板塊整合提能(四)電場和磁場

【高考原題】(2024·浙江卷)磁電式電表原理示意圖如圖所示,兩磁極裝有極靴,極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向,兩者之間有可轉動的線圈。a、b、c和d為磁場中的四個點。下列說法正確的是()A.圖示左側通電導線受到安培力向下B.a、b兩點的磁感應強度相同C.圓柱內的磁感應強度處處為零D.c、d兩點的磁感應強度大小相等[回歸教材]教材是高考命題的發源地,很多高考試題在教材中能找到“根源”。此高考試題源于人教版選擇性必修第二冊第一章第1節,屬于教材內容的擴展。[鏈接教材]從前面的分析可知,安培力總與磁感應強度的方向垂直。電流表的兩磁極裝有極靴,極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。這樣,極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向,如圖1.1-8所示。線圈無論轉到什么位置,它的平面都跟磁感線平行,線圈左右兩邊所在之處的磁感應強度的大小都相等。圖1.1-8極靴和鐵質圓柱使磁場沿半徑方向【教考融合】高考試題是在教材內容的基礎上拓展的,如果只是簡單的記憶教材內容,還不能很好地解答本題,要求學生形成完整的物理觀念。

【考題示例】(2024·北京卷)我國“天宮”空間站采用霍爾推進器控制姿態和修正軌道。圖為某種霍爾推進器的放電室(兩個半徑接近的同軸圓筒間的區域)的示意圖。放電室的左、右兩端分別為陽極和陰極,間距為d。陰極發射電子,一部分電子進入放電室,另一部分未進入。穩定運行時,可視為放電室內有方向沿軸向向右的勻強電場和勻強磁場,電場強度和磁感應強度大小分別為E和B1;還有方向沿半徑向外的徑向磁場,大小處處相等。放電室內的大量電子可視為處于陽極附近,在垂直于軸線的平面繞軸線做半徑為R的勻速圓周運動(如截面圖所示),可與左端注入的氙原子碰撞并使其電離。每個氙離子的質量為M、電荷量為+e,初速度近似為零。氙離子經過電場加速,最終從放電室右端噴出,與陰極發射的未進入放電室的電子剛好完全中和。已知電子的質量為m、電荷量為-e;對于氙離子,僅考慮電場的作用。(1)求氙離子在放電室內運動的加速度大小a;(2)求徑向磁場的磁感應強度大小B2;(3)設被電離的氙原子數和進入放電室的電子數之比為常數k,單位時間內陰極發射的電子總數為n,求此霍爾推進器獲得的推力大小F。

【審題與建模】關鍵表述物理狀態或過程物理模型穩定運行時,可視為放電室內有方向沿軸向向右的勻強電場恒力作用牛頓第二定律放電室內的大量電子可視為處于陽極附近,在垂直于軸線的平面繞軸線做半徑為R的勻速圓周運動沿軸線方向平衡,沿垂直軸線的平面內做勻速圓周運動(1)沿軸線方向應用平衡條件;(2)垂直軸線的平面內洛倫茲力提供向心力設被電離的氙原子數和進入放電室的電子數之比為常數k,單位時間內陰極發射的電子總數為n此為數學問題最終從放電室右端噴出,與陰極發射的未進入放電室的電子剛好完全中和被電離的氙原子與未進入放電室的電子數相等霍爾推進器獲得的推力大小F加速運動動量定理應用中微粒類的液體模型規范答題區評價(100分)自評書寫規范,卷面整潔(20分)指明研究對象,針對哪個物理狀態或過程,依據什么規律(20分)列出原型式,無連等式,無變形后公式(20分)聯立方程解結果,無化簡及運算過程(20分)結果