板塊整合提能(四)　電場和磁場-2026版大一輪高中物理（原卷版）

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(gè)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(zhuǎn)動(dòng)的線圈。a、b、c和d為磁場中的四個(gè)點(diǎn)。下列說法正確的是()A.圖示左側(cè)通電導(dǎo)線受到安培力向下B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C.圓柱內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處為零D.c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等[回歸教材]教材是高考命題的發(fā)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(jié),屬于教材內(nèi)容的擴(kuò)展。[鏈接教材]從前面的分析可知,安培力總與磁感應(yīng)強(qiáng)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(gè)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(zhuǎn)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(yīng)強(qiáng)度的大小都相等。圖1.1-8極靴和鐵質(zhì)圓柱使磁場沿半徑方向【教考融合】高考試題是在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上拓展的,如果只是簡單的記憶教材內(nèi)容,還不能很好地解答本題,要求學(xué)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(jìn)器控制姿態(tài)和修正軌道。圖為某種霍爾推進(jìn)器的放電室(兩個(gè)半徑接近的同軸圓筒間的區(qū)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(fā)射電子,一部分電子進(jìn)入放電室,另一部分未進(jìn)入。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),可視為放電室內(nèi)有方向沿軸向向右的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)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(nèi)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(yùn)動(dòng)(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(gè)氙離子的質(zhì)量為M、電荷量為+e,初速度近似為零。氙離子經(jīng)過電場加速,最終從放電室右端噴出,與陰極發(fā)射的未進(jìn)入放電室的電子剛好完全中和。已知電子的質(zhì)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(nèi)運(yùn)動(dòng)的加速度大小a;(2)求徑向磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2;(3)設(shè)被電離的氙原子數(shù)和進(jìn)入放電室的電子數(shù)之比為常數(shù)k,單位時(shí)間內(nèi)陰極發(fā)射的電子總數(shù)為n,求此霍爾推進(jìn)器獲得的推力大小F。

【審題與建?！筷P(guān)鍵表述物理狀態(tài)或過程物理模型穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),可視為放電室內(nèi)有方向沿軸向向右的勻強(qiáng)電場恒力作用牛頓第二定律放電室內(nèi)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(yùn)動(dòng)沿軸線方向平衡,沿垂直軸線的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)沿軸線方向應(yīng)用平衡條件;(2)垂直軸線的平面內(nèi)洛倫茲力提供向心力設(shè)被電離的氙原子數(shù)和進(jìn)入放電室的電子數(shù)之比為常數(shù)k,單位時(shí)間內(nèi)陰極發(fā)射的電子總數(shù)為n此為數(shù)學(xué)問題最終從放電室右端噴出,與陰極發(fā)射的未進(jìn)入放電室的電子剛好完全中和被電離的氙原子與未進(jìn)入放電室的電子數(shù)相等霍爾推進(jìn)器獲得的推力大小F加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)量定理應(yīng)用中微粒類的液體模型規(guī)范答題區(qū)評(píng)價(jià)(100分)自評(píng)書寫規(guī)范,卷面整潔(20分)指明研究對象,針對哪個(gè)物理狀態(tài)或過程,依據(jù)什么規(guī)律(20分)列出原型式,無連等式,無變形后公式(20分)聯(lián)立方程解結(jié)果,無化簡及運(yùn)算過程(20分)結(jié)果