Transcript 高三物理选修3
备课 南京中华中学 李朝军 2010年10月29日 一、省教学要求的变化 旧版 修订版 （一）电场 4．电场线：经历用实验的方法模 拟电场线的过程 删除 9．电容器 电容：电容器的计算不 作要求 具体为：平行板电容器电 容决定式的定量计算不 作要求 10．带电粒子在电场中的运动：了 解示波器面板开关与旋纽的作用， 并会使用示波器观察直流电与交 流电的波形。（只要了解示波管 的基本原理，对于示波器的工作 原理不作要求） 删除 一、省教学要求的变化 旧版 修订版 （二）电路 6．电功 电功率 增加：不要求讨论电源的最 大输出功率和用电器上得到 的最大功率及效率问题 9．闭合电路欧姆定律 增加：有关电路的计算只限 于简单的混联电路，不要求 解决网络电路问题 10．多用电表：初步了解多 用电表的基本工作原理 选学 12．简单的逻辑电路 选学 一、省教学要求的变化 旧版 修订版 （三）磁场 2．磁感应强度 磁感线： 了解安培分子电流假说 选学 3．磁场对通电导线的作 用力：知道磁电式电表的 基本构造以及运用它测量 电流大小和方向的基本原 理 删除 二、2008～2010高考分析 第5题 单选 3分 电场中场强和电势 2010年 第9题 多选 4分 磁场中的偏转 共31分 第10题 实验 8分 测量电源的电动势和内阻 第15题 计算 16分 带电粒子在电场中的运动 二、2008～2010高考分析 第5题 单选 3分 电场中场强和电势 2010年 第9题 多选 4分 磁场中的偏转 共31分 第10题 实验 8分 测量电源的电动势和内阻 第15题 计算 16分 带电粒子在电场中的运动 第1、5题 单选 6分 库仑定律、含容电路 2009年 第8题 多选 4分 电场中电势、场强和做功 共34分 第10题 实验 8分 探究决定导线电阻的因素 第14题 计算 16分 磁场—回旋加速器 二、2008～2010高考分析 第5题 单选 3分 电场中场强和电势 2010年 第9题 多选 4分 磁场中的偏转 共31分 第10题 实验 8分 测量电源的电动势和内阻 第15题 计算 16分 带电粒子在电场中的运动 第1、5题 单选 6分 库仑定律、含容电路 2009年 第8题 多选 4分 电场中电势、场强和做功 共34分 第10题 实验 8分 探究决定导线电阻的因素 第14题 计算 16分 磁场—回旋加速器 第4题 单选 3分 直流电路—逻辑电路 2008年 第6题 多选 4分 电场等势线、电势和场强 共31分 第10题 实验 8分 决定导线电阻的因素 第14题 计算 16分 带电粒子在磁场中的运动 三、2008～2010高考题目回放 1．（2009）两个分别带有电荷量－Q和＋３Q的相同金属小 球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库 仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为r/2， 则两球间库仑力的大小为 （ C ） 1 A． F 12 3 Ｂ． F 4 4 Ｃ． F 3 Ｄ．12F 6．（2008年）如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且 AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC， 电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、 UBC，则下列关系中正确的有 （ ABC ） A．φA＞φB＞φC B．EC＞EB＞EA C．UAB＜UBC D．UAB＝UBC 8．（2009年）空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示， x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx， 下列说法中正确的有 （ AD ） A．EBx的大小大于ECx的大小 B．EBx的方向沿x轴正方向 C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大 D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功， 后做负功 5．（2010年）空间有一沿x轴对称分布的电场，其 电场强度E随x 变化的图像如图所示。下列说法正确 的是 （ C ） A．O点的电势最低 B． x 2点的电势最高 C． x1和－x1两点的电势相等 D． x1和x3两点的电势相等 4．（2008年）在如图所示的逻辑电路中，当A端输 入电信号”1”、B端输入电信号”0”时，则在C和D 端输出的电信号分别为 （C） A．1和0 B．0和1 C．1和1 D．0和0 5．（2009年）在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势 为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U 时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期 性短暂闪光，则可以判定 （ D ） A．电源的电动势E一定小于击穿电压U B．电容器所带的最大电荷量一定为CE C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大 D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯 的电荷量一定相等 8．（2008年）如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c 和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键 K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 （ AD ） A．a先变亮，然后逐渐变暗 B．b先变亮，然后逐渐变暗 C．c先变亮，然后逐渐变暗 D．b 、c都逐渐变暗 4．（2010年）如图所示的电路中，电源的电动势为E， 内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的 阻值，在t=0时刻闭合开关S。经过一段时间后，在t=t1时 刻断开S。下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的 图像中，正确的是 （ B ） 9．（2010年）如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加 磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、 b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场，它们的速 度大小相等，b的速度方向与SS’垂直，a、c的速度方向与b的速度 方向间的夹角分别为α、β，且α＞β。三个质子经过附加磁场区域 后能达到同一点S’，则下列说法中正确的有 （ CD ） A．三个质子从S运动到S’的时间相等 B．三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在 OO’轴上 C．若撤去附加磁场，a到达SS’连线上的位置距S点最近 D．附加磁场方向与原磁场方向相同 10 ．（8分）（2008年）某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的 关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验： ⑴用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示． 读得直径d＝ mm． ⑵该同学经实验测量及相关计算得到如下数据： 请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系?若 满足反 比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系． ⑶若导线的电阻率ρ=5.1×10-7Ω·m，则表中阻值为3.1Ω的导线长度l= ｍ （结果保留两位有效数字） 电阻R (Ω) 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1 导线直径d(ｍｍ) 0.80l 0.999 1.20l 1.494 1.998 导线截面积S (ｍｍ２) 0.504 0.784 1.133 1.753 3.135 10．（8分）（2009年）有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示，某同学猜 测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关。他 进行了如下实验： ⑴用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L。图乙中游标卡尺 （游标尺上有20个等分刻度）的读书L=________cm. ⑵ 测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示（相关器材的参数已在图中标 出）。该合金棒的电阻约为几个欧姆。图中有一处连接不当的导线是 __________.（用标注在导线旁的数字表示） ⑶改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R=6.72Ω.根据电阻定律计算电 阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、 RD=3.38Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2=Rd·RD，由此推断该 圆台状合金棒的电阻R=_______.（用ρ、L、d、D表述） 10．（8分）（2010年）在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的 电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电 路。 ⑴试验时，应先将电阻箱的电阻调到____。（选填“最大值”、“最小值” 或“任意值”） ⑵改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压U，下 列两组R的取值方案中，比较合理的方案是____.（选填1或2） ⑶根据实验数据描点，绘出 1 R 的图像是一条直线。若直线的斜率为k， U 1 在 U 坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ▲ ，内阻r= ▲ （用k、b和R0表示） 14．（16分） （2008年）在场强为B的水平匀强磁场中，一质量 为m、带正电q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图所示. 已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍, 重力加速 度为g，求 ⑴小球运动到任意位置P(x,y)的速率v. ⑵小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym。 ⑶当在上述磁场中加一竖直向上场强为E（E>mg/q）的匀强电场 时，小球从O静止释放后获得的最大速率． 14．（16分）（2009年）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R， 两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ， 在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力 作用。 ⑴求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比； ⑵求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ； ⑶实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加 速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获 得的最大动能Ekm。 15．（16分）（2010年）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真 空中间距为d 的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压 UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0（k>1），电 压变化的周期为2τ，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子， 质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过 程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。 ⑴若k=5/4，电子在0－2τ时间内不能到达极板A，求d应满足的条件; ⑵若电子在0－2τ时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时 间t变化的关系； ⑶若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。 第5题 单选 3分 电场中场强和电势 2010年 第9题 多选 4分 磁场中的偏转 共31分 第10题 实验 8分 测量电源的电动势和内阻 第15题 计算 16分 带电粒子在电场中的运动 第1、5题 单选 6分 库仑定律、含容电路 2009年 第8题 多选 4分 电场中电势、场强和做功 共34分 第10题 实验 8分 探究决定导线电阻的因素 第14题 计算 16分 磁场—回旋加速器 第4题 单选 3分 直流电路—逻辑电路 2008年 第6题 多选 4分 电场等势线、电势和场强 共31分 第10题 实验 8分 决定导线电阻的因素 第14题 计算 16分 带电粒子在磁场中的运动 四、2008～2010高考试卷的特点 ⑴分值固定：三年在选修3-1中均为31分； ⑵题型固定：一题单选、一题多选、一题实验、一题计算 ⑶难度系数：三年中的四道题目均属于较难或难范围 ⑷内容定向：三年中电场中的内容均为场强、电势、电势 差、等势面方面的综合；电路中基本上是含 有电容、电感元件的综合；实验基本是以探 究为主；计算题均为带电粒子在场中的较为 复杂的运动 五、2011高考命题展望 由上分析可见，三年来，专家对选修3-1内容的 命题已基本形成定式，三年没变，所以2011年高考 在本模块的命题也应该延续，特别强调的是，考试 说明中增加的“描绘小灯泡的伏安特性曲线”原来 认为2010年考试的希望很大，结果没考，因此今年 的高考实验中，电学实验以它命题可能性特别大， 建议下点功夫复习。另外，分析2010年的物理高考 试卷可以看到，命题难度较前两年有较大的降低， 是否可以理解为，在现在的大形势下，2011年高考 物理试卷也应该较为平稳，且难度维持？ 六、2011高考复习对策 由于高考政策的不断调整，现今的录取政策是先语文、 数学、英语三科总分划线，然后选修二门等第一B一C即可， 现在各学校均是“血拼”三科，挤压选修学科的时间和要 求，且很多学校不允许选修学科布置家庭作业或时间控制 得很短，在这样的大环境下，我们物理老师更要充分地利 用课堂这个主阵地，最大限度的提高课堂效率，这就需要 我们老师备课时夯实基础，重视建立知识体系，精选题目， 强化对思想方法的训练，最终达到能力的提高。 1 ．夯实基础，重视基本概念和基本规律的复习 任何复杂的物理问题的分析与解答，都离不开对基本 概念和基本规律的正确认识、理解和应用。只有深入理解 基本概念，明确各知识点的内涵和外延，掌握好基本规律， 才能去解释一些物理现象和解决实际的物理问题。 越是基本概念和基本规律，越是具有较大的包容性， 它对新的问题的适应性就越宽广，从基本概念和基本规律 出发，往往能找到解决问题的捷径。 例如电场这一章基本概念既多又抽象（场强、电场线、 电势、电势差、电势能、等势面等），基本规律多且相互 之间联系密切（库仑定律、电场力做功与电势能变化的关 系、电场线与场强以及电势的关系、匀强电场中电势差与 电场强度的关系、带电粒子在电场中的各种运动等）。本 章的内容是每年高考考查的重点，只有正确理解这些基本 概念和掌握这些基本规律，才是学好本章的关键。 例： ⑴电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负 电 场 线 的 概 念 电荷； ⑵在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场 场强较小的地方电场线较疏； ⑶电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，也 就是正电荷在该点所受电场力的方向； ⑷电场线指向电势降低的方向； ⑸电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势 低的等势面； ⑹等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 ⑺顺电场线方向移动正电荷，电场力做正功，电荷具有的 电势能减小 ⑻电场线不是带电粒子运动的轨迹 几种常见电场的电场线： 例：（2009上海）两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上， 相距L，能正确反映两电荷连线上电场强度大小E与x 关系的 是图 （ A ） 例．（2009北京）某静电场的电场线分布如图所示，图中P、 Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ ，电势分别为 φP 和 φQ ， 则 （ A ） A．EP>EQ，φP>φQ B．EP>EQ，φP<φQ C．EP<EQ，φP>φQ D．EP<EQ，φP<φQ 例．（2010山东）某电场的电场线分布如图所示，以下说法 中正确的是 （ BD ） A．c点场强大于b点场强 B．a点电势高于b点电势 C．若将一试探电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到b点 D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷+q由a移至b 的过程中，电势能减小 例：（2009全国）如图所示，一电场的电场线分布关于y轴（沿 竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN。P 点在y轴右侧，MP⊥ON，则 （ AD ） A．M点的电势比P点的电势高 B．将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功 C．M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差 D．在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动 6．（2008年）如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且 AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC， 电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、 UBC，则下列关系中正确的有 （ ABC ） A．φA＞φB＞φC B．EC＞EB＞EA C．UAB＜UBC D．UAB＝UBC 8．（2009年）空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示， x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx， 下列说法中正确的有 （ AD ） A．EBx的大小大于ECx的大小 B．EBx的方向沿x轴正方向 C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大 D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功， 后做负功 5．（2010年）空间有一沿x轴对称分布的电场，其 电场强度E随x 变化的图像如图所示。下列说法正确 的是 （ C ） A．O点的电势最低 B． x 2点的电势最高 C． x1和－x1两点的电势相等 D． x1和x3两点的电势相等 2 ．构建知识网络，建立知识体系 主干知识是物理知识体系中的最重要的知识，重点复习 主干知识是学好物理的基础，而将这些主干知识提纲挈领， 明确之间的内在联系，形成系统的知识网络，更是在备考复 习中提高学习能力的关键。网络化的知识结构具有知识存贮 准确、提取迁移快速等特点，在解决具体问题时，只要触及 一点，就能迅速地反应联想，组成一个相关的主干群，有利 于问题的解决。在第一轮复习中，构建知识网络是一个基本 的目标，就是要根据知识的内在规律，结合《考试说明》中 的“考试内容及要求表”，把相关的知识编成一定的结构体 系。注意以知识主干为主线，挖掘出其间的纵横联系，编织 出结构网络，将所学知识系统化、网络化、结构化，这样可 以提高复习效率。 例如带电粒子在电场和磁场中的运动 电 加 速 电 偏 转 磁 偏 转 直 线 运 动 运动和力的观点 能量转化的观点 运动的合 成与分解 牛顿运 动定律 类 平 抛 匀速圆 周运动 例．（2009福建）如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝 缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中， 一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处 于自然状态。一质量为m、带电量为q（q>0）的滑块从距离弹簧上端 为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接 触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小 为g。 ⑴求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间； ⑵若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块 从静止释放到速度大小为vm的过程中弹簧的弹力所做的功W。 2ms0 (1) qE mgsin 1 mg sin qE (2)[ mv m2 (mg sin qE )( s0 )] 2 k 例．（2010苏州模拟）一质量为m、带电量为+q的小球以水 平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示，今测 得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移 x之间的关系如图乙所示，根据图乙给出的信息，问：（重力 加速度为g） ⑴匀强电场的场强大小？ ⑵小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中，电场力做了多 少功？ ⑶小球在h高度处的动能多大？ 例．如图所示, 匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD 和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入，入射方 向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m，电荷量为e，为使 电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？ Bed m(1 cos ) 例如带电粒子在交变场中的运动 例.（2010福州）如图甲所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地, 中间有孔,右极板电势随时间变化的规律如图乙所示,电子原来静止 在左极板小孔处（不计电子的重力）.下列说法正确的是 （ AC ） A．从t=0时刻释放电子,电子始终向右运动,直到打到右极板上 B．从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动 C．从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到 右极板上 D．从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到左极板上 例．如图甲所示，A、B是两水平放置的足够长的平行金属板，组成 偏转匀强电场，B板接地。A板电势随时间变化情况如图乙所示，C、 D两平行金属板竖直放置，中间有正对两孔O1′和O2，两板间电压为 U2，组成减速电场。现有一带负电粒子在t=0时刻以一定初速度沿AB 两板间的中轴线O1O1′进入，并能从O1′沿O1′O2进入C、D间，刚好到 达O2孔，已知带电粒子带电荷量-q，质量m，不计其重力。求: ⑴该粒子进入A、B的初速度v0的大小； ⑵A、B两板间距的最小值和A、B两板长度的最小值。 例．如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板 间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′且正对，在两板间 有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所 示．有一束正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已 知正离子的质量为m，带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速 圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于 磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求： ⑴磁感应强度B0的大小； ⑵要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时 的速度v0的可能值． 例．（2010常州）如图所示的直角坐标系中，在直线x=－2l0到y轴区 域内存在两个大小相等、方向相反的有界匀强电场，其中x轴上方的 电场方向沿y轴负方向，x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左 边界上A（－2l0，－l0）到C （－2l0 ，0）区域内，连续分布着电荷 量为+q、质量为m的粒子。从某时刻起由A点到C点间的粒子，依次 连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。若从A点射入的粒子，恰 好从y轴上的A′（0，l0）沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图所示。不 计粒子的重力及它们间的相互作用。 ⑴求匀强电场的电场强度的大小。 ⑵求在AC间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿x轴正方向运动？ 2mv0 ql0 y 2 1 l 2 0 n 例如带电粒子在复合场中的运动 （2009年重庆卷）25．如图所示，离子源A产生的初速为零、带电量均 为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管， 垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场，经过 一段匀速直线运动，垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已 知HO＝d，HS＝2d，∠MNQ＝90°。（忽略粒子所受重力） ⑴求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角φ； ⑵求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径； ⑶若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S1处，质量为16m的离子打在S2 处。求S1和S2之间的距离以及能打在NQ上的正离子的质量范围。 例．⑴若粒子恰能沿图甲中实线途经BCD三点后回到A并做 周期性运动，轨迹构成一个“0”字，需在何处加何种电场？ 各种场的大小应满足哪些关系？ ⑵如果想使粒子运动轨迹成为上下对称的“8”字，且粒子运动 的周期与甲图中相同，请在Ⅱ区域和Ⅲ区域设计适当的匀强电 场或匀强磁场。 14．（16分） （2008年）在场强为B的水平匀强磁场中，一质量 为m、带正电q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图所 示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍, 重 力加速度为g，求 (1)小球运动到任意位置P(x,y)的速率v. (2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym。 (3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E（E>mg/q）的匀强电场 时，小球从O静止释放后获得的最大速率． 3 ．紧扣“教学要求和考试说明”，充分提高复习效率 例如：考试说明“带电粒子在匀强电场中的运动---只限于 带 电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况” 4 ．强化实验原理，培养应变能力 高考实验题体现了“源于教材高于教材”的命题指导 思想，在复习中要注意：①掌握基本仪器的使用，要熟悉 各基本仪器的构造及其原理，要在弄清原理的基础上，正 确选择使用方法，如电流表的内接、外接与滑动变阻器的 限流、分压的选择使用。②强化基本实验原理、方法、思 想的复习。认真领会教材中涉及到的实验的基本原理和方 法，并培养学生用新视角去思考有无其他完成实验的方法， 提高学生的应变能力。 探究实验的一般流程 实验原理 实验仪器 实验电路 的确定 的选择 的连接 实验步骤 实验数据 实验误差 的操作 的处理 的分析 实验仪器的选择： ①安全因素；②误差因素；③便于操作。 实验仪器的选择： ①安全因素；②误差因素；③便于操作。 实验电路的连接： ①内接法和外接法的选择；②分压式和限流式电路的选择 实验仪器的选择： ①安全因素；②误差因素；③便于操作。 实验电路的连接： ①内接法和外接法的选择；②分压式和限流式电路的选择 实验数据的处理： ①公式计算法；②作图法 例．在“探究电阻的决定因素”的实验中，所用金属电阻 丝的电阻约为30Ω。现通过以下实验测量该金属材料的电 阻率. ⑴用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图所示，则该 电阻丝直径的测量值d=____________mm. 答案： 0.183（0.181~0.185） ⑵实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材: 电压表V1（量程0~3 V，内阻约3 kΩ） 电压表V2（量程0~15 V，内阻约15 kΩ） 电流表A1（量程0~100 mA，内阻约5 Ω） 电流表A2（量程0~0.6 A，内阻约0.1 Ω） 滑动变阻器R1（0~10 Ω） 滑动变阻器R2（0~1 kΩ） 答案：V1 A1 R1 电源E（电动势为4.5 V，内阻不计） 为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值，电压表应 选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________. ⑶如左图所示，将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接 线柱a和b上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P， 触头的另一端为接线柱c，当用手按下触头P时，触头P才与 电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变触 头P与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电 流表示数I保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的 长度L与对应的电压U。请在右图中完成实验电路的连接. （要求：能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量） ⑷利用测量数据画出U－L图线，如图所示，其中（L0，U0） 是U－L 图线上的一个点的坐标。根据U－L 图线，用电阻丝 的直径d、电流I和坐标（L0，U0）可计算得出电阻丝的电阻 率 =_________.（用所给字母表示） 2 π d U0 4 IL0 例．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线。 他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的 数据如下表： ⑴利用这些数据绘出电器元件Z的伏安特性，分析曲线说明 通过电器元件Z的电流随电压变化的特点。 ⑵现提供下列器材： A．低压直流电源（6V，内阻不计） B．电流表（量程为0～0.6A，内阻约为10Ω） C．电流表（量程为0～3A，内阻约为2Ω） D．电压表（量程为0～3V，内阻约为7.2kΩ） E．电压表（量程为0～15V，内阻约为36kΩ） F．滑动变阻器，阻值为0～10Ω，额定电流为3A G．电键K，导线若干 请按提供器材，在实物图中连接正确的实验电路，要求测量 误差尽量小。 ⑶若把电器元件Z接入如图所示的电路中时，通过Z的电流 为0.10A，已知A、B两端电压恒为1.5V，则此时灯泡L的功 率为__________W。 答案：0.13 （新课标卷）23.（11分）用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏 电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某 同学将RT和两个适当的固定电阻R1、 R2连成图虚线框内所示的电路， 以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线 性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法 测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内 阻很大。 RL的测量结果如表所示。 回答下列问题： ⑴根据上图所示的电路，在下图所示的实物图上连线。 ⑵为了检验RL与t之间近似为线性关系，在图示的坐标纸上 作RL－t关系图线。 ⑶在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图所 示.电流表的读数为____，电压表的读数为___.此时等效电 阻RL的阻值为___：热敏电阻所处环境的温度约为____.。 答案：115mA 5.0V 43.5Ω 64.0 ℃（62.0-66.0 ℃） 例．（2009·北京）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电 池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内阻r，但是从实 验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω，可当 标准电阻用）、一只电流表（量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω）和 若干导线。 ⑴请根据测定电动势E和内阻r的要求，设计图中器件的连接方 式，画线把它们连接起来。 ⑵接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流 表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的 电流表的示数如图所示。处理实验数据时首先计算出每个电流 1 1 值I的倒数 ；再制作R－ 坐标图，如图所示，图中已标注出 I 1 I （R， ）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图实验数据 I 对应的坐标点也标注在图上。 （2，2.6） ⑶在下图上把描绘出的坐标点连成图线. ⑷根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=____V， 内阻r =_____Ω。 答案：E≈1.5 V（1.46~1.54 V范围内均正确） r≈0.3Ω（0.25~0.35 Ω均正确） （2010广东卷）34.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的 电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5Ω）一个， 开关两个，导线若干，实验原理图如图（a）. ①在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余 下电路的连接。 ②请完成下列主要实验步骤； A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图（c）所示， 读得电阻值是____________； B.将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V； C.将开关S2 _______，电压表的示数是1.16V；断开开关S1 。 ③使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_______（计算结果保留 二位有效数字）。 ④由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏 _________（填“大”或“小”）。 答案： ② A.20Ω ③ 0.69Ω C.闭合 ④小 5 ．强化应用数学知识解决物理问题能力的培养 带电粒子在有界磁场中的运动问题，综合性较强，解 这类问题既要用到物理中的洛伦兹力、圆周运动的知识， 又要用到数学中的平面几何知识． 例．（2010海南）图中左边有一对平行金属板，两板相距为 d，电压为V，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0， 方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里。图中右边有一半径 为R、圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感 应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里。一电荷量为q的正离 子沿平行金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间， 沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射 入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出。已知弧FG 所对应的圆心角为θ。不计重力。求： ⑴离子速度的大小； ⑵离子的质量。 2010全国Ⅱ （ 2010全国卷Ⅰ）26．（21分）如下图，在 0 x 3a 区域内存在与 xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。在t=0时刻，一位于坐标 原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大 小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内。已知沿y轴正方 向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上 P( 3点离开磁场。求： a, a) ⑴粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q／m； ⑵此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围； ⑶从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。 例．如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁 场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽 度为L；中间区域匀强磁场方向垂直纸面向外，右侧区域匀 强磁场方向垂直纸面向里，两个磁场区域的磁感应强度大小 均为B。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子 从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域 进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程。 求： ⑴中间磁场区域的宽度d; ⑵带电粒子的运动周期. 6 ．注重理论联系实际，关注现代科技 理论与实践相结合是高考命题的热点，往往 与最新科技成果，前沿相联系，有一定的综合性， 具有浓厚的时代气息，如质谱仪、回旋加速器等 都是此类问题。解决此类问题的方法一般是抽去 科技成果的背景，建立物理模型，由带电粒子在 复合场中的运动规律分析求得。 （2009年广东物理）12．图是质谱仪的工作原理示意图。带 电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内 相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S 上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平 板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是 A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 答案：ABC （2008·广东高考）1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加 速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1 、 D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是（ AD ） A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量 （2010广东卷）36.（18分）如图（a）所示，左为某同学设想的粒子速度 选择装置，由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂 直，相距为L，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角θ可调（如图（b））；右为 水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向 外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1， 能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场。 O到感光板的距离为d/2，粒子电 荷量为q，质量为m，不计重力。 ⑴若两狭缝平行且盘静止（如图（c）），某一粒子进入磁场后，竖直向 下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t； ⑵若两狭缝夹角为θ0 ，盘匀速转动，转动方向如图（b）.要使穿过N1、 N2的粒子均打到感光板P1P2连线上。试分析盘转动角速度的取值范围 （设通过N1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达N2）。 （2010天津卷）12.（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发 现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板 右端到屏的距离为D，且D远大于L，O’O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和 离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平 方向，y轴沿竖直方向。 ⑴设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O’O的方向从O’点射入，板间不 加电场和磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电 场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y0; ⑵假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。 上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两 种正离子组成的离子流，仍从O’点沿O’O方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上 取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm，其中x坐标大的光 点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完 全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y 方向的分速度。 14．（16分）（2009年）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R， 两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ， 在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力 作用。 ⑴求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比； ⑵求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ； ⑶实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加 速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获 得的最大动能Ekm。 教学必须做到 学科阵地，以课堂为主； 课堂教学，以学生为主； 精选习题，以基础为主； 重视实验，以教材为主； 习惯养成，以细节为主。 耽误大家的宝贵时间 谢 谢！