高中物理解题方法专题指导

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方法专题二：等效法解题

一．方法介绍

等效法是科学研究中常用的思维方法之一，它是从事物的等同效果这一基本点出发的，它可以把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理，其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度，它也是物理学研究的一种重要方法．

用等效法研究问题时，并非指事物的各个方面效果都相同，而是强调某一方面的效果．因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效．在中学物理中，我们通常可以把所遇到的等效分为：物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等． 二．典例分析

1．物理量等效

在高中物理中，小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等；大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等，都涉及到物理量的等效．如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去，可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷． 例l．如图所示，ABCD为表示竖立放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切

A为水平轨道的一点，而且AB R 0.2m.把一质量

m=100g、带电q=10－

4C的小球，放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后，在轨道的内侧运动。（g=10m/s2）求：

（1）它到达C点时的速度是多大？ （2）它到达C点时对轨道压力是多大？ （3）小球所能获得的最大动能是多少？

2．物理过程等效

对于有些复杂的物理过程，我们可以用一种或几种简单的物理过程来替代，这样能够简化、转换、分解复杂问题，能够更加明确研究对象的物理本质，以利于问题的顺利解决．

高中物理中我们经常遇到此类问题，如运动学中的逆向思维、电荷在电场和磁场中的匀速圆周运动、平均值和有效值等．

例2．如图所示，在竖直平面内，放置一个半径R很大的圆形光滑轨道，0为其最低点．在0点附近P处放一质量为m的滑块，求由静止开始滑至0点时所需的最短时间．

例3．矩形裸导线框长边的长度为2l，短边的长度为l，在两个短边上均接有阻值为R的电阻，其余部分电阻均不计．导线框的位置如图所示，线框内的磁场

方向及分布情况如图，大小为B B x

0cos 2l

．一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良好．起初导体

棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB在沿x方向的外力FR 的作用下做速度为v的匀速运动.试求：

（1）导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中外力F随时间t

变化的规律；

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（2）导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中整个回路产生的热量． 3．物理模型等效

物理模型等效在物理学习中应用十分广泛，特别是力学中的很多模型可以直接应用到电磁学中去，如卫星模型、人船模型、子弹射木块模型、碰撞模型、弹簧振子模型等．实际上，我们在学习新知识时，经常将新的问题与熟知的物理模型进行等效处理．

例4．如图所示，R1、R2、R3为定值电阻，但阻值未知，Rx为电阻箱．当Rx为Rx1=10 Ω时，通过它的电流Ix1=l A；当Rx为Rx2=18 Ω时，通过它的电流Ix2=0.6A．则当Ix3=0.l A时，求电阻Rx3．

例5．如图所示，倾角为θ=300

，宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1 T、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上，用平行于导轨且功率恒为6 w的牵引力牵引一根质量m=0.2 kg，电阻R=1 Ω放在导轨上的金属棒ab由静止沿导轨向上移动，当金属棒ab移动2.8 m时获得稳定速度，在此过程中金属棒产生的热量为5.8 J(不计导轨电阻及一

切摩擦，g取10 m／s2

)，求：

(1)金属棒达到的稳定速度是多大?

(2)金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少?

三．强化训练

( ) 1． 如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于一个交变的磁场中，磁感应强度的变化规律为B B0sin t。下列说法不正确的是 A、线框中会产生方向不断变化的交变电流 B、在t

2

时刻，线框中感应电流将达到最大值

C、对应磁感应强度B＝B0的时刻，线框中感应电流也一定为零

D、若只增大磁场交变频率，则线框中感应电流的频率也将同倍数增加，但有效值不变

( ) 2．如图所示电路中，电表均为理想的，电源电动势E恒定，内阻r=1Ω，定值电阻R3=5Ω。当电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等。则以下说法中正确的是

A．电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω B．电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω

C．电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数

D．电键K断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6Ω ( ) 3． 一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0．36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图3.2.3所示，则线框中感应电流的有效值为

A．2×10-5A B．6×10-5A C．（2/2） ×10-5A D．（32/2） ×10-5A

( ) 4．如图所示，DC是水平面，AB是斜面。初速为V0的物体从D点出发沿DBA滑到顶点A时速度刚好为零。如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑到点A

点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（已知物体与路

面的动摩擦因数处处相同且不为零。）

A.大于V0 B.等于V0 C.小于V0 D.处决于斜面的倾角 ( ) 5．如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于AB面人射，在图示的出射光线中 A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D.只能是4、6中的某一条

( )6．在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，两灯的阻值与电阻R的阻值相同，与A并联的电学元件M可能是电容器C，也可能是自感系数很大的而电阻可以忽略的线圈L，当开关S闭合瞬间，A、B两灯中的电流IA、IB与M的关系是 A．若M是电容器C，则IA<IB B. 若M是电容器C，则IA>IB C．若M是线圈L，则IA< IB D．若M是线圈L，则IA> IB

( ) 7．如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直。三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大．现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是 A．三个线框同时落地

B．三个线框中，A线框最早落地 C. B线框在C线框之后落地

D．B线框和C线框在A线框之后同时落地

( )8．如右图所示，充电后的平行板电容器竖直放置，板间一带正电的绝缘球用绝缘细线悬挂于A板上端，若将小球和细线拉至水平位置，由静止释放后小球将向下摆动直至与A板发生碰撞，此过程细线始终处于伸直状态，则此过程中 A．小球电势能一直增加 B．小球的动能一直增大

C．小球受细线的拉力一直在增大 D．小球运动的向心加速度先增大后减小

9．在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线，线的一端系一质量为m，带电量为q的小球。当沿细线方向加上场强为E的 …… 此处隐藏：4659字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……