2017_2018学年高中物理第3章电磁场与电磁波章末总结学案沪科版选修3_5

第2节放射性__衰变（对应学生用书页码P34）一、天然放射现象的发现1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现,铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。

物质放出射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素.2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)、镭(Ra）。

二、三种射线的本质1．α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的错误!，其电离能力强，穿透能力较差.在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

2．β射线是高速电子流，它的速度更大，可达光速的99％,它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

3．γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土.三、原子核的衰变1．放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新原子核的变化叫衰变。

2．能放出α粒子的衰变叫α衰变,产生的新核，质量数减少4,电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，其衰变规律是错误!X―→错误!Y＋错误!He。

3．能放出β粒子的衰变叫β衰变，产生的新核，质量数不变,电荷数加1,新核在元素周期表中的位置向后移动一位，其衰变规律A Z＋1Y＋__0－1e。

错误!X―→4．γ射线是伴随α衰变、β衰变同时产生的.β衰变是原子核中的中子转化成一个电子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1.四、半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期.2．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的.3．跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.4．半衰期是大量原子核衰变的统计规律.衰变公式：N＝N0（错误!）错误!，τ为半衰期，反映放射性元素衰变的快慢。

1．判断：(1)放射性元素发生α衰变时，新核的化学性质不变。

第5章磁场与回旋加速器章末分层突破①安培定则②强弱③切线方向④BS sin θ⑤BIL⑥平面⑦Bqv⑧平面移能力，在解决这类问题时应把握以下几点：(1)先画出与导体棒垂直的平面，将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上． (2)利用左手定则确定安培力的方向． (3)根据共点力平衡的条件列出方程求解．如图5­1所示，平行金属导轨PQ 与MN 都与水平面成θ角，相距为l .一根质量为m 的金属棒ab 在导轨上，并保持水平方向，ab 棒内通有恒定电流，电流大小为I ，方向从a 到b .空间存在着方向与导轨平面垂直的匀强磁场，ab 棒在磁场力的作用下保持静止，并且棒与导轨间没有摩擦力．求磁感应强度B 的大小和方向．图5­1【解析】 金属棒受力如图所示，根据力的平衡条件可知：F 安＝mg sin θ 而F 安＝BIl 可得B ＝mg sin θIl由左手定则可知，B 的方向垂直导轨平面向下． 【答案】mg sin θIl方向垂直导轨平面向下1．必须先将立体图转换为平面图，然后对物体受力分析，先重力，再安培力，最后是弹力和摩擦力．2．注意：若存在静摩擦力，则可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围．域外垂直磁场方向射入磁场区域，在磁场区域内经历一段匀速圆周运动，也就是通过一段圆弧后离开磁场区域的运动过程．解决这一类问题时，找到粒子在磁场中运动的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是解题的关键．(1)磁场边界的类型(如图5­2所示)图5­2(2)与磁场边界的关系①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v 一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． ③当速率v 变化时，圆心角越大的，运动的时间越长． (3)有界磁场中运动的对称性①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等． ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图5­3所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿y 方向飞出.【导学号：29682036】图5­3(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷qm；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ′，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？【解析】 (1)由粒子的运动轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷．粒子由A 点射入，由C 点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径R ＝r .又qvB＝m v 2R ，则粒子的比荷q m ＝v Br.(2)当粒子从D 点飞出磁场时速度方向改变了60°角，故AD 弧所对圆心角为60°，如图所示．粒子做圆周运动的半径R ′＝r cot 30°＝3r又R ′＝mv qB ′，所以B ′＝33B 粒子在磁场中飞行时间，t ＝16T ＝16×2πm qB ′＝3πr3v .【答案】 (1)负电荷v Br (2)33B 3πr 3v1.的复合；磁场、电场、重力场三者的复合．2．正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析． 3．确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的分析．4．对于粒子连续通过几个不同情况场的问题，要分阶段进行处理．转折点的速度往往成为解题的突破口．5．画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．如图5­4，在x 轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外；在x 轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy 平面平行，且与x 轴成45°夹角．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子以速度v 0从y 轴上P 点沿y 轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T 0，磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，不计重力．图5­4(1)求粒子从P 点出发至第一次到达x 轴时所需的时间； (2)若要使粒子能够回到P 点，求电场强度的最大值．【解析】 (1)带电粒子在磁场中做圆周运动，设运动半径为R ，运动周期为T ，根据洛伦兹力公式及圆周运动规律，有qv 0B ＝m v 20R ①T ＝2πRv 0②依题意，粒子第一次到达x 轴时如图所示，运动转过的角度为54π，所需时间t 1为t 1＝58T ③求得t 1＝5πm4qB.④(2)粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度减小为0，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x 轴时速度大小仍为v 0，设粒子在电场中运动的总时间为t 2，加速度大小为a ，电场强度大小为E ，有qE ＝ma ⑤ v 0＝12at 2⑥得t 2＝2mv 0qE⑦根据题意，要使粒子能够回到P 点，必须满足t 2≥T 0⑧得电场强度最大值E ＝2mv 0qT 0.⑨【答案】 (1)5πm 4qB (2)2mv 0qT 01．如图5­5，a 是竖直平面P 上的一点，P 前有一条形磁铁垂直于P ，且S 极朝向a 点，P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点．在电子经过a 点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向( )图5­5A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右【解析】 a 点处磁场垂直于纸面向外，根据左手定则可以判断电子受力向上，A 正确． 【答案】 A2．(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k 倍．两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动．与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子( )A. 运动轨迹的半径是Ⅰ中的k 倍 B ．加速度的大小是Ⅰ中的k 倍 C ．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k 倍 D ．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等【解析】 两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动，且Ⅰ磁场磁感应强度B 1是Ⅱ磁场磁感应强度B 2的k 倍．由qvB ＝mv 2r 得r ＝mv qB ∝1B，即Ⅱ中电子运动轨迹的半径是Ⅰ中的k 倍，选项A 正确．由F 合＝ma 得a ＝F 合m ＝qvB m ∝B ，所以a 2a 1＝1k，选项B 错误．由T ＝2πr v 得T ∝r ，所以T 2T 1＝k ，选项C 正确．由ω＝2πT 得ω2ω1＝T 1T 2＝1k，选项D 错误． 正确选项为A 、C. 【答案】 AC3．(多选)如图5­6所示，S 处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN 垂直于纸面，在纸面内的长度L ＝9.1 cm ，中点O 与S 间的距离d ＝4.55 cm ，MN 与SO 直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B ＝2.0×10－4T ，电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电荷量e ＝－1.6×10－19C ，不计电子重力，电子源发射速度v ＝1.6×106m/s 的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l ，则( )图5­6A ．θ＝90°时，l ＝9.1 cmB ．θ＝60°时，l ＝9.1 cmC ．θ＝45°时，l ＝4.55 cmD ．θ＝30°时，l ＝4.55 cm【解析】 电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：evB ＝mv 2R ，R ＝mv Be＝4.55×10－2m＝4.55 cm ＝L2，θ＝90°时，击中板的范围如图(1)，l ＝2R ＝9.1 cm ，选项A 正确．θ＝60°时，击中板的范围如图(2)所示，l ＜2R ＝9.1 cm ，选项B 错误．θ＝30°，如图(3)所示l＝R＝4.55 cm，当θ＝45°时，击中板的范围如图(4)所示，l＞R(R＝4.55 cm)，故选项D 正确，选项C错误．图(1)图(2) 图(3)图(4)【答案】AD4．如图5­7，一关于y轴对称的导体轨道位于水平面内，磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直．一根足够长，质量为m的直导体棒沿x轴方向置于轨道上，在外力F作用下从原点由静止开始沿y轴正方向做加速度为a的匀加速直线运动，运动时棒与x轴始终平行．棒单位长度的电阻ρ，与电阻不计的轨道接触良好，运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为P＝ky3/2(SI)．求：图5­7(1)导体轨道的轨道方程y＝f(x)；(2)棒在运动过程中受到的安培力F m随y的变化关系；(3)棒从y ＝0运动到y ＝L 过程中外力F 的功．【解析】 (1)设棒运动到某一位置时与轨道接触点的坐标为(±x ，y )，安培力的功率F ＝B 2l 2v RP ＝4B 2x 2v 2R＝ky 3/2棒做匀加速运动v 2＝2ay R ＝2ρx代入前式得y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4aB 2k ρx 2 轨道形式为抛物线．(2)安培力F m ＝4B 2x 2R v ＝2B 2xρ2ay以轨道方程代入得F m ＝k2ay(3)由动能定理W ＝W m ＋12mv 2安培力做功W m ＝k22aL 2 棒在y ＝L 处动能12mv 2＝maL外力做功W ＝k22aL 2＋maL【答案】 (1)y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4aB 2k ρx 2 (2)F m ＝k 2a y (3)k 22aL 2＋maL 5．如图5­8，一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．图5­8【解析】依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝IBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有E＝IR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m＝0.01 kg⑤【答案】安培力的方向竖直向下金属棒的质量为0.01 kg。

第5章 磁场与回旋加速器 章末分层突破

①安培定则 ②强弱 ③切线方向 ④BSsin θ ⑤BIL ⑥平面 ⑦Bqv ⑧平面

安培力的平衡问题 安培力作用下物体的平衡是常见的一类题型，体现了学科内知识的综合应用及知识的迁移能力，在解决这类问题时应把握以下几点： (1)先画出与导体棒垂直的平面，将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上． (2)利用左手定则确定安培力的方向． (3)根据共点力平衡的条件列出方程求解． 如图5­1所示，平行金属导轨PQ与MN都与水平面成θ角，相距为l.一根质量为m的金属棒ab在导轨上，并保持水平方向，ab棒内通有恒定电流，电流大小为I，方向从a到b.空间存在着方向与导轨平面垂直的匀强磁场，ab棒在磁场力的作用下保持静止，并且棒与导轨间没有摩擦力．求磁感应强度B的大小和方向．

图5­1 【解析】 金属棒受力如图所示， 根据力的平衡条件可知：F安＝mgsin θ 而F安＝BIl

可得B＝mgsin θIl 由左手定则可知，B的方向垂直导轨平面向下． 【答案】 mgsin θIl 方向垂直导轨平面向下

1．必须先将立体图转换为平面图，然后对物体受力分析，先重力，再安培力，最后是弹力和摩擦力． 2．注意：若存在静摩擦力，则可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围．

带电粒子在有界匀强磁场中的运动 带电粒子在有界匀强磁场中的运动是指在局部空间存在着匀强磁场，带电粒子从磁场区域外垂直磁场方向射入磁场区域，在磁场区域内经历一段匀速圆周运动，也就是通过一段圆弧后离开磁场区域的运动过程．解决这一类问题时，找到粒子在磁场中运动的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是解题的关键． (1)磁场边界的类型(如图5­2所示) 图5­2 (2)与磁场边界的关系 ①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． ②当速度v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． ③当速率v变化时，圆心角越大的，运动的时间越长． (3)有界磁场中运动的对称性 ①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等． ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出． 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图5­3所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿y方向飞出. 【导学号：29682036】

2017沪科版高中物理选修第三章《电磁场和电磁波》word单元练习题 第三章 电磁场和电磁波 一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 1、比较机械波与电磁波,正确的说法是（ )

A。二者都传递能量 B.二者传播都需要介质 C.二者都既有横波又有纵波 D。二者都是振动或电磁振荡停止，波立即消失 解析:选A、机械波与电磁波都具有波的一般性质,如传递能量,但由于两类波本质不同,又有各自的特性。如电磁波的传播不需要介质,且电磁波只有横波，可判定B、C选项错误;振动停止，两类波继续传播,D项错误. 错误!下列关于无线电波的叙述中，正确的是( ) A。无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B。无线电波在任何介质中传播速度均为3、00×108 m/s C.无线电波不能产生干涉和衍射现象 D。无线电波由真空进入介质传播时,波长变短 解析：选AD、无线电波中长波波长有几十千米,微波中的毫米波只有几毫米，A项正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度，B项错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C项错误；无线电波由真空进入介质传播时，由于波速减小可知波长变短，D项正确。 错误!关于LC电路，下列说法正确的是（ ) A。一个周期内，电容器充、放电各一次 B.电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强 C.电容器开始充电时，线圈中的磁场能最大 D.电容器开始充电时,电场能最大 解析:选C、电容器从开始充电到放电完毕才经历半个周期，一个周期内，电容器应充、放电各两次,A错误;电容器上的电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零,线圈中的电流为零，B错误；电容器开始充电时,电场能为零，线圈中磁场能最大，所以C正确,D错误. 4、用一台简易收音机收听某一电台的广播，必须经过的两个过程是( ）