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王尚物理压轴题精讲-2008年全国1高考理综物理第25题解析
2011.11.28 00:02

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首先来说明一下,这个题的求解过程是比较复杂的,尤其是图像的画法,详细的答案大家可以从word版本附件去查看:物理压轴题精讲-2008年全国1高考理综物理第25题解析-王尚

我们先来看一下原题。王尚把题目条件重要的地方已经用红颜色进行了标注。

25.(22分)如图所示,在坐标系xoy中,过原点的直线OCx轴正向的夹角φ=120°,在OC右侧有一匀强电场;在第二、三象限内有一匀强磁场,其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直抵面向里。一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域,并从O点射出,粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角θ=30°,大小为v,粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧,且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍。粒子进入电场后,在电场力的作用下又由O点返回磁场区域,经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求:

(1)粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离;

(2)匀强电场的大小和方向;

(3)粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间。

(王尚在这里做一个补充:本题图像有一些问题,1图中标记的A点不清晰,实际上A点不再X轴上,而在X轴下方;2此题的角度θ画的远比30°要大,大家做草图的时候务必注意!)

王尚的解析

难度短评:本题是2008年全国1卷高考理综物理压轴题,难度较大,前两问难度中等,但由于命题思路新颖,不少成绩不错的同学容易钻牛角尖吃大亏。第三问涉及斜抛运动(加速度非g),并不能说特别难,但是第三问必须建立在前两问做出来且留有一段思考时间的基础上,因此第三问得分率极低。

按照我们磁场三角形法则解题过程,第1步先查找圆心位置。请大家注意我标记的红色的两个角度,从中我们能够得到,圆心一定是在CO这条射线上。圆心是由两条直线决定的,因此我们圆心只通过这1个条件是决定不了的。

在这个时候,大家可能会怀疑我给大家总结的解题思路。在这里我说明一下,三角形法则的解题思路针对于10年内的高考物理题都是正确的。

我们的思路不要就此堵塞,而应该更加放开,抛开几何上“两条直线交于一点”的想法,来研究下一步,并结合题目中第一个用红颜色标记且王尚加下划线的地方。直线OC与磁场左侧边界夹角是30°,通过三角函数方程的运算我们应该知道,交点即圆心。(看不明白的好好反思一下)

圆周运动的圆心定了,自然我们也就能反推出初速度方向必然是垂直于磁场边界的;即与x轴方向一致。

下面我们来进行第2步半径的分析,在这里要提醒大家的是,不要犯晕,不要认为磁场的宽度是已知量。这就是我为什么总让大家把题目中已知量罗列出来的一个原因。半径计算非常简单,直接带公式就能求:半径R=mv/Bq(王尚可以给大家说,这一步往往是成绩好的学生反而思考的越多,越容易钻进去出不来。)知道了半径大小,结合一些简单的几何与三角函数知识,很快可以求出第一问。

第二问,我们的出发点只有一个,那就是用红色下划线标记的第2个地方:和周期相关的时间运算。王尚给大家总结过整个高中物理中时间只有4种求法,大家再巩固一下。我们研究时间的思路有了,下面就是结合题意来使用。常规判断很容易,时间分为三段,第1段是偏转时间,第二段是电场运动时间,第三段是第二次偏转时间;我们分别设为t1,t2,t3。

第一时间t2=1/12T很简答,我们不去多分析了。

我们来分析第二时间t2,有已知条件(我已经用黑体标出来)“又由O点返回磁场”,我们要冷静,一定要屏住呼吸,思考一下带电粒子在匀强电场的运动模式有哪些呢?没错,直线的和曲线的,显然又由“O点”返回磁场,必然是直线运动,这就要求的电场力的方向即电场线的方向。因为是匀强,于是运动模式为匀变速直线运动,大家不要犹豫了,赶紧写匀变速运动的公式吧。优先选择的是含有“时间”公式,因为我们研究的就是时间。写了速度公式,略作运算,t2就求能表示出来了。

第三时间t3也是圆周运动,我们来判断一下入射角是多少,是60°(或者说120°)你看出来了吗?请注意,入射角是与磁场边界的夹角φ,而不是与OC的夹角。于是可以求出圆心角为120°,t3=1/3T。而已知条件就是:t1+t2+t3=2mπ/Bq,大家明白了吧。

至于第三问大家结合答案可以好好想想,不懂的就给王尚发邮件。

丢分原因整理:1,用“王尚三角形法则”求半径思路太狭隘,不能灵活运用;此题非常值得借鉴,另外推荐大家看看2009年全国一卷理综(物理)第26题解析

2,几何关系在物理上的应用不行,还包括数学三角函数运算,也总有学生容易犯错误。推荐:2009年全国高考二卷理综(物理)第25题分析

3,时间的分析,搞不明白从哪里下手。一再强调,高中物理时间仅有4种求法。王尚推荐您查看类似的磁场题目来进一步巩固:

2009年天津高考理综(物理)第11题解析

2009年山东高考理综(物理)第25题解析

2009年福建高考理综(物理)第22题解析

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