高中生物一輪復(fù)習(xí)教案

高考物理第一輪復(fù)習(xí)相對論學(xué)案。

第十七章相對論簡介

這一章介紹高速物體的運(yùn)動規(guī)律和相對論的時空觀。這章的教學(xué)有兩個特點。第一，我們平時接觸的都是低速運(yùn)動，因此本章很多結(jié)論與日常經(jīng)驗不一致，難于接受。第二，相對論的全面闡述要用到較多的高等數(shù)學(xué)知識，所以這章許多結(jié)論都是直接給出的。相對論內(nèi)容非常抽象，不易理解，但考綱對本章要求不高，只要記住結(jié)論就行。
【教學(xué)要求】
1．了解相對論的幾個基本假設(shè)。
2．知道長度、時間的相對性。
3．初步了解相對論速度、質(zhì)量變換公式。
4．了解愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系。
【知識再現(xiàn)】
1．慣性系：如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立，這個參考系就叫做慣性系．相對于一個慣性系做運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系．
2．狹義相對論的兩個基本假設(shè)
(1)狹義相對性原理：。
(2)光速不變原理：。
3．相對論質(zhì)量
物體以速度v運(yùn)動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間的關(guān)系
4．質(zhì)能方程：E＝mc2
知識點一狹義相對論的兩個基本假設(shè)
1．伽利略相對性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。
2．狹義相對性原理：在不同的慣性參考系，一切物理規(guī)律都是相同的
3．光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的，光速與光源、觀察者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系。
注意：光速與光源的運(yùn)動和觀察者無關(guān)。
4．對兩個基本原理的正確理解
①自然規(guī)律不僅包括力學(xué)規(guī)律，還包括電磁學(xué)規(guī)律等其他所有的物理學(xué)規(guī)律。
②強(qiáng)調(diào)真空中的光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者的運(yùn)動，也不依賴于光的傳播方向。
③幾十年來科學(xué)家采用各種先進(jìn)的物理技術(shù)測量光速，結(jié)果都不違背光速不變原理。
【應(yīng)用1】下列說法正確的是（）
A．力學(xué)規(guī)律在任何參考系中都是相同的
B．在所有慣性系中物理規(guī)律都是相同的
C．在高速運(yùn)動情況下，慣性系中的物理規(guī)律也不一定相同
D．牛頓運(yùn)動定律在非慣性系中不變
導(dǎo)示:在所有的慣性參考系中，物理規(guī)律都是相同的，在非慣性參考系中，牛頓運(yùn)動定律不再選用。故選B

知識點二時間和空間的相對性
1．“同時”的相對性：“同時”是相對的。在一個參考系中看來“同時”的，在另一個參考系中卻可能“不同時”。
理解：由于光速不變，即光速在任何慣性系中都是相同的，那么當(dāng)另一個慣性系的速度能夠和光速相比時，同時性就是相對的。即在一個慣性系中同時發(fā)生的兩事件，在另一個慣性系中就不一定是同時發(fā)生的。
2．長度的相對性：一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比靜止時的長度小。即
式中l(wèi)，是與桿相對運(yùn)動的人觀察到的桿長，l0是與桿相對靜止的人觀察到的桿長。
注意：①在垂直于運(yùn)動方向上，桿的長度沒有變化。
②這種長度的變化是相對的，如果兩條平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運(yùn)動，與他們一起運(yùn)動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了。
3．時間間隔的相對性：從地面上觀察，高速運(yùn)動的飛船上時間進(jìn)程變慢，飛船上的人則感覺地面上的時間進(jìn)程變慢。

式中是與飛船相對靜止的觀察者測得的兩事件的時間間隔，是地面上觀察到的兩事件的時間間隔。
4．相對論的時空觀：經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，時間和空間是脫離物質(zhì)而獨立存在的，是絕對的，二者之間沒有聯(lián)系；相對論則認(rèn)為時間和空間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，物質(zhì)、時間、空間是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一體。
理解：在速度較低的時候，長度、時間是感覺不出來變化的，所以容易理解為長度、時間與物質(zhì)之間沒有什么關(guān)系，尤其是時間會認(rèn)為是流逝的均勻的坐標(biāo)。當(dāng)速度很大時，長度和時間都跟著變化了，這時對宇宙的看法也必然要變化，長度和時間與物質(zhì)是緊密相關(guān)的，長度和時間是不能離開物質(zhì)而獨立存在的。長度和時間隨著物質(zhì)存在的運(yùn)動狀態(tài)而變化是更重要的理解。
【應(yīng)用2】在地面上有一長l00m的跑道，運(yùn)動員從起點跑到終點，用時l0s，現(xiàn)從以0.8C速度沿跑道向前飛行的飛船中觀察，跑道有多長?
導(dǎo)示:由長度的相對性可知：跑道長

知識點三狹義相對論的其它結(jié)論
1．相對論速度變換公式：。（式中v為高速火車相對地的速度，u′為車上的人相對于車的速度，u為車上的人相對地面的速度）。對于低速物體u′與v與光速相比很小時，根據(jù)公式u=可知c，這時u≈，這就是經(jīng)典物理學(xué)的速度合成法則。對于高速物體u′與v與光速相等時，即u′=c，不論v如何取值，在什么參考系中觀察，光速都是c。
注意：這一公式僅適用于u′與v在一直線上的情況，當(dāng)u′與v相反時，u′取負(fù)值。
2．相對論質(zhì)量：。（式中m0為物體靜止時的質(zhì)量，m為物體以速度v運(yùn)動時的質(zhì)量，由公式可以看出隨v的增加，物體的質(zhì)量隨之增大）。
3．質(zhì)能方程：E=mc2
設(shè)E為物體運(yùn)動時的能量，E0為靜止時的能量，動能為Ek，則Ek=E-E0
【應(yīng)用3】一電子的質(zhì)量m0=9.1×10-31kg，以0.99c的速度運(yùn)動，則（1）電子的總動能多大？
（2）電子的經(jīng)典力學(xué)的動能與相對論的動能之比是多大？
導(dǎo)示：（1）由，且E=mc2
得E=5.8×10-13J
（2）經(jīng)典動能Ek=m0(0.99c)2
相對論中電子的動能Ek’=(m-m0)c2
兩者之比值為：Ek/Ek’=0.08

知識點四廣義相對論簡介
1．廣義相對論的兩個基本原理：
①廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。
②等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運(yùn)動的參考系等價。
2．廣義相對論的幾個結(jié)論：
①物質(zhì)的引力使光線彎曲。
②引力場的存在使得空間不同位置的時間進(jìn)程出現(xiàn)差別。

1．根據(jù)氣體吸收譜線的紅移現(xiàn)象推算，有的類星體遠(yuǎn)離我們的速度竟達(dá)光速c的80%，即每秒24萬公里。下列結(jié)論正確的是（）
A．在類星體上測得它發(fā)出的光的速度是(1+80％)c
B．在地球上接受到它發(fā)出的光的速度是(1-80％)c
C．在類星體上測得它發(fā)出的光的速度是c
D．在地球上上測得它發(fā)出的光的速度是c

2．如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運(yùn)動（）A．你的質(zhì)量在增加
B．你的心臟跳動在慢下來
C．你在變小
D．以上三種變化同時發(fā)生

3．一大船在平靜的大洋中勻速行駛，一個人在其密閉船艙內(nèi)向各個方向做立定跳遠(yuǎn)實驗，并由止來判斷船的航向，假設(shè)他每次做的功相等，下列正確的有（）
A．如果向東跳的最遠(yuǎn)，則船向東行駛
B．如果向東跳的最近，則船向東行駛
C．他向各個方向跳的一樣遠(yuǎn)，不能判斷行駛方向
D．他向各個方向跳的不一樣遠(yuǎn)，能判斷行駛方向

4．在地面上觀測一個物體，由于物體以一定速度運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)該物體質(zhì)量比靜止時的質(zhì)量增加了10%，求在地面上觀測時，此物體相對于靜止時的尺度在運(yùn)動方向上縮短了百分之幾？
A．91％B．10％C．18％D．9.1％

5．一個以相對于實驗室0.8c速度運(yùn)動的粒子，飛行了3m后衰變，該粒子存在了多少時間？與該粒子一起運(yùn)動的坐標(biāo)系中來測量這粒子衰變前存在了多長時間？
答案：1.CD2.D3.C4.D
5.1.25×10-8s7.5×10-9s

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高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
一、運(yùn)動的描述（4）
【課題】實驗：探究速度隨時間的變化規(guī)律
【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】
1、了解游標(biāo)卡尺的原理，并會正確運(yùn)用和讀數(shù)。
2、練習(xí)使用打點計時器，學(xué)習(xí)利用打上點的紙帶研究物體的運(yùn)動。
3、學(xué)習(xí)用打點計時器測定即時速度和加速度。
【知識要點】
一、實驗誤差
1．誤差：測量值與真實值的叫做誤差．
2．系統(tǒng)誤差和偶然誤差
①系統(tǒng)誤差：由于儀器本身不精確、或?qū)嶒灧椒ù致曰驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的．
②偶然誤差：由于各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的．
3．絕對誤差和相對誤差
①絕對誤差：測量值與真實值之差（取絕對值）。
②相對誤差：等于絕對誤差與真實值之比（通常用百分?jǐn)?shù)表示）。

二、有效數(shù)字
1．帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字。（因為測量總有誤差，測得的數(shù)值只能是近似數(shù)字，如用毫米刻度尺量得某書本長184.2mm，最末一位數(shù)字“2是估計出來的，是不可靠數(shù)字，但仍有意義，一定要寫出來）．
2．有效數(shù)字的位數(shù)是從左往右數(shù)，從第一個不為零的數(shù)字起，數(shù)到右邊最末一位估讀數(shù)字止。

三、游標(biāo)卡尺
游標(biāo)尺精度
(mm)測量結(jié)果(游標(biāo)尺第n條刻度線與主尺上的某條刻度線對齊)
格數(shù)刻度
總長每小格與1mm相差
109mm0.1mm0.1主尺mm數(shù)+0.1n
20xxmm0.05mm0.05主尺mm數(shù)+0.05n
5049mm0.02mm0.02主尺mm數(shù)+0.02n
1．結(jié)構(gòu)：游標(biāo)卡尺的構(gòu)造如下圖所示，它的左測量爪固定在主尺上并與主尺垂直．右測量爪與左測量爪平行，固定在游標(biāo)尺上，可以隨同游標(biāo)卡尺一起沿主尺滑動．
2．原理及讀數(shù)方法：
游標(biāo)卡尺的讀數(shù)=主尺上讀數(shù)+標(biāo)尺上對齊的格數(shù)×精確度；
常見游標(biāo)卡尺的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

四．打點計時器
打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔0.02s打一次點（由于電源頻率是50Hz），因此，紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運(yùn)動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點之間的間隔，就可以了解物體運(yùn)動的情況。
五．由紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動的方法
如圖所示，0、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點，s1、s2、s3、……為相鄰兩計數(shù)點間的距離，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運(yùn)動為勻變速直線運(yùn)動。
3．由紙帶求物體運(yùn)動加速度的方法
（1）用“逐差法”求加速度：
根據(jù)s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔），求出、、，再算出a1、a2、a3的平均值，即為物體運(yùn)動的加速度。
（2）用v-t圖法：
先根據(jù)，求出打第n點時紙帶的瞬時速度，后作出v-t圖線，圖線的斜率即為物體運(yùn)動的加速度。

【典型剖析】
[例1]用毫米刻度尺測量某一物體的長度為12.6mm。若物體的實際長度為12.4mm，則絕對誤差△x=mm，相對誤差η=。

[例2]讀出如圖所示游標(biāo)尺的讀數(shù)．

[例3]（啟東08屆高三調(diào)研測試）在“利用打點計時器測定勻加速直線運(yùn)動加速度”的實驗中，打點計時器接在50Hz的低壓交變電源上。某同學(xué)在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出）．從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（分別為a、b、c、d、e段），將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xoy坐標(biāo)系中，如圖所示，由此可以得到一條表示v-t關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小．

（1）請你在xoy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線(作答在右圖上)，并指出哪個軸相當(dāng)于v軸？答：；

（2）從第一個計數(shù)點開始計時，為求出0.15s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？答：；

（3）若測得a段紙帶的長度為2.0cm，e段紙帶的長度為10.0cm，則可求出加速度的大小為m/s2．
[例4]（鹽城市08屆高三六所名校聯(lián)考）某同學(xué)用如圖所示裝置測量重力加速度g,所用交流電頻率為50Hz。在所選紙帶上取某點為0號計數(shù)點，然后每3個點取一個計數(shù)點，所以測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號如題圖所示。
該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計數(shù)點的時間間隔)：
方法A：
由……，取平均值g=8.667m/s2;
方法B：
由取平均值g=8.673m/s2。
（1）從實驗裝置看,該同學(xué)所用交流電的電壓為______伏特,操作步驟中釋放紙帶和接通電源的先后順序應(yīng)該是______________________。
（2）從數(shù)據(jù)處理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，對實驗結(jié)果起作用的，方法A中有__________;方法B中有______________________________。
因此，選擇方法______（A或B）更合理，這樣可以減少實驗的________(系統(tǒng)或偶然)誤差。
（3）本實驗誤差的主要來源有：______________________________（試舉出兩條）。

【訓(xùn)練設(shè)計】
1、如圖所示為測量一金屬筒時刻度尺示數(shù)的示意圖，該金屬筒長度為cm.

2、（1）某游標(biāo)卡尺兩測腳緊靠時如圖甲所示，測物體長度時如圖乙所示，則該物體的長度是_______________mm。
（2）新式游標(biāo)卡尺的刻線看起來很“稀疏”，使得讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)．通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三種規(guī)格；新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游標(biāo)卡尺為例，如圖所示．
①它的準(zhǔn)確度是___mm；
②用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖所示，正確的讀數(shù)是__cm．

3、如圖為用50分度的游標(biāo)卡尺測量物體長度時的讀數(shù)，由于遮擋，只能看見游標(biāo)的后半部分，這個物體的長度為mm．

4、如圖為物體運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm。
則A點處瞬時速度的大小是___m/s，小車運(yùn)動的加速度計算表達(dá)式為_____________，加速度的大小是_______m/s2。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

高考物理第一輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會提前做好準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么，你知道高中教案要怎么寫呢？急您所急，小編為朋友們了收集和編輯了“高考物理第一輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案”，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

7階段測試（二）

1已知某行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑為r,公轉(zhuǎn)的周期為T,萬有引力常量為G,則由此可求出

A某行星的質(zhì)量B太陽的質(zhì)量

C某行星的密度D太陽的密度

2已知下面的哪組數(shù)據(jù),可以算出地球的質(zhì)量M(引力常量G為已知)()

A月球繞地球運(yùn)動的周期T及月球到地球中心的距離R

B地球繞太陽運(yùn)行周期T及地球到太陽中心的距離R

C人造衛(wèi)星在地面附近的運(yùn)行速度V和運(yùn)行周期T

D地球繞太陽運(yùn)行速度V及地球到太陽中心的距離R

3關(guān)于人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船的下列說法中,正確的是()

A如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期,再利用萬有引力恒量,就可算出地球的質(zhì)量

B兩顆人造地球衛(wèi)星,只要它們的繞行速度大小相等,不論它們的質(zhì)量,形狀差別有多大,它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的

C原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后,若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生相撞,只要將后者速度增大一些即可

D一只繞火星飛行的宇宙飛船,宇航員從艙內(nèi)慢慢走出,并離開飛船,飛船因質(zhì)量減小,所受萬有引力減小

4關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重.失重問題,下列說法正確的是()

A在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象

B在降落過程中向下減速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象

C進(jìn)入軌道時做勻速圓周運(yùn)動,產(chǎn)生失重現(xiàn)象

D失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的

5同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星()

A可以在地球上任意一點的正上方,且離地心的距離可按需要選擇不同的值

B可以在地球上任意一點的正上方但離地心的距離是一定的

C只能在赤道的正上方,但離地心的距離可按需要選擇不同的值

D只能在赤道的正上方離地心的距離是一定的

6設(shè)想人類開發(fā)月球,不斷把月球上的礦藏搬運(yùn)到地球上.假設(shè)經(jīng)過長時間開采后,地球仍可看成是均勻的球體,月球仍沿開采前的圓周軌道運(yùn)動,則與開采前相比()

A地球與月球間的萬有引力將變大

B地球與月球間的萬有引力將變小

C月球繞地球運(yùn)動的周期將變長

D月球繞地球運(yùn)動的周期將變短

7我們國家在1986年成功發(fā)射了一顆實用地球同步衛(wèi)星,從1999年至今已幾次將”神州”號宇宙飛船送入太空,在某次實驗中,飛船在空中飛行了36h,環(huán)繞地球24圈.則同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)相比較()

A衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期比飛船大

B衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速度比飛船大

C衛(wèi)星運(yùn)加轉(zhuǎn)速度比飛船大

D衛(wèi)星離地高度比飛船大

8宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動,若飛船想與前面的空間站對接,飛船為了追上軌道空間站,可采取的方法是()

A飛船加速直到追上軌道空間站,完成對接

B飛船從原軌道減速至一個較低軌道,再加速追上軌道空間站,完成對接.

C飛船加速至一個較高軌道,再減速追上軌道空間站,完成對接.

D無論飛船如何采取何種措施,均不能與空間站對接

9可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星,使其圓軌道()

A與地球表面上某一緯度(非赤道)是共面的同心圓

B與地球表面上某一經(jīng)線(非赤道)是共面的同心圓

C與地球表面上的赤道是共面的同心圓,且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的

D與地球表面上的赤道是共面的同心圓,且衛(wèi)星相對地球表面是運(yùn)動的

10在繞地球做勻速圓周運(yùn)動的航天飛機(jī)外表面,有一隔熱陶瓷片自動脫落,則()

A陶瓷片做平拋運(yùn)動

B陶瓷片做自由落體運(yùn)動

C陶瓷片按原圓軌道做勻速圓周運(yùn)動

D陶瓷片做圓周運(yùn)動,逐漸落后于航天飛機(jī)

11火星的球半徑是地球半徑的1/2,火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/10,忽略火星的自轉(zhuǎn),如果地球上質(zhì)量為60㎏的人到火星上去,則此人在火星表面的質(zhì)量是_______㎏,所受的重力是______N;在火星表面由于火星的引力產(chǎn)生的加速度是________m/s;在地球表面上可舉起60㎏杠鈴的人,到火星上用同樣的力,可以舉起質(zhì)量_______㎏的物體

12某行星的一顆小衛(wèi)星在半徑為r的圓軌道上繞行星運(yùn)動,運(yùn)行的周期是T.已知引力常量為G,這個行星的質(zhì)量M=_____________

13已知地球半徑為R,質(zhì)量為M,自轉(zhuǎn)周期為T.一個質(zhì)量為m的物體放在赤道處的海平面上,則物體受到的萬有引力F=_________,重力G=__________

14已知月球的半徑為r,月球表面的重力加速度為g,萬有引力常量為G,若忽略月球的自轉(zhuǎn),則月球的平均密度表達(dá)式為_________

15一個登月的宇航員,能用一個彈簧秤和一個質(zhì)量為m的砝碼,估測出月球的質(zhì)量和密度嗎？寫出表達(dá)式(已知月球半徑R)

16已知太陽光從太陽射到地球,需要8分20秒,地球公轉(zhuǎn)軌道可近似看成固定軌道,地球半徑約為6.4×106m,試估算太陽質(zhì)量M與地球質(zhì)量m之比M/m為多少（保留一位有效數(shù)字）

17火箭內(nèi)平臺上放有測試儀器,火箭從地面啟動后,以加速度g/2豎值向上勻加速運(yùn)動,升到某一高度時,測試儀對平臺的壓力為啟動前壓力的17/18.已知地球半徑R,求火箭此時離地面的高度.(g為地面附近的重力加速度)

參考答案1B2AC3AB4ABC5D6BD7AD8B9CD10C11.60235.23.92150

12.4π2r3/GT213．GMm/R2GMm/R2-4π2mR/T2143g/4πRG15FR/Gm3F/4GR163*10517R/2

高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí):磁場

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
九、磁場（7）

【課題】帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動
【目標(biāo)】
1、進(jìn)一步掌握帶電粒子在電磁場中的受力特點和運(yùn)動規(guī)律
2、會用力學(xué)有關(guān)規(guī)律分析和解決帶電粒子在電磁場中的實際應(yīng)用問題
【導(dǎo)入】
帶電粒子在電磁場中的實際應(yīng)用有很多，常見的有：速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等。這些實例在近幾年高考中經(jīng)常出現(xiàn)，因此我們需要從它們的原理及應(yīng)用等方面去掌握。
【導(dǎo)研】
[例1]（09年寧夏卷）16.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（）
A.1.3m/s，a正、b負(fù)
B.2.7m/s，a正、b負(fù)
C．1.3m/s，a負(fù)、b正
D.2.7m/s，a負(fù)、b正

[例2]（1）（09年廣東物理）12．如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。下列表述正確的是（）
A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外
C．能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B
D．打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子荷質(zhì)比越小

（2）測定同位素組成的裝置里（質(zhì)譜儀），原子質(zhì)量Al=39和A2＝41鉀的單價離子先在電場里加速，接著進(jìn)入垂直離子運(yùn)動方向的均勻磁場中（如圖）．在實驗過程中由于儀器不完善，加速電壓在乎均值U0附近變化±△U．求需要以多大相對精確度維持加速電壓值，才能使鉀同位素束不發(fā)生覆蓋?

[例3]湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A中心小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對放置的平行板P和P間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點偏離到O點,O點與O點的豎直距離為d,水平距離可忽略不計.此時,在P和P間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2.
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大小;
(2)推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式.

[例4](2007年蘇州市高三教學(xué)調(diào)研測試)（16分）一塊N型半導(dǎo)體薄片（稱霍爾元件），其橫載面為矩形，體積為b×c×d，如圖所示。已知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n、電阻率為ρ、電子電荷量e.將此元件放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向沿Z軸方向，并通有沿x軸方向的電流I。
（1）此元件的CC/兩個側(cè)面中，哪個面電勢高？
（2）證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時，此元件的CC/兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比
（3）磁強(qiáng)計是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其測量方法為：將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場之中，用毫安表測量通以電流I，用毫伏表測量C、C/間的電壓UCC’，就可測得B。若已知其霍爾系數(shù)。并測得UCC’=0.6mV,I=3mA。試求該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

[例5]電子擴(kuò)束裝置由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成．偏轉(zhuǎn)電場由加了電壓的相距為d的兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板形成，勻強(qiáng)磁場的左邊界與偏轉(zhuǎn)電場的右邊界相距為s，如圖甲所示．大量電子（其重力不計）由靜止開始，經(jīng)加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場．當(dāng)兩板不帶電時，這些電子通過兩板之間的時間為2t0，當(dāng)在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的電壓時，所有電子均從兩板間通過，進(jìn)入水平寬度為l，豎直寬度足夠大的勻強(qiáng)磁場中，最后通過勻強(qiáng)磁場打在豎直放置的熒光屏上．問：
（1）電子在剛穿出兩板之間時的最大側(cè)向位移與最小側(cè)向位移之比為多少？
（2）要使側(cè)向位移最大的電子能垂直打在熒光屏上，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？
（3）在滿足第（2）問的情況下，打在熒光屏上的電子束的寬度為多少？（已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e）
【導(dǎo)練】
1、如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為R=10cm的圓柱形筒內(nèi)有B=1×10－4T的勻強(qiáng)磁場，方向平行于軸線.在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔.現(xiàn)有一束比荷為q/m=2×1011C/kg的正離子，以不同角度α入射，最后有不同速度的離子束射出.其中入射角α=30°，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是（）
A．4×105m/sB．2×105m/s
C．4×106m/sD．2×106m/s
2．磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下圖是它的示意圖．平行金屬板A、B之間有一個很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）垂直于B的方向噴入磁場，每個離子的速度為v，電荷量大小為q，A、B兩板間距為d，穩(wěn)定時下列說法中正確的是（）
A．圖中A板是電源的正極
B．圖中B板是電源的正極
C．電源的電動勢為Bvd
D．電源的電動勢為Bvq

3．（08廣東卷）4．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形合D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是()
A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器
B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器
C．離子從磁場中獲得能量
D．離子從電場中獲得能量

4．（浙江省金華一中20xx屆高三12月聯(lián)考）環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其工作原理的示意圖如圖所示。正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向射入對撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動，從而在碰撞去迎面相撞。為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（）
A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大
B．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小
C．對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動的周期越小
D．對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動的周期都不變

高考物理第一輪光學(xué)導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
十四、光學(xué)（1）

【課題】光的折射全反射現(xiàn)象
【目標(biāo)】
1、了解光的折射現(xiàn)象，理解光的折射定律。
2、了解光的全反射現(xiàn)象，掌握全反射的重要條件和應(yīng)用。
【導(dǎo)入】
一、光的折射定律
折射光線在入射光線和法線所在的平面上，折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)sini/sinr=n。
二、折射率
1、光從真空射入某種介質(zhì)時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比n=sini/sinr
2、折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比，n=c/v．
三、全反射
1、當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射。
2、全反射臨界角：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)折射角變?yōu)?0°時的入射角叫臨界角；光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時臨界角的計算公式：sinA=1/n。
四、光導(dǎo)纖維
利用光的全反射，可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端射入后，在傳播過程中經(jīng)過多次全反射，最終從另一端射出。由于發(fā)生的是全反射，因此傳播過程中的能量損耗非常小。用光導(dǎo)纖維傳輸信息，既經(jīng)濟(jì)又快捷。

【導(dǎo)研】
[例1]單色光在真空中的傳播速度是c，波長為λ0，在水中的傳播速度是v，波長為λ，水對這種單色光的折射率為n。當(dāng)這束單色光從空氣斜射入水中時，入射角為θ1，折射角為θ2，下列說法中正確的是（）
A．v=B．
C．v=cnλ=λ0D．

[例2]一束光從空氣射向折射率為的一種玻璃表面，其入射角為i，下列說法正確的是（）
A．i＞450時，會發(fā)生全反射B．增大入射角i，折射角會大于450
C．欲使折射角r＝300，則i應(yīng)為600
D．當(dāng)i＝arctan時，反射光線恰好與折射光線垂直

[例3]（20xx重慶２0）如題20圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截而是圓心角為90o,、半徑為R的扇形OAB、一束平行光平行于橫截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考慮首次入射到圓弧AB上的光，則AB弧上有光透出的部分的弧長為（）
A.1/6RB.1/4R
C.1/3RD.5/12R
[例4]（通州市2008屆高三第四次調(diào)研測試）光纖通信是一種現(xiàn)代化的通訊工具，為了研究問題的方便，我們將光導(dǎo)纖維簡化為一根長直的玻璃管，如圖所示為玻璃管沿軸線的橫截面，若光從左端以與端面成300入射，玻璃管長為L，折射率為n=，已知光在真空中的傳播速度為c．
（1）通過計算分析光能否從玻璃管的側(cè)面射出；
（2）求出光通過玻璃管所需的時間．

[例5](江蘇省拼茶中學(xué)2008屆高三物理五月份模擬試卷)如圖直角三角形ABC，角A=300，BC=2cm，n=，平行光與AB平行射向AC，在BC的右側(cè)有光屏P，P與BC平行，在光屏上有一光帶.
（1）作出在P上形成光帶的光路。
（2）屏離BC之距多大，可使連續(xù)光帶最寬。

[例6]（1）（2008年高考物理模擬試卷）如圖所示，將刻度尺直立在裝滿某種透明液體的寬口瓶中（液體未漏出），從刻度尺上A、B兩點射出的光線AC和BC在C點被折射和反射后都沿直線CD傳播，已知刻度尺上相鄰兩根長刻度線間的距離為1cm，刻度尺右邊緣與寬口瓶右內(nèi)壁間的距離d=2.5cm，由此可知，瓶內(nèi)液體的折射率n=（可保留根號）．

（2）(南京市2008屆高三第一次模擬考試)如圖所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率．在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚（圖中實線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3．圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點．設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量（用上述給出量的字母表示），則玻璃磚的折射率可表示為．

【導(dǎo)練】
1、太陽光照射在平坦的大沙漠上，我們在沙漠中向前看去，發(fā)現(xiàn)前方某處射來亮光，好像太陽光從遠(yuǎn)處水面反射來的一樣，我們認(rèn)為前方有水。但走到該處仍是干燥的沙漠，這現(xiàn)象在夏天城市中太陽光照射瀝青路面時也能觀察到。對這種現(xiàn)象正確的解釋是（）
A．越靠近地面，空氣的折射率越大B．這是光的干涉形成的
C．越靠近地面，空氣的折射率越小D．這是光的衍射形成的

2、（20xx全國卷Ⅱ20）頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后，其光路如右圖所示，下列說法正確的是（）
A.單色光1的波長小于單色光2的波長
B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度
C.單色光1通過玻璃板所需的時間小于單色光2通過玻璃板所需的時間
D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角
3、現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成，夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，如圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10μm的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射的入射角應(yīng)是（）
A．15°B．30°C．45°D．60°

4、（2008年蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)查二）一復(fù)色光中只含有a、b兩種單色光，在真空中a光的波長大于b光的波長．
①在真空中，a光的速度▲（選填“大于”、“等于”或“小于”）b光的速度．
②若用此復(fù)色光通過玻璃半球且經(jīng)球心O射向空氣時，下列四個光路圖中可能符合實際情況的是▲．

5、（福建省龍巖二中20xx屆高三摸底考試）如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為1.4，則這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖應(yīng)為下面四個圖中的（）