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2014年浙江省高考已顺利结束,“重视基础,联系实际,突出能力”是2014年浙江高考物理命题的总思路.物理压轴题与往年相比,更加体现了新课程改革的理念,更加注重了考查学生分析和解决现实生活中物理问题的能力.试题稳中求新,具有良好的区分功能和导向作用.
1试题的呈现和解答
题目离子推进器是太空飞行器常用的动力系统,某种推进器设计的简化原理如图1所示,截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区.Ⅰ为电离区,将氙气电离获得1价正离子,Ⅱ为加速区,长度为L,两端加有电压,形成轴向的匀强电场.Ⅰ区产生的正离子以接近零的初速度进入Ⅱ区,被加速后以速度vM从右侧喷出.
Ⅰ区内有轴向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在离轴线R/2处的C点持续射出一定速度范围的电子.假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动,截面如图2所示(从左向右看).电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角(0<α<90°).推进器工作时,向Ⅰ区注入稀薄的氙气.电子使氙气电离的最小速度为v0,电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大,电离效果越好.已知离子质量为M;电子质量为m,电量为e.(电子碰到器壁即被吸收,不考虑电子间的碰撞).(1)求Ⅱ区的加速电压及离子的加速度大小;(2)为取得好的电离效果,请判断Ⅰ区中的磁场方向(按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”);(3)ɑ为90°时,要取得好的电离效果,求射出的电子速率v的范围;(4)要取得好的电离效果,求射出的电子最大速率vm与α的关系.
解答(1)由动能定理得
12Mv2M=eU,
故U=Mv2M2e,
a=eMM=eUML=Mv2M2L.
(2)垂直纸面向外.
(3)如图3所示,设电子运动的最大半径为r,
2r=32R,
eBv=mv2r,
故有v0≤v<3eBR4m (B>4mv03eR).
(4)如图4所示,
OA=R-r,OC=R2,AC=r,
根据几何关系得r=3R4(2-sinα),
故vmax=3eBR4m(2-sinα).
2试题的特点及分析
2.1回归课本,重视基础
2014年的浙江省高考物理压轴题考查带点粒子在电场中加速、偏转等灵活多变的热点问题.该题知识来源于人教版《高中物理选修3-1》第33页“带电粒子在电场中的运动”和第99页“带电粒子在磁场中的运动”,情景来源于航天技术中的离子推进器,解题所用的物理知识和物理规律都来自于课本,较为基础.因此,教师平时在高考复习时应多关注教材,使学生夯实基础,牢固掌握解题所具备基本物理知识和物理规律.
2.2联系实际,重视运用
《物理课程标准》明确指出,“物理要与生活相联系,让物理走进生活,让生活体现物理”.压轴题呈现的是太空飞行器中常用的动力系统离子推进器,题目用很大篇幅介绍了该推进器的工作原理,新颖独特,很好地考查了学生的理解能力和实际运用能力.因此,教师平时在物理教学中,应让学生多关注科技前沿,多了解物理在生活中的运用.通过理论联系实际,引导学生运用所学的物理知识和物理规律来解决生活中的物理问题.
2.3突出能力,重视建模
通过对压轴题的研究,不难看出试题考查的物理知识和物理规律虽然较为基础,但试题的内容很灵活,情境很新颖.解题时,它不是常规的带电粒子先在电场中加速,然后在磁场中偏转的问题,而是两个相互独立的计算过程,只有深刻理解试题的物理情境,才能确保解题方向正确无误.各小题的问题由浅入深,由易到难,梯度设置合理,引导学生逐步思考,分析建模.它重点考查了学生对物理情境的理解能力、运用能力和物理建模能力.但是,不管试题内容多灵活,情境多新颖,考查的物理模型仍然比较常规.因此,教师平时在物理教学时应当多培养学生的审题能力和物理建模能力.
3小结
笔者认为此题设计朴实、新颖,试题选拔人才的功能突出,反映了浙江高考物理“重视基础,联系实际,突出能力”的命题特色,彰显出新课程的理念.本题难度适中,对考生的物理学习能力要求比较高.因此,要取得高分,需要考生平时具备扎实的物理基础知识、较强的物理建模能力.2014年浙江省高考物理压轴题给物理教学指明了正确的方向,要求物理课堂联系生活实际,渗透生活化元素,富有生活气息.让学生用物理的思维方法去观察和认识世界,从而提高学生分析问题、解决问题、建立模型的能力,使学生在学习物理知识的同时,能够体会到物理与生产、生活密切相关,与现代科学技术密切相关.只有这样,我们才能让物理成为推动社会向前发展的首要动力,让物理更好地服务于学生,服务于生活,服务于社会!
1试题的呈现和解答
题目离子推进器是太空飞行器常用的动力系统,某种推进器设计的简化原理如图1所示,截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区.Ⅰ为电离区,将氙气电离获得1价正离子,Ⅱ为加速区,长度为L,两端加有电压,形成轴向的匀强电场.Ⅰ区产生的正离子以接近零的初速度进入Ⅱ区,被加速后以速度vM从右侧喷出.
Ⅰ区内有轴向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在离轴线R/2处的C点持续射出一定速度范围的电子.假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动,截面如图2所示(从左向右看).电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角(0<α<90°).推进器工作时,向Ⅰ区注入稀薄的氙气.电子使氙气电离的最小速度为v0,电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大,电离效果越好.已知离子质量为M;电子质量为m,电量为e.(电子碰到器壁即被吸收,不考虑电子间的碰撞).(1)求Ⅱ区的加速电压及离子的加速度大小;(2)为取得好的电离效果,请判断Ⅰ区中的磁场方向(按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”);(3)ɑ为90°时,要取得好的电离效果,求射出的电子速率v的范围;(4)要取得好的电离效果,求射出的电子最大速率vm与α的关系.
解答(1)由动能定理得
12Mv2M=eU,
故U=Mv2M2e,
a=eMM=eUML=Mv2M2L.
(2)垂直纸面向外.
(3)如图3所示,设电子运动的最大半径为r,
2r=32R,
eBv=mv2r,
故有v0≤v<3eBR4m (B>4mv03eR).
(4)如图4所示,
OA=R-r,OC=R2,AC=r,
根据几何关系得r=3R4(2-sinα),
故vmax=3eBR4m(2-sinα).
2试题的特点及分析
2.1回归课本,重视基础
2014年的浙江省高考物理压轴题考查带点粒子在电场中加速、偏转等灵活多变的热点问题.该题知识来源于人教版《高中物理选修3-1》第33页“带电粒子在电场中的运动”和第99页“带电粒子在磁场中的运动”,情景来源于航天技术中的离子推进器,解题所用的物理知识和物理规律都来自于课本,较为基础.因此,教师平时在高考复习时应多关注教材,使学生夯实基础,牢固掌握解题所具备基本物理知识和物理规律.
2.2联系实际,重视运用
《物理课程标准》明确指出,“物理要与生活相联系,让物理走进生活,让生活体现物理”.压轴题呈现的是太空飞行器中常用的动力系统离子推进器,题目用很大篇幅介绍了该推进器的工作原理,新颖独特,很好地考查了学生的理解能力和实际运用能力.因此,教师平时在物理教学中,应让学生多关注科技前沿,多了解物理在生活中的运用.通过理论联系实际,引导学生运用所学的物理知识和物理规律来解决生活中的物理问题.
2.3突出能力,重视建模
通过对压轴题的研究,不难看出试题考查的物理知识和物理规律虽然较为基础,但试题的内容很灵活,情境很新颖.解题时,它不是常规的带电粒子先在电场中加速,然后在磁场中偏转的问题,而是两个相互独立的计算过程,只有深刻理解试题的物理情境,才能确保解题方向正确无误.各小题的问题由浅入深,由易到难,梯度设置合理,引导学生逐步思考,分析建模.它重点考查了学生对物理情境的理解能力、运用能力和物理建模能力.但是,不管试题内容多灵活,情境多新颖,考查的物理模型仍然比较常规.因此,教师平时在物理教学时应当多培养学生的审题能力和物理建模能力.
3小结
笔者认为此题设计朴实、新颖,试题选拔人才的功能突出,反映了浙江高考物理“重视基础,联系实际,突出能力”的命题特色,彰显出新课程的理念.本题难度适中,对考生的物理学习能力要求比较高.因此,要取得高分,需要考生平时具备扎实的物理基础知识、较强的物理建模能力.2014年浙江省高考物理压轴题给物理教学指明了正确的方向,要求物理课堂联系生活实际,渗透生活化元素,富有生活气息.让学生用物理的思维方法去观察和认识世界,从而提高学生分析问题、解决问题、建立模型的能力,使学生在学习物理知识的同时,能够体会到物理与生产、生活密切相关,与现代科学技术密切相关.只有这样,我们才能让物理成为推动社会向前发展的首要动力,让物理更好地服务于学生,服务于生活,服务于社会!