掌握2012高考十大题源高考物理系列题源十（教师版）

掌握高考十大题源，给力高考
研究近五年新课标高考试题，可以发现，物理试题逐渐朝着紧扣教材、考查能力的方向发展，而能力的考查又主要体现在考查学生对基础知识的综合运用能力和解决实际问题的能力上。通过对近五年新课标高考试题研究，可以发现，新课标高考命题的题源主要有十个。研究高考命题的十大题源，给力高考，赢得高考。
题源十. 源于最新科技成果、重大事件、科学家的研究或猜想
【题源解读】高考作为国家选拔人才的国考，为了考查学生解决实际问题的能力，每年的高考试题中，都有根据最新科技成果、重大事件、物理学史中科学家的研究或猜想编写的、情景新颖、且不超出高中物理知识范围的新题。
例24. （2011新课标理综第14题）为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的，在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是
【解析】：在地理北极附近是地磁场的S极，由安培定则可知正确表示安培假设中环形电流方向的是图B。
【答案】：B
【点评与启示】此题以19世纪安培关于地磁场的假设为素材编写而成，考查地磁场和安培定则。2006年高考上海物理第4题以伽利略研究物体沿斜面运动素材编写，2009年高考安徽理综卷第19题以科学史中带电粒子穿过金属板运动径迹为素材编写。
例25. （2010新课标理综卷第24题)短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录，他的成绩分别是9.69s和l9.30s.假定他在100m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15s，起跑后做匀加速运动，达到最大速率后做匀速运动.200m比赛时，反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与l00m比赛时相同，但由于弯道和体力等因素的影响，以后的平均速率只有跑l00m时最大速率的96％.求：(1)加速所用时间和达到的最大速率。(2)起跑后做匀加速运动的加速度。(结果保留两位小数)
【点评与启示】此题以北京奥运会短跑名将博尔特创造世界记录设置情景，编写了考查匀变速直线运动规律的试题。2009年福建理综卷第14题以嫦娥一号月球探测器环月飞行为素材编写试题，2009年安徽理综卷第22题以北京残奥会开幕式点燃主火炬为素材编写试题。实际上，在每年的高考试题中都有围绕近期一些重大事件编写的高考题。这启示我们，可以根据天宫一号与神州8号的发射和对接编写一些考查主干知识的试题进行训练，可事半功倍。
例26（2011天津理综卷第12题）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。
（1）当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作为示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）
（2）回旋加速器的原理如图21，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上。位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速）
（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r是增大、减小还是不变？
【解析】（1）核反应方程为 ①
设碳11原有质量为m0，经过t1=2.0h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
②
（2）设质子质量为m，电荷量为q，质子离开加速器时速度大小为v，由牛顿第二定律知
③
质子运动的回旋周期为
④
由回旋加速器工作原理可知，交流电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T与频率f的关系得
⑤
设在t时间内离开加速器的质子数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率
⑥
输出时质子的等效电流 ⑦
由上述各式得 ⑧
若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样得分。
（3）方法一
设为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为、，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为、D1、D2之间的电压为U，由动能定理知
⑨
由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，
知，则
整理得 ⑩
因U、q、m、B均为定值，令由上式得
相邻轨道半径、之差
同理
因为，比较、得
<
说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r减小。
方法二：
设为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk、
，，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为、，D1、D2之间的电压为U。
由洛化兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，故
由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量
以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速次，速度大小为
同理，质子第次进入D2时，速度大小为
综合上述各式得
整理得
同理，对于相邻轨道半径、，，整理后有
由于，比较、得
<
说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r减小。用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论。
【点评与启示】此题以医学影像诊断设备PET/CT切入，重点综合考查回旋加速器的相关知识，难度较大。2009年高考北京理综卷第23题以电磁流量计切入，2011高考重庆卷第23题以跑步机测速切入，2011年高考福建卷以鱼饵自动投放器为素材。
（2011福建理综卷）如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：
质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;
弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;
已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO’在角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？
【解析】：（1）质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则
mg=m，①
解得 v1=. ②
(2) 弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有
Ep=mg(1.5R+R)+m v12，③
由②③式解得Ep=3mgR。④
（3）不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为m的鱼饵离开管口C后做平抛运动。设经过t时间落到水面上，离OO’的水平距离为x1，由平抛运动规律有
4.5R=gt2，⑤
x1=v1t+R，⑥
由⑤⑥式解得x1=4R. ⑦
当鱼饵的质量为2m/3时，设其到达管口C时速度大小为v2，由机械能守恒定律有
Ep=mg(1.5R+R)+(m) v22，⑧
由④⑧式解得v2=2. ⑨
质量为2m/3的鱼饵落到水面上时，设离OO’的水平距离为x2，则x2=v2t+R，⑩
由⑤⑨⑩式解得x2=7R.
鱼饵能够落到水面的最大面积S，S=(πx22-πx12)= πR2（或8.25πR2）。
【备考提示】最新科技成果、重大事件、科学家的研究或猜想等在中学教材中一般不涉及，高考命题一般都给出比较详细的信息，但解题所使用知识方法都是中学物理中最基本的知识和最常用的方法。在高考备考中不需要刻意去寻找此方面题去训练，要把重点放在物理模型的建立、知识的灵活运用上，以扎实的基础知识、熟练的知识应用去应对各种新颖的物理情景问题。
综上所述，在高考备考中，我们要立足新教材，用足新教材，理解掌握高中物理的基础知识和基本技能，知道物理知识的形成过程，能够根据物理情景将实际问题物理模型化，能够熟练运用物理规律，灵活应用重点知识，了解与高中物理知识相关的物理学史上的重大事件和著名物理学家的主要贡献，就能以不变应万变，赢得高考，金榜题名。
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