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摘 要：电场磁场问题是高考的重点考查内容.通过对2021年广东省普通高中学业水平选择性考试第14题的总结和拓展，对在花瓣加速器中电子的运动规律和可行性进行进一步的分析和探讨.
关键词：高考;拓展;分析
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）17-0060-03
作者简介：王赫（1983-），男，吉林四平人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理教学.
今年的广东省普通高中学业水平选择性考试物理试卷充分体现了“一核、四层、四翼”的高考评价体系精神，试题以物理核心素养为导向，要求考生基础扎实，关键能力过关.整卷大多数试题的素材选择凸显了源自生活、来自实践和选自科技应用为背景的诸多情景，给人以耳目一新的感觉， 为我们今后的物理教学提供了十分有意义的引领作用[1].试卷中的第14题，以实际应用的花瓣形加速器为原型， 通过适当的简化而编制成本试卷的压轴题.该题是典型的带电粒子在组合场中的运动问题，稳中求变，很好地考查了学生在新情境下运用基础知识、基本方法解决问题的能力.
1 试题解析
试题 （2021年广东省普通高中学业水平选择性考试 14题）图1（a）是一种花瓣形电子加速器简化示意图.空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ.各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外，电子以初动能Ek0从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U，圆b半径为R，圆c半径为3R，电子质量为m，电荷量为e.忽略相对论效应.取tan22.5°=0.4.
（1）当Ek0=0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为 45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图1（b）中带箭头实线所示.求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能;
（2）已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射.当Ek0=keU时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值.
2 试题评析
2.1 以核心素养为导向，注重基础性，考查学生的关键能力
物理核心素养是学生物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的综合体现，试题考查了带电粒子在电场中的加速、带电粒子在匀强磁场中的偏转、动能定理等必备知识，通过创设实际情境，考查了学生构建模型、科学推理、分析论证等关键能力，符合《高考评价体系》的命题要求，达到了考查物理素养的目的[2].
2.2 基于真实情境，稳中有变，考查学生解决问题的能力
目前工业上已经有新型花瓣型加速器的应用[2].试题对真实情境进行了简化，只用了三个花瓣，若电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射.需要利用相关的物理知识求解最大入射初动能.
2.3 问题层层递进
问题设置层层递进，第（1）问中考查了带电粒子在电场和磁场中运动的基本信息，比如动能、半径、周期、磁感应强度大小等，基本可以让每一个学生都有机会动笔，在考试中有获得感，第（2）问对于数学知识和运算能力都有一定的要求，可以比较好地甄别出学生能力的差异.
3 试题拓展
第（2）问中的“已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射”的物理内涵是：只要电子能从Ⅰ区磁场出来，它就可顺利通过Ⅱ和Ⅲ磁场区域，并从出射区域接收到.同时第（2）问中已暗含保持由（1） 中条件所求或题干所给磁场不变.那么除了可求出Ⅰ区的磁感應强度大小B1外， 还可确定余下两个磁场区内的磁感应强度大小.求解过程如下：
4 教学启示
4.1 重视对基本物理概念、规律的复习
教师应分析、讲透关键的物理概念、物理规律，要让学生清楚来龙去脉，有一些必要的推导过程，要让学生亲自去体验.要清楚各概念规律之间的区别和联系，只有真正清楚了物理原理，运用起来才能游刃有余，才能由解题能力提升到解决问题的能力.
4.2 稳中求变，注意控制复习的难度
试题突出主干知识，考查学生的基础知识和关键能力，题目不偏难怪，因此在复习的过程中也要仔细研究体会高考题，做有效训练，避免重复、低效练习，避免学生在一些偏题、难题、怪题上耗费时间.
4.3 注意对生活情境的提炼
在这份试卷中几乎每一个题目都有相应的情境，虽然很多题目都配备了图形，帮助学生更好地理解，但是仍然有学生不能充分解读信息，缺乏生活的经验.因此在后续教学过程中，无论是教师还是学生都要加强对于情境的认识和理解.可以发现生活中的物理情境，并设置相应的问题，提升学生的建模能力、逻辑推理能力，不断提升学生的思维能力和思维品质.
参考文献：
[1]蒋炜波，赵坚.试题情景：实现“四层”“四翼”承载作用的重要载体[J].物理教学，2020，42（10）：2-5 36.
[2]付森泉.基于物理核心素养视角的高考命题探究[J].中国考试，2017（05）：15-22.
[3]宋瑞英，施惠栋，钟世材，孙创成.花瓣形加速器加速腔结构的优化设计[J].强激光与粒子束，2009，21（12）：1881-1884.
（收稿日期：2021-06-30）
关键词：高考;拓展;分析
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）17-0060-03
作者简介：王赫（1983-），男，吉林四平人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理教学.
今年的广东省普通高中学业水平选择性考试物理试卷充分体现了“一核、四层、四翼”的高考评价体系精神，试题以物理核心素养为导向，要求考生基础扎实，关键能力过关.整卷大多数试题的素材选择凸显了源自生活、来自实践和选自科技应用为背景的诸多情景，给人以耳目一新的感觉， 为我们今后的物理教学提供了十分有意义的引领作用[1].试卷中的第14题，以实际应用的花瓣形加速器为原型， 通过适当的简化而编制成本试卷的压轴题.该题是典型的带电粒子在组合场中的运动问题，稳中求变，很好地考查了学生在新情境下运用基础知识、基本方法解决问题的能力.
1 试题解析
试题 （2021年广东省普通高中学业水平选择性考试 14题）图1（a）是一种花瓣形电子加速器简化示意图.空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ.各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外，电子以初动能Ek0从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U，圆b半径为R，圆c半径为3R，电子质量为m，电荷量为e.忽略相对论效应.取tan22.5°=0.4.
（1）当Ek0=0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为 45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图1（b）中带箭头实线所示.求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能;
（2）已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射.当Ek0=keU时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值.
2 试题评析
2.1 以核心素养为导向，注重基础性，考查学生的关键能力
物理核心素养是学生物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的综合体现，试题考查了带电粒子在电场中的加速、带电粒子在匀强磁场中的偏转、动能定理等必备知识，通过创设实际情境，考查了学生构建模型、科学推理、分析论证等关键能力，符合《高考评价体系》的命题要求，达到了考查物理素养的目的[2].
2.2 基于真实情境，稳中有变，考查学生解决问题的能力
目前工业上已经有新型花瓣型加速器的应用[2].试题对真实情境进行了简化，只用了三个花瓣，若电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射.需要利用相关的物理知识求解最大入射初动能.
2.3 问题层层递进
问题设置层层递进，第（1）问中考查了带电粒子在电场和磁场中运动的基本信息，比如动能、半径、周期、磁感应强度大小等，基本可以让每一个学生都有机会动笔，在考试中有获得感，第（2）问对于数学知识和运算能力都有一定的要求，可以比较好地甄别出学生能力的差异.
3 试题拓展
第（2）问中的“已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射”的物理内涵是：只要电子能从Ⅰ区磁场出来，它就可顺利通过Ⅱ和Ⅲ磁场区域，并从出射区域接收到.同时第（2）问中已暗含保持由（1） 中条件所求或题干所给磁场不变.那么除了可求出Ⅰ区的磁感應强度大小B1外， 还可确定余下两个磁场区内的磁感应强度大小.求解过程如下：
4 教学启示
4.1 重视对基本物理概念、规律的复习
教师应分析、讲透关键的物理概念、物理规律，要让学生清楚来龙去脉，有一些必要的推导过程，要让学生亲自去体验.要清楚各概念规律之间的区别和联系，只有真正清楚了物理原理，运用起来才能游刃有余，才能由解题能力提升到解决问题的能力.
4.2 稳中求变，注意控制复习的难度
试题突出主干知识，考查学生的基础知识和关键能力，题目不偏难怪，因此在复习的过程中也要仔细研究体会高考题，做有效训练，避免重复、低效练习，避免学生在一些偏题、难题、怪题上耗费时间.
4.3 注意对生活情境的提炼
在这份试卷中几乎每一个题目都有相应的情境，虽然很多题目都配备了图形，帮助学生更好地理解，但是仍然有学生不能充分解读信息，缺乏生活的经验.因此在后续教学过程中，无论是教师还是学生都要加强对于情境的认识和理解.可以发现生活中的物理情境，并设置相应的问题，提升学生的建模能力、逻辑推理能力，不断提升学生的思维能力和思维品质.
参考文献：
[1]蒋炜波，赵坚.试题情景：实现“四层”“四翼”承载作用的重要载体[J].物理教学，2020，42（10）：2-5 36.
[2]付森泉.基于物理核心素养视角的高考命题探究[J].中国考试，2017（05）：15-22.
[3]宋瑞英，施惠栋，钟世材，孙创成.花瓣形加速器加速腔结构的优化设计[J].强激光与粒子束，2009，21（12）：1881-1884.
（收稿日期：2021-06-30）