何永澤●

四川省廣元市實(shí)驗(yàn)中學(xué)(628200)

2016年全國(guó)高考卷中聯(lián)系實(shí)際試題賞析

何永澤●

四川省廣元市實(shí)驗(yàn)中學(xué)(628200)

2016年全國(guó)高考各地的物理試題中出現(xiàn)了許多聯(lián)系實(shí)際的好題(如科學(xué)、技術(shù)、文化、社會(huì)等問題)，試題樸實(shí)創(chuàng)新，時(shí)代氣息濃厚.命題專家別具匠心，把理論知識(shí)和現(xiàn)實(shí)生活巧妙地聯(lián)系起來(lái)，使枯燥的試題獲得了生命，這些試題將引導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)以致用，在很大程度上培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力．本文對(duì)2016年全國(guó)高考卷中這類聯(lián)系實(shí)際試題背景進(jìn)行舉例分析，與大家共勉，但愿對(duì)今后的物理教學(xué)有借鑒意義．

一、以傳統(tǒng)文化為背景

例1 (2016·北京卷) 中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖1．結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是( ).

A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合

B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近

C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行

D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用

解析 根據(jù)“則能指南，然常微偏東，不全南也”知，選項(xiàng)A正確．由圖可知地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近，選項(xiàng)B正確．由圖1可知在兩極附近地磁場(chǎng)與地面不平行，選項(xiàng)C不正確．由圖可知赤道附近的地磁場(chǎng)與地面平行，射向地面的帶電宇宙粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用，選項(xiàng)D正確．

點(diǎn)評(píng) 本題既考查學(xué)生對(duì)我國(guó)古代傳統(tǒng)文化的認(rèn)知程度，又考查了學(xué)生對(duì)地磁偏角、地磁場(chǎng)的分布等相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用，一舉兩得.

二、以霧霾天氣為背景

例2 (2016·北京卷) 霧霾天氣對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果．霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 μm、2.5 μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)．某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化．據(jù)此材料，以下敘述正確的是( ).

A．PM10表示直徑小于或等于1.0×10-6m的懸浮顆粒物

B．PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力

C．PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng)

D．PM2.5濃度隨高度的增加逐漸增大

解析 PM10表示直徑小于或等于1.0×10-5m的懸浮顆粒物，A項(xiàng)錯(cuò)誤．PM10懸浮在空氣中，受到的空氣分子作用力的合力等于其所受到的重力，B項(xiàng)錯(cuò)誤．由題意推斷D項(xiàng)錯(cuò)誤.PM10和大顆粒物的懸浮是由于空氣分子的撞擊，故它們都在做布朗運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確.

點(diǎn)評(píng) 本題以霧霾天氣為背景，具有鮮明的時(shí)代特點(diǎn)，體現(xiàn)了物理學(xué)與社會(huì)、環(huán)境的聯(lián)系.這是對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的一種考查，也是對(duì)學(xué)生提升科學(xué)素養(yǎng)的引導(dǎo).

三、以高新技術(shù)為背景

例3 (2016·天津卷)我國(guó)高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車．假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比．某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，則該動(dòng)車組( ).

A．啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反

B．做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2

C．進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來(lái)滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比

D．與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為1∶2

點(diǎn)評(píng) 本題以高新技術(shù)為背景，要求學(xué)生通過題目所提供的相關(guān)高鐵信息，將動(dòng)車組中的拖車和動(dòng)車等效成在粗糙水平面上幾個(gè)木塊在外力作用下運(yùn)動(dòng)的物理模型.試題密切聯(lián)系生活的熱點(diǎn)問題，令人耳目一新.

四、以科技應(yīng)用為背景

解析 (1)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B的速度為vB，電源頻率、周期分別為f、T，漂移管B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則

聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)得L=0.4 m ③

(2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為vE，相鄰漂移管間的加速電壓為U，電場(chǎng)對(duì)質(zhì)子所做的功為W.質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動(dòng)到E電場(chǎng)做功W′，質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m，則

聯(lián)立④⑤⑥式并代入數(shù)據(jù)得U=6×104V ⑦

點(diǎn)評(píng) 本題以科技應(yīng)用為背景，考查帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，意在考查學(xué)生的分析綜合的能力.關(guān)注最新科技前沿，注重物理與生活的結(jié)合，是高考命題中最常見的命題方式之一.

五、以健身運(yùn)動(dòng)為背景

例題5 (2016·浙江卷)小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡(jiǎn)化裝置如圖4所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50 m，傾角θ=53°，導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R=0.05 Ω的電阻．在導(dǎo)軌間長(zhǎng)d=0.56 m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T．質(zhì)量m=4.0 kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連．CD棒的初始位置與磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界相距s=0.24 m．一位健身者用恒力F=80 N拉動(dòng)GH桿，CD棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)，上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直．當(dāng)CD棒到達(dá)磁場(chǎng)上邊界時(shí)健身者松手，觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2，sin53°=0.8，不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量)．求：(1)CD棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度v的大??；(2)CD棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的安培力FA的大??；(3)在拉升CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.

(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv③

(3)健身者做功W=F(s+d)=64 J ⑦

由牛頓定律F-mgsinθ-FA=0 ⑧

CD棒在磁場(chǎng)區(qū)做勻速運(yùn)動(dòng)

焦耳熱Q=I2Rt=26.88 J ⑩

點(diǎn)評(píng) 本題以日常生活中人們熱衷的健身運(yùn)動(dòng)為背景，考查了電磁健身器原理，意在考查學(xué)生對(duì)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、安培力、功和焦耳熱的理解和應(yīng)用能力.

六、以體育運(yùn)動(dòng)為背景

例6 (2016·天津卷)我國(guó)將于2022年舉辦冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一．如圖5所示，質(zhì)量m=60 kg的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6 m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時(shí)速度vB=24 m/s，A與B的豎直高度差H=48 m．為了改變運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向，在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓?。滥┒薆與滑道最低點(diǎn)C的高度差h=5m，運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W=-1530 J，g取10 m/s2.

(1)求運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力Ff的大??；

(2)若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大？

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得Ff=144 N ③

④

由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得R=12.5 m.

點(diǎn)評(píng) 本題以跳臺(tái)滑雪為背景，考查物理在生產(chǎn)和生活中的實(shí)際應(yīng)用問題.

七、以安全設(shè)施為背景

例7 (2016·天津卷) 電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運(yùn)行安全性的輔助制動(dòng)裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度．電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖6所示，將形狀相同的兩根平行且足夠長(zhǎng)的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為θ.一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好勻速穿過，穿過時(shí)磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動(dòng)、鋁條相對(duì)磁鐵運(yùn)動(dòng)相同．磁鐵端面是邊長(zhǎng)為d的正方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對(duì)兩鋁條區(qū)域的磁場(chǎng)均可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，鋁條的高度大于d，電阻率為ρ.為研究問題方便，鋁條中只考慮與磁鐵正對(duì)部分的電阻和磁場(chǎng)，其他部分電阻和磁場(chǎng)可忽略不計(jì)，假設(shè)磁鐵進(jìn)入鋁條間以后，減少的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為g.(1)求鋁條中與磁鐵正對(duì)部分的電流I；(2)若兩鋁條的寬度均為b，推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時(shí)速度v的表達(dá)式；(3)在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度b′>b的鋁條，磁鐵仍以速度v進(jìn)入鋁條間，試簡(jiǎn)要分析說(shuō)明磁鐵在鋁條間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和速度如何變化．

解析 (1)磁鐵在鋁條間運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩根鋁條受到的安培力大小相等，均為F安，有F安=IdB①,磁鐵受到沿斜面向上的作用力為F，其大小F=2F安②,磁鐵勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡，則有F-mgsinθ=0③.

可見F′>F=mgsinθ，磁鐵所受到的合力方向沿斜面向上，獲得與運(yùn)動(dòng)方向相反的加速度，磁鐵將減速下滑，此時(shí)加速度最大．之后，隨著運(yùn)動(dòng)速度減小，F(xiàn)′也隨著減小，磁鐵所受的合力也減小，由于磁鐵加速度與所受到的合力成正比，磁鐵的加速度逐漸減?。C上所述，磁鐵做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到F′=mgsinθ時(shí)，磁鐵重新達(dá)到平衡狀態(tài)，將再次以較小的速度勻速下滑．

點(diǎn)評(píng) 本題以安全設(shè)施為背景，考查安培力、平衡條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、電阻定律及其相關(guān)知識(shí)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，既提高了學(xué)生的安全意識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力.

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