高考物理24题分析与探究

高考物理24题分析与探究

浅析2019年高考物理“第24题”与教材例题的联系 高三物理备课组：赵黎晨 ‎2019年高考已经落幕，回首2019年全国三卷理综物理部分不难发现，试题严格遵循考试大纲，聚焦学科主干知识，突出基础性、综合性、应用性和创新性，加强了对考生逻辑推理、信息加工，模型构建等关键能力的考查，当然不乏一些试题源自于我们的教材。比如全国卷第14题、22题、24题等以及全国卷第16题均可以在教材中找到原型。下面就2019理科综合全国卷第24题来阐述教材例题在高考备考中的作用与价值。‎ 一、2019年高考24题 ‎1、真题呈现 ‎（2019全国24题）如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压加速后在纸面内水平向右运动，自点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为，并在磁场边界的点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求：‎ ‎（1）磁场的磁感应强度大小；‎ ‎（2）甲、乙两种离子的比荷之比。‎ ‎2、命题立意分析 ‎（1）、从课标、考标上看 本题主要考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的匀速圆周运动及相关知识点，意在考查考生灵活运用牛顿运动定律和动能定理等相关知识解决实际问题能力，属于复合场中质谱仪模型。‎ ‎（2）、从题型上看 从题型上本题属于带电粒子在组合场中运动的问题。这类问题可以分为两类：一类是已知电学量求几何量；第二类是已知几何量求电学量。根据本题所展现的情景“乙种离子在MN的中点射出；MN长为l，求磁场的磁感应强度大小”可知本题属于第二类：已知几何量求电学量。‎ ‎3、规范解答与分析 ‎（1）解:设甲种离子所带电荷量为、质量为， 在磁场中做匀速圆周运动的半径为， 磁场的磁感应强度大小为， 由动能定理有 ...........................................①‎ 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 ...........................................②‎ 由几何关系知 ..................................................③ 由①②③式得 .................................................④ （2）解:设乙种离子所带电荷量为、质量为， 射入磁场的速度为 ， 在磁场中做匀速圆周运动的半径为。同理有 ............................................⑤ ...........................................⑥ 由题给条件有 .................................................⑦ 由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为 ...........................................⑧ ‎ 评注：本题官方给出的参考答案逻辑严密、条例清楚所用的规律、知识、方法一目了然，然而深析可知其中包含的运算推理其实并没有直接给出，但这才是学生答题时最头疼的问题。比如①②③式解方程组后进生就很头疼。‎ 二、 教材例题 ‎1、例题呈现 如图所示，一质量为，电荷量为的粒子从容器A下方小飘入电势差为的加速电场，然后让粒子经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到底片D上． （1）粒子进入磁场时的速率． （2）求粒子在磁场中运动的轨道半径．‎ ‎2、命题立意分析 ‎（1）、从课标、考标上看 本题来源于人教版教材选修3-1，100页的例题。考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的匀速圆周运动及相关知识点，意在考查考生灵活运用牛顿运动定律和动能定理等相关知识解决实际问题能力，和2019真题一样属于复合场中质谱仪模型。‎ ‎（2）、从题型上看 从题型上本题属于带电粒子在组合场中运动的问题。这类问题可以分为两类：一类是已知电学量求几何量；第二类是已知几何量求电学量。根据本题所展现的情景“沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，求粒子在磁场中运动的轨道半径”可知本题属于第一类：已知电学量求几何量。‎ ‎3、课本中规范解答与分析 解析：（1）粒子进入磁场时的速率等于它在电场中被加速而得到的速率.由动能定理可知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即..............................①‎ 由此可解出.............................②‎ ‎（2）粒子垂直进入匀强磁场中后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，据洛伦兹力提供向心力，有 解得......................................④‎ 将②代入④得：‎ 即：.................................⑤‎ 评注：本题结果中⑤式左边是粒子运动的轨迹半径这一几何量，右边涉及了磁场（）、电场（）、比荷三个电学量。通过该表达式有机的将几何量与电学量结合在了一起。进一步思考不难发现该式揭示了以下规律：‎ （1） 当同种粒子即比荷相同，半径受磁场（）、电场（）的制约。‎ （2） 相同磁场（）、电场（）中运动的不同粒子。半径受比荷制约。‎ （3） 通过计算所加磁场（）、电场（）以及粒子轨迹半径则可以计算粒子的比荷进而确定粒子种类。‎ 感悟：通过该例题的综合分析，可以发现该题不仅体现了知识、规律、方法的应用还给我们指出了运算方向，即建立轨迹半径表达式结论⑤。‎ 二、 用课本例题的思想方法解决高考真题 基于前述高考真题中要解方程组对后进生困难较大的问题下面我们从课本例题的思路给出一种解法，陈述如下：‎ 解:设甲种离子所带电荷量为、质量为， 在磁场中做匀速圆周运动的半径为， 磁场的磁感应强度大小为， 由动能定理有 ...........................................(1)得粒子的比荷 ‎...............................................(2)‎ 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 ...........................................(3)得粒子的比荷 ‎...............................................(4)‎ 由几何关系知 ..................................................(5)‎ 因为同种粒子比荷相等即得：.................................................(6) （这里应用了同种粒子比荷相同的思想方法将解方程组难度降低了）‎ （2） 解:设乙种离子所带电荷量为、质量为， 射入磁场的速度为 ， 在磁场中做匀速圆周运动的半径为。有 ............................................(7)‎ ‎...........................................(8)‎ ‎(7)(8)得...................................(9)‎ 同理(1)(2)得:..............................(10)‎ 由几何关系知.......................................(11)‎ 则：得 ‎（这里应用了课本例题中推导粒子轨迹半径的思路与方法应用了粒子轨迹半径表达式来表达本题中两种粒子的轨迹半径然后根据半径的大小关系求解避开了求解方程组的困难）‎ 二、 回首2019年高考题 以质谱仪为载体考查学生综合运用动能定理、牛顿运动定律解决复合场问题在历年高考物理题中都有。比如2019年全国卷1的压轴小题第18题。‎ 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（ ）‎ A．11　　　B．12　　　C．121　　　D．144‎ 解析：根据题意可以明确本题中两种不同粒子有相同的轨迹半径但置身于不同的磁场中，射质子的质量为、电量为；一价正离子的质量为、电量为根据粒子轨迹半径表达式可以得出由于一价正离子与质子具有相同的电荷量所以可以得出选D。‎ 评注：本题作为选择题如果在平时复习的过程中关注了课本例题的复习并深究了半径表达式的意义，将其作为二级结论记住的话，纵使本题是一道小压轴题，也可以轻松秒解。‎ 五、总结 教材是命题者命题时主要的参考资料之一。通过对2019年、2019年两道高考真题的讨论以及他们和教材例题的对比分析可以看出教材作为我们平时教授物理知识、规律、方法的蓝本，在高考备考过程中有着重要的价值。因为教材中的例题有着基础性、典型性、发散性。对教材中的典型例题应该深究其理、适当沿拓、加以尝试性改装以便应对新的设问方式。教学中力争给学生讲透、弄清并能记住，那么对于陌生的高考题学生就能很快的找到解题思路不至于走弯路。‎