2025届高三物理皖江名校5月联考重点题型深度解析

2025年5月17日的皖江名校高三物理联考中，选择题第10题、实验题第12题和大题第15题，以其综合性和创新性成为考查学生物理核心素养的关键题目。以下从考点、解题逻辑和易错点等方面展开深度分析，为备考提供针对性策略。

一、选择题第10题：电磁感应与动量定理的综合应用

（一）题目本质与核心考点

本题以正方形金属线框穿越双磁场为背景，综合考查电磁感应中的安培力计算、动量定理的应用以及能量守恒分析。关键点在于磁场区域的几何关系与方向设置对电动势与电流的影响。

（二）解题逻辑拆解

1. 电流与加速度分析

当线框刚进入磁场II时，MN 和 PQ 两边同时切割磁感线，且两磁场方向相同，因此感应电动势方向相反，总电动势为零，电流为零，安培力为零，故加速度为零。

2. 动量定理求初速度

设线框速度为 v：

• 感应电动势 E = B × L × v
• 电流 I = E / R = (B^2 × L^2 × v) / R
• 安培力 F = B × I × L = (B^2 × L^2 × v) / R

总冲量 = 安培力 × 位移 = F × Δt 因为穿越磁场总位移为 3L（两个边各 L，框长 L），有：

(B^2 × L^2 / R) × 3L = m × v 解得初速度 v = (3 × B^2 × L^3) / (m × R)

3. 能量守恒与焦耳热比例

• 穿过磁场I后速度 v = (2/3) × v
• 穿过磁场II后速度 v = (1/3) × v
• 焦耳热 Q = 动能损失 = ΔEk 所以 Q : Q = (1/2 m v^2 - 1/2 m v^2) : (1/2 m v^2 - 1/2 m v^2) = 3 : 1

4. 磁场反向分析

若磁场II方向反向，两边感应电动势方向相同，电流增强，安培力叠加，速度损耗更快，线框无法穿出磁场。

（三）易错警示

• 混淆磁场宽度与线框边长
• 忽略电动势方向抵消导致误判电流不为零
• 未分阶段分析动能变化，误用整体守恒公式

二、实验题第12题：欧姆表原理与图像法测电源参数

（一）实验核心与操作逻辑

本题利用欧姆表与电流表测电源电动势 E 和内阻 r，关键在于理解欧姆表内部结构、电路连接方向以及线性图像中斜率和截距的物理意义。

（二）关键步骤解析

1. 欧姆调零与极性判断

使用“×10”档时需调零。注意：多用电表内部电源正极接黑表笔，负极接红表笔。因此实验中电流应从电源“+”接线柱进入表头左端。

2. 图像法求电动势和内阻

由闭合电路欧姆定律： I = E / (R + r)，变形为：

1/I = (1/E) × R + r/E

图像中

• 斜率 k = (1/E)
• 截距 b = r/E 从图中读取：
• 斜率 = 2/3 → E = 1.5 V
• 截距 = 100 → r = 1.5 × 100 = 150 Ω

3. 误差分析

欧姆表读数已含总电阻，电流表内阻包含在 r 中，但 E 是由电源决定的，因此测得 E 真实可靠。

（三）易错警示

• 混淆红表笔与电源正极
• 忽略图像中斜率、截距与物理量的对应关系
• 误认为电流表内阻影响电动势测量

三、大题第15题：弹性碰撞与圆周运动的临界问题

（一）核心模型识别

本题包含三大物理模型：

1. 弹性碰撞（动量、动能双守恒）
2. 圆周运动临界条件（牛顿第二定律 + 向心力）
3. 机械能守恒过程分析

（二）分阶段解题策略

1. 第（1）问：最高点速度求解

最高点 d 处：

m × g - F_N = m × v^2 / R 已知支持力 F_N = (3/4) × m × g 代入可得： v = √(gR / 4) = 2 m/s

2. 第（2）问：碰撞分析与质量求解

A 到达碰撞点前速度 v：

v = √(v^2 - 2μgL) = √(6^2 - 2×0.5×10×2) = 4 m/s

设碰后 A、B 速度为 vA 和 vB，根据动量与动能守恒联立解得：

vB = (2mA / (mA + mB)) × v B 由平地运动到圆弧最高点 d：

(1/2) m × vB^2 = m × g × R + (1/2) m × v_d^2 代入 v_d = 2 m/s 解得 mB = 1 kg

3. 第（3）问：质量范围临界分析

• 恰好过最高点（d点），v = 0 → vB = √(2gR) → 联立碰撞公式得最大质量 mB_max = 3(√2 - 1) kg
• 恰好到 c 点脱离（压力为零） → cosθ = 1/2（设θ = 60°） → v_c = √(gR × cosθ) → vB = √(gR × (1 + cosθ)) → 得 mB_min = √15 - 3 kg

（三）易错警示

• 弹性碰撞条件忽略，误用非弹性公式
• 临界状态分析不全，仅考虑 d 点
• 运算错误：代数错误导致最终质量值不符

四、备考策略总结

1. 选择题：逻辑建模先行

电磁感应类题应画图标明电动势、电流方向，结合动量定理或能量守恒列式求解。

2. 实验题：图像法重视公式转化

写清楚函数表达式，再匹配图像中斜率与截距的物理意义，避免死记硬套。

3. 压轴题：过程拆分与临界设定

将题目过程拆分为碰撞、运动、守恒阶段，分别建模分析；临界问题常用“极限条件法”判断边界。

试卷原题和参考答案