题型7 机车的启动问题

题型概述：

机车的启动方式常考查的有两种情况，一种是以恒定功率启动，一种是以恒定加速度启动，不管是哪一种启动方式，都是采用瞬时功率的公式P=Fv和牛顿第二定律的公式F-f=ma来分析。

思维模板：

(1)机车以额定功率启动.机车的启动过程如图所示，由于功率P=Fv恒定，由公式P=Fv和F-f=ma知，随着速度v的增大，牵引力F必将减小，因此加速度a也必将减小，机车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0.这时速度v达到最大值vm=P额定/F=P额定/f。

这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算(因为F为变力)。

(2)机车以恒定加速度启动.恒定加速度启动过程实际包括两个过程。如图所示，“过程1”是匀加速过程，由于a恒定，所以F恒定，由公式P=Fv知，随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率P额定，功率不能再增大了;“过程2”就保持额定功率运动。

过程1以“功率P达到最大，加速度开始变化”为结束标志。过程2以“速度最大”为结束标志。过程1发动机做的功只能用W=F·s计算，不能用W=P·t计算(因为P为变功率)。

题型8 以能量为核心的综合应用问题

题型概述：

以能量为核心的综合应用问题一般分四类：

第一类为单体机械能守恒问题，

第二类为多体系统机械能守恒问题，

第三类为单体动能定理问题，

第四类为多体系统功能关系(能量守恒)问题。

多体系统的组成模式：

两个或多个叠放在一起的物体，用细线或轻杆等相连的两个或多个物体，直接接触的两个或多个物体。

思维模板：

能量问题的解题工具一般有动能定理，能量守恒定律，机械能守恒定律。

(1)动能定理使用方法简单，只要选定物体和过程，直接列出方程即可，动能定理适用于所有过程;

(2)能量守恒定律同样适用于所有过程，分析时只要分析出哪些能量减少，哪些能量增加，根据减少的能量等于增加的能量列方程即可;

(3)机械能守恒定律只是能量守恒定律的一种特殊形式，但在力学中也非常重要.很多题目都可以用两种甚至三种方法求解，可根据题目情况灵活选取.

题型9 力学实验中速度的测量问题

题型概述：

速度的测量是很多力学实验的基础，通过速度的测量可研究加速度、动能等物理量的变化规律，因此在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒等实验中都要进行速度的测量。

速度的测量一般有两种方法：

一种是通过打点计时器、频闪照片等方式获得几段连续相等时间内的位移从而研究速度;

另一种是通过光电门等工具来测量速度.

思维模板：

用第一种方法求速度和加速度通常要用到匀变速直线运动中的两个重要推论：①vt/2=v平均=(v0+v)/2.②Δx=aT2.为了尽量减小误差，求加速度时还要用到逐差法。用光电门测速度时测出挡光片通过光电门所用的时间，求出该段时间内的平均速度，则认为等于该点的瞬时速度，即：v=d/Δt。

题型10 电容器问题

题型概述：

电容器是一种重要的电学元件，在实际中有着广泛的应用，是历年高考常考的知识点之一，常以选择题形式出现，难度不大，主要考查电容器的电容概念的理解、平行板电容器电容的决定因素及电容器的动态分析三个方面.

思维模板：

(1)电容的概念：电容是用比值(C=Q/U)定义的一个物理量，表示电容器容纳电荷的多少，对任何电容器都适用.对于一个确定的电容器，其电容也是确定的(由电容器本身的介质特性及几何尺寸决定)，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。

(2)平行板电容器的电容：平行板电容器的电容由两极板正对面积、两极板间距离、介质的相对介电常数决定，满足C=εS/(4πkd)

(3)电容器的动态分析：关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，抓住三个公式[C=Q/U、C=εS/(4πkd)及E=U/d]，并分析清楚两种情况：一是电容器所带电荷量Q保持不变(充电后断开电源)，二是两极板间的电压U保持不变(始终与电源相连)。

题型11 带电粒子在电场中的运动问题

题型概述：

带电粒子在电场中的运动问题本质上是一个综合了电场力、电势能的力学问题，研究方法与质点动力学一样，同样遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、功能关系等力学规律，高考中既有选择题，也有综合性较强的计算题。

思维模板：

(1)处理带电粒子在电场中的运动问题应从两种思路着手

①动力学思路：重视带电粒子的受力分析和运动过程分析，然后运用牛顿第二定律并结合运动学规律求出位移、速度等物理量。

②功能思路：根据电场力及其他作用力对带电粒子做功引起的能量变化或根据全过程的功能关系，确定粒子的运动情况(使用中优先选择)。

(2)处理带电粒子在电场中的运动问题应注意是否考虑粒子的重力

①质子、α粒子、电子、离子等微观粒子一般不计重力;

②液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子一般考虑重力;

③特殊情况要视具体情况，根据题中的隐含条件判断。

(3)处理带电粒子在电场中的运动问题应注意画好粒子运动轨迹示意图，在画图的基础上运用几何知识寻找关系往往是解题的突破口。

题型12 带电粒子在磁场中的运动问题

题型概述：

带电粒子在磁场中的运动问题在历年高考试题中考查较多，命题形式有较简单的选择题，也有综合性较强的计算题且难度较大，常见的命题形式有三种：

(1)突出对在洛伦兹力作用下带电粒子做圆周运动的运动学量(半径、速度、时间、周期等)的考查;

(2)突出对概念的深层次理解及与力学问题综合方法的考查，以对思维能力和综合能力的考查为主;

(3)突出本部分知识在实际生活中的应用的考查，以对思维能力和理论联系实际能力的考查为主。

思维模板：

在处理此类运动问题时，着重把握“一找圆心，二找半径(R=mv/Bq)，三找周期(T=2πm/Bq)或时间”的分析方法。

(1)圆心的确定：因为洛伦兹力f指向圆心，根据f⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的f的方向，沿两个洛伦兹力f作出其延长线的交点即为圆心。另外，圆心位置必定在圆中任一根弦的中垂线上(如图所示)。

(2)半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的半径(或运动圆弧对应的圆心角)，并注意利用一个重要的几何特点，即粒子速度的偏向角(φ)等于圆心角(α)，并等于弦AB与切线的夹角(弦切角θ)的2倍(如图所示)，即φ=α=2θ。

(3)运动时间的确定：t=φT/2π或t=s/v，其中φ为偏向角，T为周期，s为轨迹的弧长，v为线速度。