高考避坑指南

最最重要:矢量看方向,做功看正负

1. 矢量与标量

矢量相同一定要大小和方向都相同,尤其注意方向。

① 如下图中两点:电场强度不相同(矢量方向不同),电势相同(标量)。

电场中两点

② 动量相同(矢量),必须大小方向都相同。

③ 动能相同(标量),大小相同。

例1:如下图,三个光滑斜面同一物体静止下滑,到底端的过程中,动能变化量相同(标量),动量变化量不同(方向)。

三个斜面

例2:动量变化量如下图,光滑平面上静止两人互推后,二者动量变化量不相同(矢量方向不同)。

两人互推

例3:已知 $B$ 和 $C$ 两点的速度,以及小球的质量,求从 $B$ 到 $C$ 过程中,小球受到的合外力的冲量 $I$。

小球从B到C

2. 做功的正负

(1)尤其是摩擦力做功和安培力做功,一定要注意正负。

(2)摩擦力做功有正有负,摩擦生热为正。下图:

摩擦力对 $m$ 做功:$W_{1f} = f \cdot x_1 \cos \theta_1 = -\mu mgx_1$($f$ 对 $m$ 做负功,$x_1$ 为 $m$ 的对地位移,$\theta_1$ 为 $180^\circ$)

摩擦力对 $M$ 做功:$W_{2f} = f \cdot x_2 \cos \theta_2 = \mu mgx_2$($f$ 对 $M$ 做正功,$x_2$ 为 $M$ 的对地位移,$\theta_2$ 为 $0^\circ$)

摩擦生热:$Q = f \cdot \Delta x = \mu mgL$($\Delta x$ 为物块相对于木板走过的路程)

3. 功率问题

(1)瞬时功率公式 $P = Fv\cos\theta$,不要忘记乘以 $\cos\theta$,此处角度为力和速度方向的夹角。

(2)重力的功率 $P = mgv_y$,速度是竖直速度,未必等于 $gt$,如下图情形,竖直的摩天轮匀速转动,从A到C,重力的功率先变大再变小。

摩天轮

4. 守恒判断

(1)动量水平守恒,系统整体动量不守恒,如下图容易误判为动量守恒,实际为水平方向动量守恒,竖直方向动量不守恒,因此整体动量不守恒。

动量水平守恒

(2)写动量守恒一定要判断方向,看清楚是否反弹(方向改变了)。例:摆球下落撞击,反弹。

摆球碰撞反弹

以下描述会被误解成弹性碰撞,比如“对心正碰”,或者“碰后反弹”,不一定是弹性碰撞,有可能是有可能不是,不能按照弹性碰撞写。

(3)机械能守恒,看清楚是否包括弹簧。

① 如下图,光滑面上,不固定的两个物体,$\mathrm{A} + \mathrm{B}$ 机械能不守恒;$\mathrm{A} + \mathrm{B} +$ 弹簧机械能守恒。

弹簧连接两物块

② 如下图,物块压缩弹簧的过程中,物块的机械能不守恒,物块+弹簧机械能守恒。

物块压缩弹簧

5. 区分变化量与变化率

速度变化量是 $\Delta v$;速度变化率是 $\dfrac{\Delta v}{\Delta t}$。

磁通量变化量是 $\Delta\Phi$,磁通量变化率是 $\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$。

动量变化量是 $\Delta p$,动量变化率是 $\dfrac{\Delta p}{\Delta t}$。

6. 公式应用前要先判断是否可以用

(1)非恒力做功,不能用做功的公式 $W = Fx\cos\theta$,如电磁感应的安培力,很多时候为变力。

(2)非匀加速运动:不能用平均速度公式 $\bar{v} = \dfrac{v_0 + v}{2}$,比如恒定功率机车启动时候。

(3)非恒定电流时候,求热量不能用公式 $Q = I^2Rt$,尤其在电磁感应中,多用能量守恒求。

(4)$W = Pt$,恒定功率时能用(恒定功率未必是恒力,如机车启动的恒功率启动),不是恒定功率则不能用。

7. 坐标图问题,注意横纵坐标(单位和科学计数法)

(1)机械波和振动图像中带有例如科学计数法如 $\times 10^{-3}$,横纵坐标的单位,注意刻度。

(2)看清楚数字所对应的刻度线是哪个,尤其是“2”位置经常容易错看成对应后面的刻度线。

坐标刻度示例

(3)电动势和内阻图像,注意纵坐标是否从0开始,如下图计算内阻不能直接用5.08V除以电流3A,应该用(5.08V – 4.60V)除以电流3A。

(4)测电阻改装电表后,横纵坐标的统一性问题,要把坐标换成改表后的单位和量程,比如,把 $160\mu\mathrm{A}$ 电流表改成 $3.2\mathrm{V}$ 电压表,那下图纵坐标对应刻度就变成 $3.2\mathrm{V}$,$3.0\mathrm{V}$,$2.8\mathrm{V}$,$2.6\mathrm{V}$…用换算后的电压再进行计算。

(5)注意:热力学中的温度是 $t$(摄氏温度)还是 $T$(热力学温度),等容和等压图像。

① 比如 $p-t$ 图像,延长过 $-273.15^\circ\mathrm{C}$ 的直线 $ad$ 才是等容变化,而 $ab$ 不是。

p-t图像

② $p-T$ 图像,延长过原点的 $bc$ 才是等容变化,直线 $ad$ 不过原点,所以不是等容变化。

p-T图像

(6)气体变化时,只有 $p-V$ 图像的面积才是做功,其他图像要先转化成 $p-V$ 图像,再判断做功。

(7)斜率 $k$ 未必等于夹角 $\tan$ 值。例如在测量劲度系数时候,由于横纵坐标分度以及单位问题,此处 $k = 0.25\mathrm{N/cm}$(或 $25\mathrm{N/m}$),夹角为 $45^\circ$,$k \neq \tan 45^\circ$。

8. (1)单摆的摆长不是摆绳长,需要再加半径。

(2)拉力的周期不等于单摆的周期。单摆周期是拉力周期的两倍。

单摆拉力周期

9. 万有引力易错点(涉及质量)

(1)同一物体变轨后,可以比较如下物理量:线速度,角速度,加速度,周期,向心力,动能,势能,机械能。

卫星变轨

(2)不同轨道卫星A和B,在不知道二者质量关系时候,

① 可以比较:线速度,角速度,加速度,周期(都与卫星质量无关)。

② 不能比较:动能,势能,机械能,力(都与卫星质量有关,要先看质量,知道质量才能比较)。

不同轨道卫星

(3)同步轨道(周期等于地球自转周期),静止同步卫星必须在赤道上方。

(4)近地轨道(轨道半径等于中心天体半径,线速度为第一宇宙速度,加速度就是 $g$)。

(5)赤道地面上的物体随地球自转做圆周运动,向心加速度不是 $g$,是 $\omega^2R$ 且远小于 $g$。

(6)轨道距离地面高度 $H$ 和轨道半径 $r$ 不同,$r = R + H$。

(7)黄金代换应用,用万有引力算完结果后,最后把 $GM$ 换成 $gR^2$。

(8)双星问题中万有引力公式中的 $r$ 和向心力公式中的轨道半径不相同,万有引力 $F = G\dfrac{m_1m_2}{(r_1+r_2)^2} = G\dfrac{m_1m_2}{L^2}$,向心力 $F = m_1\omega^2r_1$。

双星系统

10. 交变电流

(1)转速 $n$ 与角速度 $\omega$ 不相同,二者关系是:$\omega = 2\pi n$。

(2)平均电动势,中性面开始转半个周期,磁通量变化量为 $2BS$,而不是0,要注意磁通量变化量别算错。

(3)磁通量变化率(即 $\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$)不带匝数 $N$,电动势(即 $N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$)带匝数 $N$。

(4)只有一组副线圈(不是匝数是1,是只有一组输出端)变压器的电流与匝数反比关系:$\dfrac{I_1}{I_2} = \dfrac{n_2}{n_1}$。

变压器

如果匝数不变,那么两个电流是成正比的,一个变大另一个一定变大。

(5)如果有两个组或以上的副线圈,那么电压的比例关系成立 $U_1:U_2:U_3 = n_1:n_2:n_3$,但是电流的比例关系不再成立,应该用 $U_1I_1 = U_2I_2 + U_3I_3$ 来计算。

多副线圈变压器

(6)远距离输电时,$I_2 \neq \dfrac{U_2}{r}$,$U_2$ 相当于电源,给 $r$ 和降压变压器供电,所以是 $U_2 = U_r + U_3$。

远距离输电

11. 超重和失重

加速度向下为失重,加速度向上为超重,不要记混。

12. 非弹性绳由松弛变绷直瞬间,动量守恒,有机械能损失,不能认为机械能守恒。

例题(2017·天津)如图所示,物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为 $m_A = 2\mathrm{kg}$,$m_B = 1\mathrm{kg}$。初始时A静止于水平地面上,B悬于空中。先将B竖直向上再举高 $h = 1.8\mathrm{m}$(未触及滑轮)然后由静止释放。一段时间后细绳绷直,A、B以大小相等的速度一起运动,之后B恰好可以和地面接触。取 $g = 10\mathrm{m/s^2}$。

(1)B从释放到细绳绷直时的运动时间;

(2)A的最大速度 $v$ 的大小;

(3)初始时B离地面的高度 $H_0$。

定滑轮连接两物块

13. 光学

(1)光学中,要先判断是否会发生全反射,再判断两束光线谁先发生全反射,如下题中A选项是错的,两个光都不会发生全反射,不要只是单纯用临界角公式判断。

平行玻璃砖

(2)遏止电压与入射光频率不成正比,是一次函数关系。遏止电压与光电子的最大初动能成正比。

14. 电场

(1)负电荷受电场力和电场线方向相反,所以通过电场力判断电场线时,要先看电荷正负。

(2)电容变化时要先判断 $U$ 不变,还是 $Q$ 不变,再去判断其他物理量。(特例:带二极管的情况,二极管导通是 $U$ 不变,二极管不导通是 $Q$ 不变。)

(3)带二极管的电容电路分析,注意 $U$ 和 $Q$ 变化情况不一样。

(4)电势和电势能变化:正电荷的电势能和电势变化相同,负电荷的电势能和电势变化相反。

15. 圆周受力分析压力与支持力问题

(1)搞清楚受力分析对象,如下图在圆轨道里侧运动,最高点时小球对轨道压力为 $0.4mg$,因此小球受到轨道压力向下 $0.4mg$,所以小球向心力为向下的 $mg + 0.4mg = 1.4mg$,而不是 $0.6mg$。

圆轨道内侧运动

(2)看清若最低点是求小球对轨道的压力,在求得支持力后,要写一句:“根据牛顿第三定律,得压力为…,方向向…”

16. 写公式时一定要区分质量角标,有多个物体时不能只写 $m$,要分清是 $m_1$ 还是 $m_A$。

17. 写公式一定写对应的物理量。比如 $E = Bhv$,如果棒的长度为 $d$,应该写为 $E = Bdv$。比如 $F = Bvq$,如果电荷量为 $e$,应该写为 $F = Bve$。

18. 受力分析先看是否考虑重力,摩擦力。

19. 斜面抛出物体落到面上时,要算速度夹角,它不是斜面的夹角。

20. (类)平抛运动的速度角 $\alpha$ 和位移夹角 $\beta$ 之间的关系:是 $\tan\alpha = 2\tan\beta$ 而不是 $\alpha = 2\beta$。

21. 二级公式不要直接写,要分步写推导出过程

(1)安培力冲量:

不能只写:$I_{\text{安}} = Blq$

要写:$I_{\text{安}} = \overline{F}_{\text{安}} \cdot t$,$\overline{F}_{\text{安}} = B\overline{I}l$ $\Rightarrow I_{\text{安}} = Blq$,$q = \overline{I}t$

(2)电荷量与磁通量变化量的关系:

不能只写:$q = n\dfrac{\Delta\Phi}{R}$

要写:$q = \overline{I}t$,$\overline{I} = \dfrac{\overline{E}}{R}$,$\overline{E} = n\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ $\Rightarrow q = n\dfrac{\Delta\Phi}{R}$

(3)磁场中圆周运动的半径公式、周期公式:

不能只写:$r = \dfrac{mv}{Bq}$,$T = \dfrac{2\pi m}{Bq}$

要写:$m\dfrac{v^2}{r} = Bvq \Rightarrow r = \dfrac{mv}{Bq}$,$T = \dfrac{2\pi r}{v} = \dfrac{2\pi m}{Bq}$

22. 定义式和决定式的区别

(1)电容定义式:$C = \dfrac{Q}{U}$,决定式:$C = \dfrac{\varepsilon_r S}{4\pi kd}$。

(2)加速度定义式:$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$,决定式:$a = \dfrac{F}{m}$。

(3)电流定义式:$I = \dfrac{q}{t}$,决定式:$I = \dfrac{U}{R}$。

(4)电阻定义式:$R = \dfrac{U}{I}$,决定式:$R = \rho\dfrac{L}{S}$。

23. 认真审题。用笔读题,要圈画重点,比如“正确选项”、“不正确选项”。

最后最后 —— 保持冷静,仔细检查。

矢量看方向 · 做功看正负