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2012年海淀一模物理第23题解析(看命题者是如何吓唬人的?)
2012.06.24 16:42

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我们在本文中把2012年海淀一模物理的第23题给大家分析一下。

宏观阐述

这是一道吓唬人的综合型电磁学题目。无论是从字数(此题字数太多,可能很多学生对这样长篇大论的题目叙述还不适应)上,还是命题点上来说,都和大家准备的工作有一定的差距。大体来说本题的考点有:

(1)α、β、γ三种射线及其特性;(2)带电粒子在匀强磁场中偏转;(3)带电粒子在匀强电场中偏转;

从命题综合性来分析,本题考查比较到位。能够把上面三点都考到的题并不多;也正是这种综合性把难度拉大。但本题考查的深度并不深,都是基础公式的基本应用。

原题回顾

23.(2012海淀一模)(18分)某学习小组到大学的近代物理实验室参观,实验室的老师给他们提供了一张经过放射线照射的底片,底片上面记录了在同一直线上的三个曝光的痕迹,如图所示。

海淀一模第23题图像

老师告诉他们,实验时底片水平放置,第2号痕迹位置的正下方为储有放射源的铅盒的开口,放射源可放射出α、β、γ三种射线。然后又提供了α、β、γ三种射线的一些信息如下表。

已知铅盒上的开口很小,故射线离开铅盒时的初速度方向均可视为竖直向上,射线中的粒子所受重力、空气阻力及它们之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑粒子高速运动时的相对论效应。

原子质量单位1u=1.66×10-27kg,元电荷e=1.6×10-19C,光速c=3.0×108m/s。

射线类型

射线性质

组成

质量

速度

电离作用

穿透性

α射线

24He

4u

0.1c

β射线

-10e

u/1840

约为c

较弱

较强

γ射线

γ光子

0

c

(1)学习过程中老师告诉同学们,可以利用三种射线在电场或磁场中的偏转情况对它们加以辨别。如果在铅盒与底片之间加有磁感应强度B=0.70T的水平匀强磁场,请你计算一下放射源射出α射线在此磁场中形成的圆弧轨迹的半径为多大?(保留2位有效数字)

(2)老师对如图所示的“三个曝光的痕迹”解释说,底片上三个曝光的痕迹是铅盒与底片处在同一平行于三个痕迹连线的水平匀强电场中所形成的。

①试分析说明,第2号痕迹是什么射线照射形成的;

②请说明α粒子从铅盒中出来后做怎样的运动;并通过计算说明第几号曝光痕迹是由α射线照射形成的。

本题的解析

23.(18分)(1)α射线的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,设其半径为r,根据牛顿第二定律,有  qvB=mv2/r(3分)

代入数据解得:r=0.89m(2分)

(2)①第2号痕迹正对着储有放射源的铅盒的开口,表明形成第2号痕迹的射线做匀速直线运动,即不受电场力作用,所以不带电,故第2号痕迹是γ射线照射形成的。(4分)

②α射线的粒子从放射源出来经过水平匀强电场打到底片上的过程中,受恒定的电场力作用,且水平的电场力与竖直的初速度方向垂直,故应做匀变速曲线运动。(3分)(说明:回答“类平抛运动”,或“竖直方向做匀速直线运动,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动”均可得分)

设铅盒与底片间的竖直距离为d,电场强度为E,带电射线从放射源射出时的初速度为v0,质量为m,所带电荷量为q,在电场中运动时间为t,则对于粒子在电场中的运动有:

答案

表明α射线的偏转侧移量较小,所以第3号痕迹应是α射线所形成的。(1分)说明:若没有进行定量计算,只是说明xα<xβ,此问要扣2分)

此题给我们的思考

从2012年海淀1模考完后考生给我的反馈来看,这个题得满分的人非常少,对一些成绩非常不错的学生也是如此。

这说明了一点,大家综合掌握知识的能力很有待提高,能把自己掌握的知识,综合运用起来才是能力。这也是在很多王尚博文中提到过的观点,“掌握一个公式或定理很容易,关键的是你能不能把很多公式或定理结合起来用。”

如同下棋一样,物理典型的题目要反思

很多高三的学生很情绪化,有的时候做对了几个题,觉得自己复习的很到位了;而遇到几个难题的时候,有开始沮丧起来。这些也是在物理学习中非常需要我们有意识去控制的。

而且,在我个人的辅导过程中,发现很多学生总是挑剔题目,总是选择一些看起来“正规”的物理题做,其实这样是不对的,潜移默化中让自己看到难题就想打退堂鼓。

另外提醒大家,最后的一小问中,题目清清楚楚的提到了“并通过计算说明”,大家一定要严格按照题目要求来做,不能只是文字理论上来叙述。

本文是王尚对2012年海淀一模物理第23题的解析,转载务必注明原作者。

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