立足基礎 穩中求變

王赫 薛麗

摘 要：電場磁場問題是高考的重點考查內容.通過對2021年廣東省普通高中學業水平選擇性考試第14題的總結和拓展，對在花瓣加速器中電子的運動規律和可行性進行進一步的分析和探討.

關鍵詞：高考;拓展;分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）17-0060-03

作者簡介：王赫（1983-），男，吉林四平人，碩士，中學一級教師，研究方向：中學物理教學.

今年的廣東省普通高中學業水平選擇性考試物理試卷充分體現了“一核、四層、四翼”的高考評價體系精神，試題以物理核心素養為導向，要求考生基礎扎實，關鍵能力過關.整卷大多數試題的素材選擇凸顯了源自生活、來自實踐和選自科技應用為背景的諸多情景，給人以耳目一新的感覺， 為我們今后的物理教學提供了十分有意義的引領作用[1].試卷中的第14題，以實際應用的花瓣形加速器為原型， 通過適當的簡化而編制成本試卷的壓軸題.該題是典型的帶電粒子在組合場中的運動問題，穩中求變，很好地考查了學生在新情境下運用基礎知識、基本方法解決問題的能力.

1 試題解析

試題 （2021年廣東省普通高中學業水平選擇性考試 14題）圖1（a）是一種花瓣形電子加速器簡化示意圖.空間有三個同心圓a、b、c圍成的區域，圓a內為無場區，圓a與圓b之間存在輻射狀電場，圓b與圓c之間有三個圓心角均略小于90°的扇環形勻強磁場區Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ.各區磁感應強度恒定，大小不同，方向均垂直紙面向外，電子以初動能Ek0從圓b上P點沿徑向進入電場，電場可以反向，保證電子每次進入電場即被全程加速，已知圓a與圓b之間電勢差為U，圓b半徑為R，圓c半徑為3R，電子質量為m，電荷量為e.忽略相對論效應.取tan22.5°=0.4.

（1）當Ek0=0時，電子加速后均沿各磁場區邊緣進入磁場，且在電場內相鄰運動軌跡的夾角θ均為 45°，最終從Q點出射，運動軌跡如圖1（b）中帶箭頭實線所示.求Ⅰ區的磁感應強度大小、電子在Ⅰ區磁場中的運動時間及在Q點出射時的動能;

（2）已知電子只要不與Ⅰ區磁場外邊界相碰，就能從出射區域出射.當Ek0=keU時，要保證電子從出射區域出射，求k的最大值.

2 試題評析

2.1 以核心素養為導向，注重基礎性，考查學生的關鍵能力

物理核心素養是學生物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任的綜合體現，試題考查了帶電粒子在電場中的加速、帶電粒子在勻強磁場中的偏轉、動能定理等必備知識，通過創設實際情境，考查了學生構建模型、科學推理、分析論證等關鍵能力，符合《高考評價體系》的命題要求，達到了考查物理素養的目的[2].

2.2 基于真實情境，穩中有變，考查學生解決問題的能力

目前工業上已經有新型花瓣型加速器的應用[2].試題對真實情境進行了簡化，只用了三個花瓣，若電子只要不與Ⅰ區磁場外邊界相碰，就能從出射區域出射.需要利用相關的物理知識求解最大入射初動能.

2.3 問題層層遞進

問題設置層層遞進，第（1）問中考查了帶電粒子在電場和磁場中運動的基本信息，比如動能、半徑、周期、磁感應強度大小等，基本可以讓每一個學生都有機會動筆，在考試中有獲得感，第（2）問對于數學知識和運算能力都有一定的要求，可以比較好地甄別出學生能力的差異.

3 試題拓展

第（2）問中的“已知電子只要不與Ⅰ區磁場外邊界相碰，就能從出射區域出射”的物理內涵是：只要電子能從Ⅰ區磁場出來，它就可順利通過Ⅱ和Ⅲ磁場區域，并從出射區域接收到.同時第（2）問中已暗含保持由（1） 中條件所求或題干所給磁場不變.那么除了可求出Ⅰ區的磁感應強度大小B1外， 還可確定余下兩個磁場區內的磁感應強度大小.求解過程如下：

4 教學啟示

4.1 重視對基本物理概念、規律的復習

教師應分析、講透關鍵的物理概念、物理規律，要讓學生清楚來龍去脈，有一些必要的推導過程，要讓學生親自去體驗.要清楚各概念規律之間的區別和聯系，只有真正清楚了物理原理，運用起來才能游刃有余，才能由解題能力提升到解決問題的能力.

4.2 穩中求變，注意控制復習的難度

試題突出主干知識，考查學生的基礎知識和關鍵能力，題目不偏難怪，因此在復習的過程中也要仔細研究體會高考題，做有效訓練，避免重復、低效練習，避免學生在一些偏題、難題、怪題上耗費時間.

4.3 注意對生活情境的提煉

在這份試卷中幾乎每一個題目都有相應的情境，雖然很多題目都配備了圖形，幫助學生更好地理解，但是仍然有學生不能充分解讀信息，缺乏生活的經驗.因此在后續教學過程中，無論是教師還是學生都要加強對于情境的認識和理解.可以發現生活中的物理情境，并設置相應的問題，提升學生的建模能力、邏輯推理能力，不斷提升學生的思維能力和思維品質.

參考文獻：

[1]蔣煒波，趙堅.試題情景：實現“四層”“四翼”承載作用的重要載體[J].物理教學，2020，42（10）：2-5+36.

[2]付森泉.基于物理核心素養視角的高考命題探究[J].中國考試，2017（05）：15-22.

[3]宋瑞英，施惠棟，鐘世材，孫創成.花瓣形加速器加速腔結構的優化設計[J].強激光與粒子束，2009，21（12）：1881-1884.

（收稿日期：2021-06-30）