R′的阻值。
指出上述实验步骤中有什么错误。
答：__________________________________________。
（3）如果按正确实验步骤测得的R′值为100Ω，已知电流表的满偏电流为 500μA，现在要把它改装成量程为2V的电压表，则应串联的分压电阻为 _____________。
（4）以下四种说法中正确的是（ ）。
A．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压小
B．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压小
C．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压大
D．上述电流表内电阻的测得值比其真实值大，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压大
【解答】 （1）选可变电阻正确的是D、B。
R不能选阻值范围为0～200Ω的电位器，因为这样做，即使电位器阻值调到最大，则由欧姆定律和题给数据可算出，通过电流表的电流将超过满偏电流，这是不允许的。而选阻值为0—20kΩ的电位器后，经计算可以符合要求。
R′是要读数的，所以必须用电阻箱，而且应选阻值范围为0～9 999Ω的电阻箱。这是因为已知电流表的内阻在100Ω左右，而R′的选值按原理应和此值相等，所以只能选B而不能选A。
（2）合上S2后，不应再调节R的阻值。
因为用此法测电流表的内阻时，从原理上讲，就要求合上开关S2后，流过 R的电流（即干路中电流）与原来的差别越小越好，所以要R比R′大很多，这样调节R′时对干路中电流影响不大，仍认为等于原来的满偏电流。现在，如果再去调节R，那就犯了原理性的错误。
（3）3 900Ω。
令R为串联的电阻，由欧姆定律可知
U=（R+R′）I
已知当I=500μA时，U=2V，R′=100Ω，代入可算出
R=3 900Ω
（4）正确选项是A。
在测量电路中，当并联上R′后，即使R比R′大很多，整个电路的电阻也总要下降一点，从而干路中的电流比原来也增大了一点。这时流过电流表的电流调到是原来的一半，因而流过R′的电流就比流过电流表的要多一点。但它们两端的电压是相同的（并联），因此可断定R′的阻值要比电流表的内阻小一些，所以选项B、D错误。
既然R′比电流表内阻的真实值小，所以当以它代替电流表内阻来改装成电压表后，则当流过电压表的电流为满度时，则满度电流与R′的乘积即测得的电压就比满度电流与电流表内阻真实值的乘积即真实电压为小，所以选项A正确，而选项C错误。
本题主要是考查考生根据实验要求和提供的器材合理地选择器材的能力；根据实验原理确定实验步骤的能力；分析判断系统误差的能力。
【例27】 用伏安法测量金属导线的电阻R，R约为5Ω，试把下图0—23中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图0—23中电流表的量程为0．6A，内阻接近1Ω；电压表的量程为3V，内阻为几千欧；电源的电动势为6V；变阻器的阻值为0～20Ω。在闭合开关前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。
【解答】 连接线路如图0—24所示。
本题中要求考生能根据所给数据判断电流表是内接还是外接，以减少方法误差；要求考生会正确使用仪表和元件，正确地连线。
【例28】 图0—25（a）所示为用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验电路原理图，所用电流表和电压表的内阻分别为0．1Ω和1kΩ。
某学生记录的6组数据见表所列。试根据这些数据在图0—25（b）中画出U—I图线。根据图线可读出电池的电动势ε=________V，可求出电池内阻r=________Ω。
【解答】 图线图0—26所示，ε=1．46V， r=0．72Ω。
本题主要是考查考生处理数据的能力。
最后，要特别提出的是，在《考试说明》中，关于实验能力要求方面有这样一段话，“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。”这就意味着，学生不仅要掌握已做过的那些实验，而且能灵活地运用学过的理论、实验方法和仪器去处理其他的实验，当然这应是一些比较简单的实验。这方面的例题很多，特别是近几年的实验考题，明显地加强了这种能力的考核。实质上是考查学生在学过的实验基础上的“独立思考能力”、“灵活运用能力”。这里不再举例，可参看第七章物理实验。
三、试题设计
1．近年来，物理高考（单科）考试时间为120分钟，试卷满分为150分。
2．试卷中各部分物理知识的占分比例为：
力学 约38％
电磁学 约38％
热学 约8％
光学 约8％
原子物理学 约8％
实验（包括在以上各部分内容中）约13％
3．试卷中，易、中、难试题的占分比例约为3∶5∶2。
《考试说明》中提出高考必须有“必要的区分度，适当的难度”，这是在高考物理试卷命题工作中必须要做到的。从高考是选拔性考试这一基本性质出发，区分度的好坏是一个十分重要的指标。如果有一次高考的区分度很糟，无法将参加考试的考生的学习基础、能力高低区分开来，很显然这是一次失败的高考。因为各高等学校无法根据这次高考的成绩，将那些基础较好、能力较强、具有学习潜能的考生挑选出来。从某种意义上来说，对于选拔性考试，难度是服从于区分度的。由于目前执行的是每年一次的全国统一高考，全国各级各类的高等学校都是凭这次高考录取新生，听以不仅要求高考试卷对于录取线上下的考生要有良好的区分度，而且对于在录取线以上各个分数段的考生都要有良好的区分度。
《考试说明》规定，高考物理试卷中易、中、难试题的占分比例控制在3∶5∶2左右。近年来在命题时，对整卷难度都期望控制在0．5～0．6之间，即期望平均分控制在75分～90分之间（满分为150分）。但由于不论对每道试题的难度，还是对整卷的难度都没有经过测试，一般都是按前几年高考进行的抽样统计分析的结果进行经验性估计得出的。因此，这种难度估计必然要受到多种因素，其中也包括考生水平的影响。
4．过去二三年物理高考试题的题量比早几年稳步减少。以2002年和2003年为例，总题量是20题，其中选择题10道，实验题3道，计算题7道。2004年试题将进一步减少，总题量是18题，其中选择题10道，非选择题8道。
5．目前，物理高考试题的题型有选择题和非选择题。非选择题主要是计算题（包括论述题）；实验则常用到填空题题型，或性质上是填空题题型，如画图、画线之类。
下面介绍的题型示例，选自这几年物理高考试题（示例不都是同一年或同一张试卷上的，最后三道计算题分别选自不同的试卷），
（一）选择题
每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。
1．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为e，d夸克带电量为－e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（ ）。
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
2．分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法王确的是（ ）。
A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力
B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小
D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小
3．下面说法正确的是（ ）。
A．光子射到金属表面时，可能有电子发出
B．光子射到金属表面时，一定有电子发出
C．电子轰击金属表面时，可能有光子发出
D．电子轰击金属表面时，一定没有光子发出
4．图0—27中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平衡状态。下面说法正确的是（ ）。
A．有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态
B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态
C．有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态
D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态
5．在图0—28中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场，取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的方向可能是（ ）。
A．E和B都沿x轴方向
B．E沿y轴正向，B沿z轴方向
C．E沿z轴正向，B沿y轴正向
D．E、B都沿z轴方向
（二）实验题
1．用螺旋测微器（千分尺）测小球直径时，示数如图0—29所示。这时读出的数值是________，单位是________。
2．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图0—30所示。图0—31是打出的纸带的一段。
（1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图0—31给出的数据可求出小车下滑的加速度a=________。
（2）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有 ______________________。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_____ ______________。
3．现有器材：量程为10．0mA、内阻约30～40Ω的电流表一只，定值电阻 R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关S，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1．5V）的电动势。
（1）按要求在实物图0—32上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为ε=________。式中各直接测得量的意义是：______________________________________。
（三）计算题（包括论述题）
1．根据牛顿运动定律，导出两个物体沿同一直线运动时的动量守恒定律。
2．有人利用安装在气球载入舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期是T0，当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为T。求该气球此时离海平面的高度h。（把地球看做质量均匀分布的半径为R的球体。）
3．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3．2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5．0m高处。已知运动员与网接触的时间为 1．2s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理，求此力的大小。 （取g=10m/s2）
4．如图0—33（a）所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）。在两板之间有一带负电的质点P，已知若在A、B间加电压U0，则质点P可以静止平衡。
现在A、B间加上如图0—33（b）所示的随时间t变化的电压U，在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为0。已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图0—33（b）中U改变的各时刻t1、t2、t3及tn的表达式。（质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次。）
5．在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”，这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球，如图0—34所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后， A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连。过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能损失）。已知A、B、C三球的质量均为m。求：
（1）弹簧长度刚被锁定后A球的速度；
（2）在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。
6．太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4→+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R= 6．4×106m，地球质量m=6．0×1024kg，日地中心的距离r=1．5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3．2×107s。试估算目前太阳的质量M。
（2）已知质子质量mp=1．672 6×10-27kg，质量ma=6．645 8±10-27kg，电子质量me=0．9×10-30kg，光速c=3×108m/s。求每发生一次本题中所述的核聚变反应所释放的核能。
（3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能 W=1．35×103W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命？（估算结果只要求一位有效数字。）
四、命题趋势
物理高考命题是按《考试说明》中规定的原则进行的。在考试内容的范围方面，今后如果国家教育部公布的高中物理教学大纲或课程标准有所变动，则《考试说明》就会有相应的修改。这样，物理考题的命题范围自然也会随之变动。关于能力要求特别是一些基本能力的要求，目前会比较稳定，命题的趋势在于如何从内容到形式更好地去体现这种要求。例如，随着高校招生人数的扩大，全国高考录取率的提高，则考题中能力要求的程度从低到高各层次所占的比例会做相应地调整。一方面满足招生人数扩大的需要，另一方面也能满足不同水平的高校选拔考生的需要。又例如，理论联系实际能力的考查非常重要，这包括考查考生对基本概念、基本规律的理解和推理能力，也包括运用它们去分析处理各种具体问题和实际问题的能力（有的内容也可能涉及跨学科的应用）。再例如，在笔试的条件下，如何更有效地考查考生的实验能力，始终是命题中不断研究的一个重要课题。还有，国家要培养的人才应是有创造能力的人才，在高中阶段，这方面的教育应如何要求？物理高考题目的内容和形式，如何更加有利于这种人才素质的教育和选拔？这是需要长期研究的问题。诸如开放性试题，有利于考查考生独立思考能力的考题，有利于考查考生发现问题和提出问题能力的考题，实验中设计能力的考题，等等。所有这些都需经过认真的调查和研究，并且是在《考试说明》规定的范围内，去做些试点，不断地总结经验。
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2008年高考命题设计与考核能力要求—物理
一、命题原则
普通高等学校招生全国统一考试（简称“高考”）是由合格的高中毕业生参加的选拔性考试。高等学校根据考生的成绩，按已确定的招生计划，以及对考生的德、智、体全面衡量，择优录取。物理高考的命题原则将符合高考的性质和目的，因此，物理高考的命题原则如下：
（1）在考试的内容范围上将根据普通高等学校对新生文化素质的要求，参照教育部2002年颁发的《全日制普通高级中学物理教学大纲》等文件精神，并考虑中学教学实际来确定。做到不“超纲”。同时，加强能力的考查，把能力的考查放在首位。
（2）在考试的质量上要求有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度。
二、能力要求
物理高考的内容包括知识和能力两个方面。每年在教育部考试中心主编的《考试说明》中都列出了所要考查的知识范围（“知识内容表”、）和能力要求，关于知识范围读者可查阅《考试说明》。
全国统一高考是大规模的选拔性考试，其根本目的是在全国几百万考生中挑选出合格新生进入高等学校深造。显然，为了国家和民族的长远利益，高考一定要能做到把那些基础较好、能力较强、具有学习潜能和创新意识的考生挑选出来。因此，全国统一高考必须注重考查能力，而且把能力的考查放在首位。实际上，物理科高考历来都注重考查能力。当然，对能力的考查离不开具体的知识，通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低。
目前，高考物理科要考核的能力主要包括以下几个方面：
（1）理解能力。理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用；能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表达）；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。
（2）推理能力。能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。
（3）分析综合能力。能够独立地对所遇到的问题进行具体分析，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够灵活地运用物理知识综合解决所遇到的问题。
（4）应用数学处理物理问题的能力。能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。
（5）实验能力。能够独立完成“知识内容表”中所列的实验，能明确实验目的，理解实验原理和方法，能控制实验条件；会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
在《考试说明》中，虽然把目前要考查和可能考核的能力列出几个方面，其实这些能力都是密切结合在一起不可分割的，分列出的目的只是为了使考生了解得具体一些。实际上，求解每道物理试题常常需要各方面的能力，不能说某道试题只考查某一种能力，而且对能力的考查是离不开具体知识的。通常，每道试题既考查了考生对具体知识的掌握程度，又考核了考生某些能力的高低。
考生的能力水平是分层次的，不同考生的能力水平客观上存在着差距，这是由长期的、复杂的、各种主客观原因造成的。高考是选拔性考试，这就要求高考试卷对考查的能力要求应该拉开层次，以便鉴别不同考生能力的实际水平，便于高校录取。在每年的高考物理试卷中也有一定数量的试题是着重考查考生的知识面的，只要考生知道有关的物理知识，就不难得出正确的答案。试卷中多数试题所考查的能力要求是针对大多数考生设计的，但有些试题则是针对部分考生的，目的是进一步区分能考入高等学校的考生的能力水平，以利于不同类型的高校和相关专业进行挑选，因而其中有少量对考生能力要求较高的试题。这类试题所给的物理情景可能是考生平时做题中未遇到过的，即所谓的“生题”，但解此类题所需要的基本概念和基本规律都是考生在中学中学过的，是非常熟悉的。“生题”要求考生能灵活地运用学过的知识，独立：地进行综合分析，灵活处理，并得出结论。这类试题所占的分值虽不多，答对与否一般不会决定考生能否上录取分数线，但很可能会影响考生被哪一类高校录取。
以下将结合高考中考过的一些试题，对上述能力要求做一些具体的剖析。
（一）理解能力
1．学习物理时，对任何一个公式都要弄清楚其中各量的准确物理意义，要花力气养成这种严谨认真的素质，不能只是笼统地知道E表示场强，q表示电荷就完了，若这样学习，则很易发生这样或那样的混乱。在考生的答卷中，常常可以见到把物理量张冠李戴或乱套公式的现象，就是由于学习中不严谨认真造成的。另外，也有这种现象：考生对题目尚未分析清楚，就先写下了一些普遍公式，如F=ma，E=Blv，等等。但却不能与题目所给的具体情况联系起来。这一方面是由于缺乏分析能力，另一方面也与学习时对各物理量的准确含义理解不透彻有关。
【例1】 式①E=和式②E=分别为电场强度的定义式和点电荷场强的公式。下列选项中说法错误的选项是（ ）。
A．式①中的场强E是式中的电荷q所产生的场的场强，式②中的E是式中的电荷g产生的场强
B．式①中F是放入某电场中的电荷所受的力，q是产生这个电场的电荷
C．式②中E是某电场的场强，q是放入此电场中的电荷
D．式①、②都只对点电荷产生的场才成立
【解答】 A、B、C、D，四个选项都是错误的。
式①中各量的意义是：E表示任一电荷分布在某点产生的场强，不限于点电荷的电场，所以选项D是错误的；q表示放入此电场中该处的一个点电荷，它不是产生式①中场强正的电荷，所以选项A、B都是错误的；F是置放在电场中场强为正处的点电荷g所受的电场力。式②中各量的意义是：E表示点电荷q产生的电场在距离q为r处的场强；k是一由式中各量所选单位决定的比例常数；此式只对点电荷产生的场才成立，因此选项C也是错误的。
2．学习物理时，对概念和规律的含义一定要准确地理解，要懂得其中的物理道理，要弄清其适用的条件，而不是只记住了一个公式或一套文字表述。对相关的概念、规律的联系和区别必须有清楚的认识，这样才能具有鉴别似是而非的说法和鉴别错误观点的能力。
【例2】 法拉第电磁感应定律可这样表述：闭合电路中感应电动势的大小与穿过这一闭合电路的（ ）。
A．磁通量成正比
B．磁感应强度成正比
C．磁通量的变化率成正比
D．磁通量的改变量成正比
【解答】 正确选项是C。
本题中磁感应强度、磁通量、磁通量的改变量、磁通量的变化率都是一些彼此有联系但又是一些不同的概念。物理学中有很多类似这样的既有联系又有区别的概念，学物理时，必须把它们的联系和区别搞的十分清楚才行。
【例3】 图0—1所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）。
A．动量守恒、机械能守恒 B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能不守恒 D．动量不守恒、机械能守恒
【解答】 正确选项是B。
在力学中给定一个系统后，这个系统经过某一过程其动量和机械能是否守恒，这要看是否满足动量守恒和机械能守恒的条件。在这个过程中，只要系统不受外力作用，则其动量必然守恒（不管系统内部各部分之间相互作用力如何），否则就不守恒，这可由牛顿定律予以证明。在这个过程中，如果没有外力做功，系统内部也没有摩擦力做功，则机械能守恒，否则就不守恒，这也可由牛顿定律结合功、能等概念论证。在学习时，如果把为什么有这些条件的道理真正理解清楚了，那么在本题中，立刻就可看出，系统在弹簧压缩的过程中弹簧的左端是受到来自墙对它的外力作用的（不管弹簧左端动与不动），因此动量不守恒。而在子弹穿进木块的过程中，有摩擦力做功，或者说摩擦力做功的总和不为零，因此机械能也不守恒。此题得分率很低，原因之一就是有些考生并没有把动量守恒和机械能守恒为什么有这些条件的道理搞透彻，只是记了一些结论，因此看问题很不敏感，明明有外力作用，却视而不见。
【例4】 假如做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ）。
A．根据公式v=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B．根据公式F=ma=m和F=G，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
C．根据公式F=，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1／2
D．根据公式F= G，可知地球提供的向心力将减小到原来的1／4
【解答】 正确选项是B、D。
v=ωr是运动学公式，对做圆周运动的人造地球卫星当然是成立的。但是，因为当轨道半径r变大时，角速度ω如何变化尚不清楚，故仅根据公式v=ωr是不足以判断当卫星轨道半径由r增大到2r时，卫星运动的线速度v将如何变化。F=m是动力学公式，其中F是物体所受的向心力，即做圆周运动的物体所受的合外力沿轨道半径方向的分力。这个公式是牛顿第二定律在圆周运动中的体现：所受的向心力等于物体的质量m与向心加速度的乘积，对于做圆周运动的人造地球卫星当然也是成立的。但是，因为当轨道半径r变大时，卫星运动的线速度如何变化尚不清楚，故仅根据动力学公式F=m是不足以判断当卫星轨道半径由r增大到2r时，卫星所受的向心力将如何变化。F=G是万有引力定律，由于地球可视作均匀圆球，而人造地球卫星的尺寸大小比起它到地球中心的距离r来是小得很多的。所以，公式F=G适用于计算人造地球卫星所受的地球引力。对于一个给定的人造地球卫星来说，卫星质量m是常量，这样由公式F=G立即得出结论，当卫星的轨道半径由r增大到2r时，地球作用于它的万有引力将减小到原来的1／4。
对于做圆周运动的人造地球卫星，地球作用于它的万有引力F=G就是它所需的向心力，因而选项D是正确的，而选项C是错误的。将人造地球卫星所受的地球引力F=G代入动力学公式，就得到G=m，可立即得出人造卫星的线速度v与轨道半径r的关系v=。因此，当轨道半径由r增大到2r，卫星运动的线速度将减小到原来的／2，故选项B是正确的，而选项A是错误的。
对于做圆周运动的人造地球卫星，本题中给出的三个公式v=ωr、F=m和F=G都是成立的，但它们的物理意义和所起的作用是不同的，本题就是着重考生对这三个含义不同的公式是否能正确地理解和运用。这些公式牵涉到三个或几个量之间的关系。有相当一部分考生只记住诸如v与r成正比，或F与r成反比之类的话，而没有弄清楚这些话都是有前提条件的。如在ω不变的条件下，v与r成正比；在v不变的条件下，F与r成反比。有些考生在碰到具体问题时，不是首先分析清楚这些前提条件是否得到满足，而是盲目地套用正比、反比之类的关系，当然就很容易出错。
3．处理物理问题时，有时可从不同的角度或用不同的方法来处理，这就要求考生有灵活处理问题的能力。要提高这种能力，其基础是要把物理学中的一些基本概念和基本规律理解透彻，对相关知识之间的联系力求融会贯通。这样，处理物理问题时的“自由度”就较大。
【例5】 已知地球半径R=6.4×106m，试估算地球大气层空气的总重量。最后结果取1位有效数字。
【解答】 求大气的总重量，当然可以这样去想，即把大气看做是由许多小部分组成，对每一小部分求其重量Δmg，然后把它们都加起来（不同高度处的 g不同），但这不太容易做出来。可是这可以灵活地从另一角度去看：大气受到重力作用（重量），但却可近似地看做处于力学平衡状态，这是由于地面对它有支持力作用，两力平衡大小相等；再根据牛顿第三定律，这个支持力的大小又等于大气对地球表面的压力。而大气对地面的压强可取为1个大气压p，这样p与地球表面积47πR2的乘积就应等于大气的总重量G，即
G=4πR2p=4π×（6.4×106）2×1.0×105=5×1019N
【例6】 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图0—2所示。当达到静电平衡后，求棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小。
【解答】 场强叠加原理是一个重要的原理，根据这个原理可知，在任意电荷分布的电场中（包括有感应电荷存在时），每一点的场强等于各部分电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。由此不难看出，此题中任一点的场强都是由给定的点电荷q和在金属棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强叠加而成的。现可知点电荷在棒内中心处的场强大小为是k，虽然很难由感应电荷的分布直接求其场强，但根据导体静电平衡条件可知，导体内处处场强皆为零，故给定的点电荷和所有感应电荷在该处的场强叠加后为零，于是立刻可知感应电荷在该处的场大小必然也为k（方向相反）。
由上述可见，除了需要记住一个点电荷的场强公式外，没有任何运算。做不出来此题的考生，有的是在想：导体棒上的感应电荷的分布不知道，怎么求解它们在棒中点的场强呢？仅有这种考虑思路太窄，缺乏从不同的角度考虑问题的灵活性能力，这除对场强叠加原理领会不深外，还没有真正懂得静电平衡时导体内部场强为零的道理。总之，由于这些考生只是记住了这些规律而没有深刻理解其含义，因而没有变成正确灵活的观点，在碰到具体问题时就思路狭窄，缺乏从不同的角度看透其中道理的眼光和能力。
4．物理规律状态、过程常可用图像来表示，这是一种重要的研究和处理物理问题的方法。在高中的物理教学中，有很多这方面的内容，如力学中的v—t图、振动图线和波形图，热学中的p—V图、p—T图，电学中的电路图、I—U图线，光学中的光路图，等等。在这些图像中，很多并不是观察到的实物图，而是一些量与量之间的关系图或示意图。因此，在学习时，应当下功夫把它们的意义搞清楚。
【例7】 图0—3中实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线，虚线是0.2s后它的波形图线。问这列波可能的传播速度是多少？
【解答】 这个问题并不是靠记住所谓什么解题方法来求解，只要对题中所给的事实和图像进行认真的分析，就可找到解决问题的办法，甚至可得出结论。因为，题中并未给定波的传播方向，由图0—3可见，无论向右或向左传播波形都有可能变为如虚线所示。所以，波既可能是向右传播也可能是向左传播，由此就可得知将有两组答案。单就向右传播来看，x=0处的实线波形经0.2s后既可能是传播到x=1处（虚线波形），也可能传播到x=5处（虚线波形），也可能更远，因此是多样的。同样，对向左传播时也如此。这样就得知肯定有两组答案。再由图中所给波形的坐标标度以及0.2s的传播时司，就不难直接写出最后的答案为
正向传播时 v=20m/s，n=0，1，2…
反向传播时 v=20m/s，n=0，1，2…
【例8】 一只标有“220V 60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流J的关系可用图线表示。在如图0—4所示的四个图线中，肯定不符合实际的是（ ）。
【解答】 正确选项是A、C、D。
各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大，这些知识在教科书中都有叙述。白炽灯泡的灯丝用钨丝制成，这是一个常识，由此可知，白炽灯泡的电阻随温度的升高而增大。当加在白炽灯泡的电压由小变大时，钨丝由暗变亮，由红变至白炽，这表示随着电压的升高，灯丝的温度也升高，因而电阻将变大。白炽灯泡的I—U图线应该反映出，随着所加电压的升高，灯泡的电阻逐渐变大的特性，现在剩下的问题就是由题中给出的四个图线，判断哪些图线是不符合这个规律的。
加在导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值等于该导体的电阻R，即R=U／I。在温度恒定不变的条件下，金属导体的电阻是恒定的。因此，电压与电流强度的比值也是恒定的，对应的U—I图线是通过坐标原点的直线，直线的斜率就是电阻。灯泡的电阻随着所加电压的升高而增大，即电阻不是恒定不变的。对应的U—I线不是直线。当所加电压为U时，灯泡电阻可以这样求，如图0—5所示：作一平行于I轴的直线，它与I轴的距离等于U。由这条直线与U—I图线交点P作对 I轴的垂线，就得到在这个电压下通过灯泡的电流 I。这样由R=就求得在这个电压下灯泡的电阻，它在数值上等于连接原点O与P点的直线OP的斜率，即R=tanθ。用此方法就可判断出，在给出的四个图线中，选项A说明随着所加电压的升高，灯泡的电阻只R=将不变，不符合白炽灯泡的实际。选项B说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将逐步增大，这符合白炽灯泡的实际。选项C说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将逐步变小，这不符合白炽灯泡的实际。选项D说明随着所加电压升高，灯泡的电阻R=将先逐步增大，然后再逐步变小，这也不符合白炽灯泡的实际。所以，在给出的四个图线中，选项A、C、D都是正确的。
【例9】 虽然凸透镜成像现在未列入《考试说明》中，但例9能明确地表明作图的必要性。
物体AB被置于一薄透镜的焦点F和光心O之间，并垂直于透镜的主轴。透镜的大小、焦点的位置、物体AB的长度和位置都如图0—6所示。要求：
（1）用作图法（以透镜中通过光心的一段虚线代表薄透镜）画出凸透镜成像光路和像；
（2）要想看到物体AB的完整的像，眼睛必须处在某一范围内。试作图确定所作图中的这一范围（用斜线标明）。
【解答】 如图0—7所示。
用作图法画出AB的虚像很容易。至于在什么范围内能；看到完整的虚像，则必须明确，一个点光源的虚像是出射光线反向延长线的交点。用眼睛迎着光线来看时，和没有透镜而把虚像作为物，其效果是一样的。这是因为眼睛接受到的光束结构两者完全相同（在空间MN限制的范围内）。因此，只要在图上作A′M、A′N直线，则在此两直线范围内MN以右的区域中，皆可看到像A′。同理，画 B′M和B′N直线，在此两直线范围内MN以右的区域中皆可看到像B′。这两个区域的交叉区，即图中斜线的MPN区域，即为所求的区域。
（二）推理能力
1．物理学中推理的每一步，都要以理论和事实为依据，同时进行逻辑思维，绝不能凭空臆造或不合逻辑地推理。因此，透彻理解和熟悉各基本概念和基本规律，认真分析事实，才是进行推理的前提和基础。同时，要训练自己思维的逻辑性和严密性，只有周密的思考才能进行正确的推理。
2．根据已有的理论导出新形式的理论，或根据已知的知识和条件，对物理问题进行推理，以得出正确的结论，它是物理学中常用的方法，也是能力的一个重要方面。
【例10】 根据牛顿运动定律导出两物体沿同一直线运动时的动量守恒定律。
【解答】 这个推理过程在教材中已有，这里就不重复了。然而要特别强调的是，学过这个推论之后，主要应想通其中的物理道理，这样才能学透学活。而且这样做了之后，无论什么时候，若有必要，考生都能主动、严格地把它推导出来，没有必要去记住书中的语句。若不能从物理道理上想通推理的过程，而只是去强记书中的语句，则不仅无益，反而有害。
【例11】 在有空气阻力的情况下，以初速v1竖直上抛一物体，经过时间 t1到达最高点；又经过时间t2，物体由最高点落回到抛出点，这时物体的速度为v2，则有（ ）。
A．v2=v1，t2=t1 B．v2＞v1，t2＞t1
C．v2＜v1，t2＜t1 D．v2＞v1，t2＜t1
E．v2＜v1，t2＞t1
【解答】 正确选项是E。
这可从能量的角度来进行推理判断。当有空气阻力存在时，物体在上升和下落的过程中，都要克服阻力做功。当它回到原地时，重力势能没变，根据功能关系可推知，返回原地时其动能一定比初动能减小了，由此可断定v2＜v1。按同样的推理可知，在路径之上的任何地点，去时的动能一定大于回到该地点时的动能，即在任何地点，去时的速度一定大于回到该地点时的速度。另外，去时的总路程和回来时的总路程是相等的。而路程是由速度和时间决定的由此可推断，去时所用的总时间一定小于回来时所用的总时间，即t2＞t1。总结以上可见，选项 A、B、C、D都是错误的，只有选项E是正确的。
【例12】 abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图0—8所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射。若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），那么（ ）。
A．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
【解答】 正确选项是A。
临界角θ是由折射率n决定的θ=arcsin，n与光的颜色（频率）有关。所以，同一媒质对不同色光的临界角是不同的，从红光到紫光折射率由小到大，故临界角由大到小。
因为，已知白光是垂直入射到ac面上，所以不会发生折射。这样，白光通过等腰直角棱镜内部射到ab面上时的入射角应为45°。由题意知此时发生全反射，所以此时的入射角45°大于临界角arcsin。由此可推知，对所有的色光，都有n＞。
当入射光按图0—8中所示的顺时针方向逐渐偏转时，由光在ac面上的折射可知，入射到ab面上的光线的入射角将减小（小于45°）。这时有两种可能，一是对所有的色光入射角仍大于临界角，仍都发生全反射，因而没有光线射出ab面。另一种可能是对某些色光来说，入射角小于临界角，将不发生全反射，而按折射定律由ab面射出。因为，从红光到紫光同一媒质的临界角是由大到小的，当入射角减小时，首先将小于媒质对红光的临界角，所以红光将首先射出。由此可判断选项A正确，而选项B错误。
当入射光按图示逆时针方向偏转时，入射到ab面上的光线的入射角将大于 45°，因此更要发生全反射，所以没有任何色光从ab面射出，选项C、D都是错误的。
3．在从基本概念、规律出发进行逻辑推理时，一定要注意对已知条件的分析，选准出发点。例如例13中，已知条件是带电粒子将使沿途空气电离，因而在运动中粒子的速率变小，本题要求判断粒子的运动方向和粒子带何种电荷。根据对已知条件的分析，可选定从判断粒子运动方向下手。
【例13】 一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图0—9所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。从图中情况可以确定 （ ）。
A．粒子从a到b，带正电
B．粒子从b到a，带正电
C．粒子从a到b，带负电
D．粒子从b到a，带负电
【解答】 正确选项是B。
由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），所以粒子在运动过程中速度是变小的，这样判断粒：子究竟是从a到b抑或从b到a，就要看粒子在a、b两点的速度哪个大。由题可知，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，从图0—9中可以看出，a点处的圆弧半径比凸点处的圆弧半径小，根据洛仑兹力，可以证明带电粒子沿垂直磁场方向入射后只能在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，其轨道半径r与粒子b速率。成正比
这样可判断带电粒子在凸点时的速率应比a点时大，因而粒子必定是从b运动到a点的。由图中所示的径迹可看出，粒子在从b到a的运动过程中是向左偏转的，因而它受到磁场所作用的洛仑兹力必定是向左的。这样由左手定则可断定该粒子是带正电荷的，所以在给出的四个选项中只有选项B正确。
4．对物理问题进行推理时，有时可根据问题所给的条件，先做某种假定，然后进行推理，再根据结论合理与否，来判断假设的正误，从而有助于对整个问题的分析判断，这也是一种推理能力。
【例14】 两个重叠在一起的木块，置于倾角为θ的斜面上，如图0—10所示。木块 A、B的质量分别为M、m。A与斜面间的滑动摩擦因数为μ1，B与A之间的滑动摩擦因数为μ2。已知两木块都从静止开始以相同的加速度从斜面下滑，在运动过程中，木块B受到的摩擦力（ ）。
A．等于零
B．方向沿斜面向上
C．大小等于μ1mgcosθ
D．大小等于μ2mgcosθ
【解答】 正确选项是B、C。
根据题意，木块A与斜面间有摩擦力作用。假定A与B间无摩擦力作用，则B下滑的加速度必须大于A下滑的加速度，两者不可能以相同的加速度从斜面下滑，故选项A错误。B与A以相同的加速度下滑，表明B必受到A施加的沿斜面向上的摩擦力作用，故选项B正确。由于A、B间无相对滑动，因此A、B间的摩擦力不可能是滑动摩擦力，只能是静摩擦力。静摩擦力不能用滑动摩擦因数与正压力之乘积来表示，因而选项D也是错误的。A作用于B的静摩擦力f的大小应保证B与A有相同的加速度，因此有
Mgsinθ－μ1（M+m）gcosθ+f=Ma
mgsinθ－f=ma
消去a，得
f=μ1mgcosθ
所以选项C正确。
在本题中，A与B之间无相对运动，它们之间有无摩擦力，一时不易判断，假定它们之间无摩擦力作用，就立即可推断出与题意不相符的结论，从而否定了A、B间无摩擦作用的假设，并由此可断定A、B间的摩擦力为静摩擦力。
（三）分析综合能力
1．在处理物理问题时，要用物理眼光对具体问题进行具体分析，弄清所给问题中的物理状态、过程和情景。不仅对较复杂的问题需要这样做，对较简单的问题也需要这样，只有分析清楚，才能得出正确答案。
【例15】 图0—11所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）。
A．动量守恒、机械能不守恒
B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能守恒
D．动量不守恒、机械能守恒
【解答】 本题目在例3已从定律成立条件的角度说明过正确选项是B，现在再让从题中所给的实际情况来进行分析。依据题意，子弹A沿水平方向射入木块，即有动量；木块（和弹簧）是静止的，动量为零，所以以子弹、木块和弹簧为系统的原动量不等于零。当子弹射入木块并留在木块内最后弹簧被压缩到最短时，这时系统内各物体的瞬时速度都等于零，即动量为零。因此，单纯从分析题中的物理状态、过程和情景，即分析事实本身就可直接得出动量是不守恒的结论。遗憾的是，此题的得分率很低，很多考生误认为动量守恒。据了解，很少有考生做过上述的简单分析，这不能不说是中学学习中需要注意的一个重要问题，即应重视实际，培养学生对具体问题中物理状态、过程和情景进行认真分析的习惯和能力。
【例16】 图0—12所示中M、N是两个共轴圆筒的横截面，外筒半径为 R，内筒半径比R小很多，可以忽略不计；筒的两端是封闭的，两筒之间抽成真空。两筒以相同的角速度ω绕其中心轴线（图中垂直于纸面）做匀速转动。设从M筒内部可以通过窄缝s（与M筒的轴线平行）不断地向外射出两种不同速率v1和v2的微粒，从s处射出时的初速度的方向都是沿筒的半径方向，微粒到达N筒后就附着在N筒上。如果R、v1和v2都不变，而（ω取某一合适的值，则（ ）。
A．有可能使微粒落在N筒上的位置都在a处一条与s缝平行的窄条上
B．有可能使微粒落在N筒上的位置都在某一处如b处一条与s缝平行的窄条上
C．有可能使微粒落在N筒上的位置分别在某两处如b处和c处与s缝平行的窄条上
D．只要时间足够长，N筒上将到处都落有微粒
【解答】 正确选项是A、B、C。
本题不少考生误把选项D作为正确。发生这种错误的考生可能是这样分析的：M筒中的粒子很多，这些粒子是陆续地沿半径方向从s缝射出的。由于M筒在转动，因而射出s缝的粒子的运动方向也是随M筒而转动的，故只要时间足够长，粒子就将到处散落在N筒上。如果N筒不动，只有M筒在转动，这个分析当然是正确的。但是，题中给定的条件是N筒与M筒一起以同一角速度ω绕同一中心轴转动的，这样在任意一段时间内，N筒上与s缝在同一径向相应连线上的a点必定与s缝一起转过同样大的角度。只要M中的粒子是沿半径方向射出s缝的，而且速度大小都等于v，那么不管这些粒子是何时从s缝射出的，它们从射出s缝到打在N筒上所经历的时间必定都等于。于是这些在不同时刻从s缝射出，速率等于v的粒子一定落在N筒上比a点落后相同角度ω的位置上，即落在一条与s缝平行的窄条上，而不是到处散落在N筒上。由于题中说明，从M筒经s缝射出的粒子具有两种不同的速率v1、v2，那么一般说来它们将落在N筒的两条与s缝平行的窄条上，故选项C正确，而选项D错误。
但是，由于题中对M、N筒的转动角速度ω的大小没有加以限制，而圆周上各点的角坐标具有周期性，周期为2π。因而只要角速度ω满足条件ω=2nπ，ω=2mπ，其中m、n为任意整数，则这两种粒子落在N筒上的位置都在a处的一条与s缝平行的窄条上，故选项A正确。又如角速度ω满足条件ω=2nπ+ω，其中n为任意整数，则这两种粒子落在N筒上的位置都在某一处，例如b处的一条与s缝平行的窄条上，故选项B也正确。
从上述中可以看出，这是一道单纯的运动学题，计算不复杂。但要求考生能对这个具体问题进行具体分析，弄清所给问题的物理过程和情景，并能找出其中起主要作用的因素和条件。而且在进行分析时，需要思维严密而符合逻辑。
2．对于较复杂的问题，更要首先进行具体的分析，分析清楚与问题有关的各方面，并找出它们之间的联系，综合运用多方面的知识解决所遇到的问题。
【例17】 如图0—13所示，一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，且m＜M。现给A和B以大小相等、方向相反的初速度（如图所示），使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板。以地面为参照物，那么：
（1）若已知A和B的初速度大小为v0，求它们最后的速度的大小和方向；
（2）若初速度大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离。
【解答】 首先，可对两物体所处的状态和过程加以分析。开始时，木板和木块反向运动，最后木块刚好没有从木块上滑离。这表示木块最后相对于木板来说是停在木板的左端，这时从地面上来看它们是静止还是运动呢？开始时木块具有向左的动量mv0，木板具有向右的动量Mv0，已知m＜M，所以系统的总动量是向右的。在整个过程中，系统在水平方向不受外力作用，因此总动量必定守恒。也就是说，最后状态时其总动量必不为零，且方向向右。由此可知，最后它们一起以同一速度向右运动。这就是题中第（1）问要解决的问题。A开始时是向左运动的，最后向右运动，立刻可判断出必有一个时刻（一个地点）它的瞬时速度为零。在这之前A向左运动，由于摩擦力使它的速度减小到零；在这之后 A又靠摩擦力的带动向右运动。这个地点离出发点的距离就是题中第（2）问所要解决的问题。通过以上的分析，就比较容易地找到解决问题的途径。
（1）设最后A、B一起运动的速度大小为v，根据动量守恒可得
Mv0－mv0=（M+m）v ①
v=v0，方向向右
（2）首先分别来研究A和B的运动，这可以从牛顿定律出发来研究A和B的运动，也可以从功能关系出发来研究，现采用后者。令l1表示A从开始到运动到速度变为零的过程中向左运动的路程，l2为A从速度为零增加到速度为v的过程中向右运动的路程，f为A、B之间的滑动摩擦力的大小，则由功能关系可知
②
③
对于B来说，它始终是向右运动的。令L表示从开始运动到A刚到达B的最左端的过程中B运动的路程，如图0—14。由功能关系可得
④
仅由以上还不能解决问题，还必须找出A、B所走路程之间的联系。因为A是从B的右端运动到B的左端的。对图0—14进行分析，就可找到如下的几何关系
L+（l 1－l2）=l ⑤
联立解式①～⑤，可得
【例18】 如图0—15所示，在真空中速度为v=6．4×107m/s的电子束连续地射入两平行极板之间。极板长度为l=8．0×10-2m，间距为d=5．0×10-3 m。两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过。在两极板上加一50Hz的交变电压U=U0sinωt，如果所加电压的最大值U0超过某一值UC时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板；有时间断，不能通过。求：
（1）UC的大小；
（2）U0为何值才能使通过的时间（Δt）通跟间断的时间（Δt）断之比为 （Δt）通∶（Δt）断=2∶1。
【解答】 乍一看来，极板间的电场是周期性变化的，电子是在变力作用下运动，超出了中学物理教学要求。但仔细一分析，电子穿越平行极板所需的时间大约为上～1．25×10-9s，比电场变化的周期T=2×10-2s小得多，是个可以忽略的因素。因而在电子穿越平行极板的时间内，电场可视为恒定电场，电子是在恒力作用下运动，这样就可在中学物理教学要求的范围内求解。
在求解此题时，首先应分析清楚为什么当所加电压U=U0sinωt的最大值 U0超过某一值U0时会出现电子束有时通过平行极板，有时不能通过的现象。这是由于当平行极板加上电压U后，极板间就存在一横向匀强电场E=。这样电子在平行极板中间运动，水平方向不受力，是做匀速运动；而在竖直方向受到均匀的横向电场力作用（重力一般比电场力小得多，可以不考虑），故做匀加速运动。于是在平行极板中电子是做类似于平抛运动，向上极板或下极板偏转。如果所加电压U较小，电子在穿越平行极板时，运动方向虽有所偏转，但来不及落到平行极板上，这时就能通过平行极板。如果所加电压U较大，使得电子在穿越之前就落到上极板或下极板上，则电子束就不能通过平行极板。如电子沿平行极板之间的中线入射的速度为v，则电子穿越平行极板所需的时间为 t=，在此时间内电子在横向方向偏转的距离为。如果这个偏转距离y比中线到极板间的距离小，电子就将穿越平行极板；如果这个偏转距离y比大，电子在穿越平行极板前就将落到上极板或下极板上。所以，电子能穿越平行极板的极限条件是
由此解得UC=91V，这是使电子束不能通过平行极板的最小电压。当所加电压的绝对值比UC还大，自然更不能通过。因而当所加交变电压U=U0sinωt的最大值U0超过UC时，就出现电子束有时间断，不能通过平行极板的现象，如所加的交变电压U=U0sinωt的最大值U0大于UC，则在交变电压的绝对值|U|大于UC的时间内，电子束不能通过平行极板；而在|U|小于UC的时间内，电子束可以通过平行极板，如要求（Δt）通∶（Δt）断=2∶1，则要求|U|小于UC的时间与|U|大于UC的时间之比为2∶1，亦即要求在所加交变电压U=U0sinωt为正值的半个周期内有1／3的时间U＞UC， U为负值的另半个周期内亦有1／3的时间U＞UC（绝对值），如图0—16所示。从图上可以看出，满足此条件的交变电压U=U0sinωt的最大值U0应满足UC =U0sinω=U0sin条件，故U0=105V。
上面所举的例题涉及的物理知识都是在中学物理教学要求之内的，都是考生应知应会的，但这种题目可能是考生以前未遇到过的。面对一个从未遇到过的生题，首先要求对题目所叙述的物理情景及其产生的原因能分析清楚，弄清楚试题所给的已知条件是什么，哪些是不以忽略的因素，哪些是起主要作用的因素，分析清楚解决问题的关键所在，然后运用学过的有关的一些基本规律，综合处理问题。
3．有些问题，看起来很复杂，但经过认真分析之后，就会发现有多个解决的途径，而其中有一条途径是最简单的。这种分析、综合能力，灵活处理问题的能力，一方面是要在平时学习时，力求“融会贯通”；另一方面，要培养自己独立思考、独立分析问题的能力。
【例19】 一个质量为m、带有电荷－q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为正，方向沿Ox轴正向，如图0—17所示。小物体以初速 v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f＜qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s。
【解答】 物体除了碰墙的瞬间外，在水平方向只受两力作用，而且不管是向左或向右运动，电场力总是向左的，且总是大于摩擦力，所以合力总不等于零，且总向左。无论物体开始时是向左还是向右运动，过一段时间后物体必与墙相碰，因为碰撞时不损失机械能，即碰后与碰前速度的大小相等，但方向相反，于是物体又向右运动。由于合力方向向左，最后必定又回头向左运动……。因此，物体经过多次碰墙，不断地克服摩擦力作用，最终只可能仍在墙根处，而不可能停在路上任何一处。
物体的往返运动都是匀变速运动，当然可用牛顿定律和匀变速运动公式，求每次往返所走的路程，然后求和，但这样做麻烦得多。如果从能量的角度想想整个过程，就会发现用能量来处理此题，则会简单得多。物体开始时有动能mv02，最后动能为0。另外，物体由起始位置到最终位置，电势能减少了qEx，这是因为电势能只与起始和末尾的位置有关，而与路径无关。这两部分能量全用来不断地克服摩擦力做功。摩擦力的大小又是不变的，若用s表示总路程，则此功应等于fs。由功能关系可得
有些问题，只要知道其最后状态或过程中的积累效果时，常可用能量（有时可用动量）的规律去处理，而不必计算每一步力学过程的细节，这是用能量处理问题的优点之一。
4．有些问题，只要求进行估算，这时常常需要对问题进行一些简化假设。这种处理问题的方法，考生常感到不习惯，觉得不严格，其实，掌握这种方法是非常必要和重要的。
【例20】 已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为E=1．4×103J，其中可见光部分约占45％。已知绿光的波长为λ=0．55μm，日地间距离R=1．5×1011m，普朗克常数h=6．6×10-34J·s。试由此估算太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数（取一位有效数字）。
【解答】 这是一道估算题，乍一看来无从下手，但只要对题给条件进行分析，并综合运用学到的物理知识，做一些简化假设，就会找到正确的思路，不难求解。
每个光子的能量为hν，太阳光中，即是可见光范围内也包含不同频率的光。这里可做一个简化假设，即可用绿光的波长作为可见光的平均波长。根据题给条件可知，太阳每秒钟垂直射向地面上每平方米面积的可见光光子数应为n=，其中η=45％，E=1．4×103J，ν为可见光的频率。由于波长λ是光在一个周期T内传播的距离，λ=cT，因而，即ν=，代入即得
还需要再做一个简化假设，即太阳向各个方向的辐射是均匀的，则每秒钟到达以太阳为中心、以日地间距离R=1．5×1011m为半径的球面上每平方米面积的光子数都等于n，而此球面积为S=4πR2，所以Sn就应是每秒钟到达此球面的可见光的总光子数，这个总光子数也就等于太阳每秒钟向各个方向辐射出的可见光的光子数N，即
N=4πR2n==5×1044
5．有些物理问题，对某些学生来说，可能是所谓的“生题”，即这个题目他们从来没有见到过。但是，解决这个问题所需要的基本概念和基本规律他们都学过，甚至是很熟悉的。也许题中还有些知识是他们不知道的，而题目中也都会有清楚的叙述。在这种情况下能不能解决这类问题，对考生能力的考查尤为突出。首先是心理上要有“不怕”的精神状态，要“有勇气”尤其是要“有兴趣”去研究这类题目；同时要有一定的“自学能力”，即能及时学习题中所介绍的那些你过去不知道的知识；最后要特别强调的是要在平时学习中，始终要坚持培养锻炼自己的“独立思考能力”。只有这样，才能不断地培养自己的“创造意识”。
这里不另举例题，前面所有的例题中，如果哪个是你过去从未见过的，都可属于这类例题。
（四）应用数学处理物理问题的能力
物理与数学的关系极为密切，对一个学习物理的人来说，其数学水平及用数学处理物理问题的能力是一种非常重要的能力。越是高层次这种能力越重要。在高中阶段学物理时，对学生的数学水平也有相应的要求，这在《考试说明》中已有说明。
高中物理中，对学生的数学知识和能力的要求是多方面的，物理的规律很多都必须用数学来表达。处理物理问题，无论是理论还是实验都离不开数学，包括代数、几何、三角函数等各方面，可以说，离开数学，物理是寸步难行。因此，这里就不一一举例，只介绍两点。
1．先谈谈简单的运算能力。从这几年高考的答卷来看，考生的运算能力较差，运算过程中很易出错。学生应重视运算，同时要加强这方面素质的培养。
【例21】 如图0—18所示，食盐（NaCl）的晶体是由钠离子（图中○）和氯离子（图中●）组成的。这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列。已知食盐的摩尔质量是58．5g/mol，食盐的密度是2．2g/cm3。阿伏加德罗常数为6．0×1023mol-1。在食盐晶体中，两个距离最近的钠离子中心间距的数值最接近于（ ）。
A．3．0×10-8cm B．3．5×10-8cm
C．4．0×10-8cm D．5．0×10-8cm
【解答】 正确选项是C。
由题意可知，每立方厘米内的摩尔数应为，分子数应为×6．0×1023，离子数应为，此数的倒数开立方即得相邻离子间的距离。由晶格图可知，将此距离平方乘2再开方，就得所求间距。
根据一些宏观量和晶体结构来估算晶格之间的距离是很有意义的题目。而且本题中对晶体结构已说的十分清楚（即不是考晶格结构），而只是根据已知的物理知识用数学方法来计算间距，但此题的得分率很低，很多考生是由于运算错误而失分。当然这里涉及开方的问题比较麻烦，但因为已给出选项，考生可以算到一定程度后，倒用乘方办法来验算，即可确定正确选项。
2．运用数学处理物理问题当然不限于简单的运算，还有其他许多方面。例如，在有些试题里，在某些步骤中要用适当的数学方法来处理问题，也是其中一个方面。
【例22】 在图0—19（a）所示的电路中，已知电源的电动势ε=6．3V，内电阻r=0．5Ω，固定电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值等于5Ω的滑动变阻器。按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围。
【解答】 设滑动变阻器的触点把R3分成r1和r2两部分，则等效电路如图0—19（b）所示，该电路的外电阻为
其中 r1+r2=5Ω
消去r2，可得R的表示式为
当（3－r1）2=0，即r1=3Ω时，R为最大，其值为
R最大==2.5Ω
对应的电流最小为
A
由于r1在0～5Ω范围内变化，即r1＜5Ω，由可知6－r1＞0，所以当r1=0时R为最小，其值为
对应的电流最大为
A
故电流变化的范围在2．1～3．0A之间
本题是电阻的串并联问题，当各电阻的值都确定时，求通过电源的电流是非常简单的，但由于滑动变阻器可以分成两个不同的电阻接入电路，两个电阻的取值不同，通过电池的电流就不同，把R3分成何种值的两个电阻，可使通过电源的电流为最大或最小，就得进行适当的数学处理，这种数学处理也是应用数学工具处理物理问题的一种能力。学生应学会使用初等数学工具，根据物理问题的要求，找到问题所需的解答。
【例23】 把一个“10V 2．0W”的用电器A（纯电阻）接到某一电动势和内阻都不变的电源上。用电器A实际消耗的功率是2．0W，换上另一个“10V 5．0W”的用电器B（纯电阻）接到这一电源上，用电器B实际消耗的功率有没有可能反而小于2．0W？你如果认为不可能，试说明理由；如果认为可能，试求出用电器B实际消耗的功率小于2．0W的条件（设电阻不随温度改变）。
【解答】 如果考生对用电器的额定电压、额定功率等概念有正确的理解，并理解把电阻接在某一电动势ε和内阻r都不变的电源上，电阻上所消耗的功率是与电源的电动势、内阻有关的，那么他就可以判断出额定功率大的用电器B实际消耗的功率反而比额定功率小的用电器A实际消耗的功率小的情况是有可能出现的。
根据全电路的欧姆定律不难得出，把用电器分别接到该电源上，所消耗的功率分别为
式中R1、R2分别是用电器A、B的电阻。它可以用按电器A、B的额定电压和额定功率算出
于是根据题给条件P1=2．0W，P2＜2．0W，即得出
现在的问题只剩下求解这个联立的不等式方程。如考生具有求解这种联立不等式方程的能力，就不难求出用电器B实际消耗的功率小于2．0W的条件，即电源的电动势ε和内阻r满足的条件为
（五）实验能力
关于实验能力的要求，在考试说明中已有说明。下面所选的一些例题部分地体现了这些要求。总的讲，几年来的实验题得分率都不高。
【例24】 用图0—20（a）所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系。研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平放置的。小车前端拴着轻细绳，跨过定滑轮，下面吊着沙桶。实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重量mg。用改变沙的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后，根据测得的数据作出a—F图线。
某学生作出如图0—20（b）所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即 ________。
【解答】 平衡摩擦力。
这是用来检验牛顿第二定律的实验，是中学物理教学大纲和《考试说明》中规定的必做、应会的内容。在这个实验中，水平长木板对小车的摩擦力一般是不能忽略的。若考虑了摩擦力，小车除了受细绳对它的拉力外，还受木板对它的摩擦力作用，由牛顿第二定律应有F－f=Ma。这样以a为纵坐标、F为横坐标作a—F图线，就不是通过原点（F=0，a=0）的直线。该直线与F轴的截距 OA=与摩擦力的大小成正比。在实验中，为了消除摩擦力的影响，是采用在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一木块，使长木块稍稍向前倾斜，直到小车受到的摩擦力恰好与重力沿斜面方向的分力抵消。这样，由牛顿第二定律所得的方程F－f+Mgsinθ=Ma可化成F=Ma，它的a—F图线就是通过原点的直线。该学生作出如图0—20（b）所示的a—F图线，其原因是他在实验中没有进行平衡摩擦力的步骤所致。
本题是考查学生鉴别系统误差及其来源的能力的，不少考生这道题解答得不好。除根本没有做过这个实验的考生外，主要的原因是没有理解这个实验的原理，因而他们只是盲目地操作过这个实验，而不能在理解的基础上独立地完成这个实验。还有些考生不会用图线来分析数据，并从中得出结论。
【例25】 某学生用图0—21所示的电路验证楞次定律，在实验步骤中有重要的遗漏。他的主要实验步骤如下：
（1）把蓄电池E、开关S和线圈L1串联成一个电路。
（2）把电流表A和线圈L2串联成另一个电路。
（3）接通电源，给线圈L1通电，并记下线圈L1中电流的方向。把线圈L1插入线圈L2中，停一会儿再取出来，当线圈L1在插入和取出过程中，以及停止运动时，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
（4）改变线圈L1中的电流方向，按步骤（3）重做实验，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
这个学生想根据上述实验记录验证楞次定律，问他在实验中漏掉了什么重要实验步骤？
【解答】 查明电流表指针的偏转方向与线圈L2中电流方向的关系。
这是一个通过考查实验步骤而考查实验原理的题目。因为只有查明了电流表指针的偏转方向与线圈L2中电流方向的关系后，才能在发生电磁感应时，由电流表指针的偏转方向来得知线圈L2中感应电流的方向，进而得知感应电流的磁场方向，最后来判断是否与楞次定律的结论一致。漏掉了这一原理性的实验步骤，则根本就无法验证楞次定律。但考试中发现此题的得分率很低，说明有很多学生虽然学过了和做过了这个实验，但也是糊里糊涂地“完成”的。这样“做实验”有害无益。
【例26】 图0—22所示是一种近似的测定电流表内电阻实验的电路图。电流表的内电阻在100Ω左右，满偏电流为500μA，用电池作电源。
（1）实验室中配有的可变电阻为：
A．电阻箱，阻值范围为0～10Ω
B．电阻箱，阻值范围为0～9 999Ω
C．电位器，阻值范围为0～200Ω
D．电位器，阻值范围为0～20kΩ
在上述配有的可变电阻中，该电路图中的R应选用________，R′应选用 ________。（填写字母代号）
（2）某学生进行的实验步骤如下：
①先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。
②合上S2，调节R′和R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。
③记下R′的阻值。
指出上述实验步骤中有什么错误。
答：__________________________________________。
（3）如果按正确实验步骤测得的R′值为100Ω，已知电流表的满偏电流为 500μA，现在要把它改装成量程为2V的电压表，则应串联的分压电阻为 _____________。
（4）以下四种说法中正确的是（ ）。
A．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压小
B．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压小
C．上述电流表内电阻的测得值比其真实值小，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压大
D．上述电流表内电阻的测得值比其真实值大，这一因素使得用上述改装成的电压表测定电压时，其读数比电压表两端的实际电压大
【解答】 （1）选可变电阻正确的是D、B。
R不能选阻值范围为0～200Ω的电位器，因为这样做，即使电位器阻值调到最大，则由欧姆定律和题给数据可算出，通过电流表的电流将超过满偏电流，这是不允许的。而选阻值为0—20kΩ的电位器后，经计算可以符合要求。
R′是要读数的，所以必须用电阻箱，而且应选阻值范围为0～9 999Ω的电阻箱。这是因为已知电流表的内阻在100Ω左右，而R′的选值按原理应和此值相等，所以只能选B而不能选A。
（2）合上S2后，不应再调节R的阻值。
因为用此法测电流表的内阻时，从原理上讲，就要求合上开关S2后，流过 R的电流（即干路中电流）与原来的差别越小越好，所以要R比R′大很多，这样调节R′时对干路中电流影响不大，仍认为等于原来的满偏电流。现在，如果再去调节R，那就犯了原理性的错误。
（3）3 900Ω。
令R为串联的电阻，由欧姆定律可知
U=（R+R′）I
已知当I=500μA时，U=2V，R′=100Ω，代入可算出
R=3 900Ω
（4）正确选项是A。
在测量电路中，当并联上R′后，即使R比R′大很多，整个电路的电阻也总要下降一点，从而干路中的电流比原来也增大了一点。这时流过电流表的电流调到是原来的一半，因而流过R′的电流就比流过电流表的要多一点。但它们两端的电压是相同的（并联），因此可断定R′的阻值要比电流表的内阻小一些，所以选项B、D错误。
既然R′比电流表内阻的真实值小，所以当以它代替电流表内阻来改装成电压表后，则当流过电压表的电流为满度时，则满度电流与R′的乘积即测得的电压就比满度电流与电流表内阻真实值的乘积即真实电压为小，所以选项A正确，而选项C错误。
本题主要是考查考生根据实验要求和提供的器材合理地选择器材的能力；根据实验原理确定实验步骤的能力；分析判断系统误差的能力。
【例27】 用伏安法测量金属导线的电阻R，R约为5Ω，试把下图0—23中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图0—23中电流表的量程为0．6A，内阻接近1Ω；电压表的量程为3V，内阻为几千欧；电源的电动势为6V；变阻器的阻值为0～20Ω。在闭合开关前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。
【解答】 连接线路如图0—24所示。
本题中要求考生能根据所给数据判断电流表是内接还是外接，以减少方法误差；要求考生会正确使用仪表和元件，正确地连线。
【例28】 图0—25（a）所示为用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验电路原理图，所用电流表和电压表的内阻分别为0．1Ω和1kΩ。
某学生记录的6组数据见表所列。试根据这些数据在图0—25（b）中画出U—I图线。根据图线可读出电池的电动势ε=________V，可求出电池内阻r=________Ω。
【解答】 图线图0—26所示，ε=1．46V， r=0．72Ω。
本题主要是考查考生处理数据的能力。
最后，要特别提出的是，在《考试说明》中，关于实验能力要求方面有这样一段话，“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。”这就意味着，学生不仅要掌握已做过的那些实验，而且能灵活地运用学过的理论、实验方法和仪器去处理其他的实验，当然这应是一些比较简单的实验。这方面的例题很多，特别是近几年的实验考题，明显地加强了这种能力的考核。实质上是考查学生在学过的实验基础上的“独立思考能力”、“灵活运用能力”。这里不再举例，可参看第七章物理实验。
三、试题设计
1．近年来，物理高考（单科）考试时间为120分钟，试卷满分为150分。
2．试卷中各部分物理知识的占分比例为：
力学 约38％
电磁学 约38％
热学 约8％
光学 约8％
原子物理学 约8％
实验（包括在以上各部分内容中）约13％
3．试卷中，易、中、难试题的占分比例约为3∶5∶2。
《考试说明》中提出高考必须有“必要的区分度，适当的难度”，这是在高考物理试卷命题工作中必须要做到的。从高考是选拔性考试这一基本性质出发，区分度的好坏是一个十分重要的指标。如果有一次高考的区分度很糟，无法将参加考试的考生的学习基础、能力高低区分开来，很显然这是一次失败的高考。因为各高等学校无法根据这次高考的成绩，将那些基础较好、能力较强、具有学习潜能的考生挑选出来。从某种意义上来说，对于选拔性考试，难度是服从于区分度的。由于目前执行的是每年一次的全国统一高考，全国各级各类的高等学校都是凭这次高考录取新生，听以不仅要求高考试卷对于录取线上下的考生要有良好的区分度，而且对于在录取线以上各个分数段的考生都要有良好的区分度。
《考试说明》规定，高考物理试卷中易、中、难试题的占分比例控制在3∶5∶2左右。近年来在命题时，对整卷难度都期望控制在0．5～0．6之间，即期望平均分控制在75分～90分之间（满分为150分）。但由于不论对每道试题的难度，还是对整卷的难度都没有经过测试，一般都是按前几年高考进行的抽样统计分析的结果进行经验性估计得出的。因此，这种难度估计必然要受到多种因素，其中也包括考生水平的影响。
4．过去二三年物理高考试题的题量比早几年稳步减少。以2002年和2003年为例，总题量是20题，其中选择题10道，实验题3道，计算题7道。2004年试题将进一步减少，总题量是18题，其中选择题10道，非选择题8道。
5．目前，物理高考试题的题型有选择题和非选择题。非选择题主要是计算题（包括论述题）；实验则常用到填空题题型，或性质上是填空题题型，如画图、画线之类。
下面介绍的题型示例，选自这几年物理高考试题（示例不都是同一年或同一张试卷上的，最后三道计算题分别选自不同的试卷），
（一）选择题
每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。
1．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为e，d夸克带电量为－e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（ ）。
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
2．分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法王确的是（ ）。
A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力
B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小
D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小
3．下面说法正确的是（ ）。
A．光子射到金属表面时，可能有电子发出
B．光子射到金属表面时，一定有电子发出
C．电子轰击金属表面时，可能有光子发出
D．电子轰击金属表面时，一定没有光子发出
4．图0—27中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平衡状态。下面说法正确的是（ ）。
A．有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态
B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态
C．有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态
D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态
5．在图0—28中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场，取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的方向可能是（ ）。
A．E和B都沿x轴方向
B．E沿y轴正向，B沿z轴方向
C．E沿z轴正向，B沿y轴正向
D．E、B都沿z轴方向
（二）实验题
1．用螺旋测微器（千分尺）测小球直径时，示数如图0—29所示。这时读出的数值是________，单位是________。
2．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图0—30所示。图0—31是打出的纸带的一段。
（1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图0—31给出的数据可求出小车下滑的加速度a=________。
（2）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有 ______________________。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_____ ______________。
3．现有器材：量程为10．0mA、内阻约30～40Ω的电流表一只，定值电阻 R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关S，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1．5V）的电动势。
（1）按要求在实物图0—32上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为ε=________。式中各直接测得量的意义是：______________________________________。
（三）计算题（包括论述题）
1．根据牛顿运动定律，导出两个物体沿同一直线运动时的动量守恒定律。
2．有人利用安装在气球载入舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期是T0，当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为T。求该气球此时离海平面的高度h。（把地球看做质量均匀分布的半径为R的球体。）
3．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3．2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5．0m高处。已知运动员与网接触的时间为 1．2s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理，求此力的大小。 （取g=10m/s2）
4．如图0—33（a）所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）。在两板之间有一带负电的质点P，已知若在A、B间加电压U0，则质点P可以静止平衡。
现在A、B间加上如图0—33（b）所示的随时间t变化的电压U，在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为0。已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图0—33（b）中U改变的各时刻t1、t2、t3及tn的表达式。（质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次。）
5．在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”，这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球，如图0—34所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后， A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连。过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能损失）。已知A、B、C三球的质量均为m。求：
（1）弹簧长度刚被锁定后A球的速度；
（2）在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。
6．太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4→+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R= 6．4×106m，地球质量m=6．0×1024kg，日地中心的距离r=1．5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3．2×107s。试估算目前太阳的质量M。
（2）已知质子质量mp=1．672 6×10-27kg，质量ma=6．645 8±10-27kg，电子质量me=0．9×10-30kg，光速c=3×108m/s。求每发生一次本题中所述的核聚变反应所释放的核能。
（3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能 W=1．35×103W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命？（估算结果只要求一位有效数字。）
四、命题趋势
物理高考命题是按《考试说明》中规定的原则进行的。在考试内容的范围方面，今后如果国家教育部公布的高中物理教学大纲或课程标准有所变动，则《考试说明》就会有相应的修改。这样，物理考题的命题范围自然也会随之变动。关于能力要求特别是一些基本能力的要求，目前会比较稳定，命题的趋势在于如何从内容到形式更好地去体现这种要求。例如，随着高校招生人数的扩大，全国高考录取率的提高，则考题中能力要求的程度从低到高各层次所占的比例会做相应地调整。一方面满足招生人数扩大的需要，另一方面也能满足不同水平的高校选拔考生的需要。又例如，理论联系实际能力的考查非常重要，这包括考查考生对基本概念、基本规律的理解和推理能力，也包括运用它们去分析处理各种具体问题和实际问题的能力（有的内容也可能涉及跨学科的应用）。再例如，在笔试的条件下，如何更有效地考查考生的实验能力，始终是命题中不断研究的一个重要课题。还有，国家要培养的人才应是有创造能力的人才，在高中阶段，这方面的教育应如何要求？物理高考题目的内容和形式，如何更加有利于这种人才素质的教育和选拔？这是需要长期研究的问题。诸如开放性试题，有利于考查考生独立思考能力的考题，有利于考查考生发现问题和提出问题能力的考题，实验中设计能力的考题，等等。所有这些都需经过认真的调查和研究，并且是在《考试说明》规定的范围内，去做些试点，不断地总结经验。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 26 页 （共 26 页）
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