李巍巍

[摘? ?要]2018年高考全國(guó)I卷第25題考查了帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生對(duì)此題情景還是比較熟悉的，但由于問題設(shè)置靈活，物理量關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，學(xué)生感到無所適從，到處碰壁，導(dǎo)致失分嚴(yán)重。鑒于此，文章用三種方法對(duì)該題進(jìn)行分析解答。

[關(guān)鍵詞]理綜I卷;壓軸題;解法探究

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）05-0061-02

一、原題再現(xiàn)

【2018年全國(guó)理綜Ⅰ卷25】如圖1，在y > 0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E;在y < 0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)氕核[11H]和一個(gè)氘核[21H]先后從y軸上[y=h]點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向。已知[11H]進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為[60°]，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場(chǎng)。[11H]的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)重力。求：

① [11H]第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離;

② 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;

③ [21H]第一次離開磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離。

二、試題分析

【解題思路】本題把加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)、減速電場(chǎng)與磁場(chǎng)按一定的順序排列，讓帶電粒子從一個(gè)場(chǎng)飛入，飛出時(shí)又進(jìn)入另外一個(gè)場(chǎng)。這類題的解決方案是逐個(gè)場(chǎng)找規(guī)律、列等式。解題的關(guān)鍵點(diǎn)是分析兩個(gè)場(chǎng)軌跡連接處的動(dòng)能大小或速度大小與方向。

【核心素養(yǎng)】①物理觀念：物質(zhì)觀（帶電粒子、組合場(chǎng)）、運(yùn)動(dòng)觀（類平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)）、相互作用觀（電場(chǎng)力、洛倫茲力）、能量觀（動(dòng)能、電勢(shì)能）。

②科學(xué)思維：模型構(gòu)建（帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）、科學(xué)推理（在勻強(qiáng)電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用——類平拋;在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力作用——?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng)）。

三、解法探究

質(zhì)子（[11]H）在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)[11]H在電場(chǎng)中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間沿電場(chǎng)線方向速度為[vy1]，它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離為x1，在磁場(chǎng)中軌跡半徑為R1。

解法一：利用牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析

解法二：利用二級(jí)結(jié)論快速求解

解法三：利用數(shù)學(xué)函數(shù)及求導(dǎo)分析

綜上所述，學(xué)生分析組合型綜合問題時(shí)，如果先拆分成幾個(gè)更小的模型，找出每個(gè)模型需要應(yīng)用的物理規(guī)律列等式即可取得小成果，再利用好題中各個(gè)模型銜接速度的大小或者動(dòng)能的大小關(guān)系，就能有效解答相關(guān)問題。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 梁會(huì)琴，王春旺.復(fù)合場(chǎng)中的插件與高考組合[J].中學(xué)物理，2011（9）：37-39.

[2]? 湯家合.復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的再探討[J].中學(xué)物理，2008（9）：6-9.

（責(zé)任編輯 易志毅）