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GenAI 习题可视化:2026 河北物理压轴题

GenAI 习题可视化:2026 河北物理压轴题
      2026 河北高考物理第 15 题,是今年公认综合性拉满的压轴计算题:融合光电效应、加速电场、有界磁场、斜抛偏转电场、动量 / 电流拓展五大考点,多过程叠加 + 角度变量 α 带来动态时间曲线,静态图纸根本讲不清粒子轨迹变化规律。
因此利用GenAI生成模拟器仿真粒子运动轨迹,并给出各种角度下的时间图像:
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 原题:

一、原题核心考点梳理

本题三大设问层层递进,完全贴合新高考 “真实科技情境 + 多模块融合” 命题趋势:

第 1 小问 光电基础

激光电离分子,光子能量基础计算,套公式即可快速求解,送分基础题;

第 2 小问 复合场核心(难点)

粒子运动完整四段:加速电场→90° 梯形磁场圆周→无场区匀速→偏转电场类斜抛,再经无场区打到接收器。

关键难点:α 角变化改变粒子法向入射速度,总时间存在极小值(60°),结合均值不等式联立磁场半径、动能定理求解比荷与加速电压;

第 3 小问 开放拓展

两种测量思路:测接收器平均作用力(动量定理)、测接地平均电流(电流微观表达式),推导粒子质量表达式,考察物理建模迁移能力。

二、交互式仿真功能详解

本次仿真使用原生 HTML5 Canvas 编写,无第三方库,单文件双击直接运行,两大核心画布联动:

完整还原原题全部几何区域:电离加速区、梯形磁场 CDHG、无场区 OZ、偏转电场 PQ、接地接收器 MN;
  • 彩色分段粒子轨迹:磁场圆弧红、无场区 1 绿色、电场斜抛橙色、末段无场区蓝色,阶段一目了然;
  • 滑块实时调整夹角 α(40°~80°),所有边界、粒子轨迹、电场箭头同步动态更新;
  • 标注关键顶点 C/D/G/H/O/N/Z,电场箭头标注字母 E,实时展示 OZ 距离、四段分运动时长;
  • 自动计算并展示粒子速度、偏转法向分速度等中间物理量。

    2. 右侧:t-α 函数图像画布

    还原试卷图 2 的下凸曲线,随滑块角度实时刷新数据点:

    3. 底部实时数据面板

    实时输出四段运动时间\(t1\)(磁场)、\(t1\)(无场 1)、\(t3\)(偏转电场)、\(t4\)(无场 2),总时间精确到 0.001μs,方便对照解析公式验证计算。同时对照原题,可知从加速电场结束到磁场为0.5us

五、教学使用建议

横轴 α(°),纵轴总时间 t (μs),刻度与原题完全匹配;

    • 当前角度高亮红点,直观看到 60° 为时间最小值;
    • 动态存储角度 - 时间数据,完整复刻题干给出的函数规律。
      1. 课堂演示
        投影打开模拟器,拖动滑块对比 α=50°/60°/70° 轨迹差异,直观解释时间最小值成因;
      2. 学生自学
        发给学生本地 HTML 文件,自主调节角度观察分段运动,理解复合场多过程拆解;
      3. 解题辅助
        :对照画布分段颜色,区分磁场圆周、无场匀速、电场匀变速三个核心模型,避免混淆。

    六、文末总结 

           今年高考物理越来越注重真实情境建模 + 动态过程分析,静态试卷图很难展现变量带来的轨迹变化,而交互式可视化恰好补齐这个短板。

           这份完整 仿真代码完全贴合 2026 河北第 15 题原题几何、物理参数,可直接用于课堂、自习、教研课件。