帶電粒子在磁場中運動多解問題歸類分析

劉德華

新課程改革要求著力培養學生的創新能力，近年高考中經常出現多解問題。要解答好多解問題，要求學生具有相應的發散性思維能力。帶電粒子在磁場中運動類問題是高考中常出現的問題，分析研究帶電粒子在磁場中運動的多解問題，提高考生對這類題的解題能力，提高考生的高考得分能力，對廣大高三師生而言，具有重要的意義。造成帶電粒子在磁場中運動時多解的原因主要有以下幾種：1.帶電粒子所帶電荷電性不確定造成多解；2.帶電粒子運動方向不確定造成多解；3.帶電粒子速度大小不確定造成多解；4.磁場方向不確定造成多解；5.臨界狀態不確定造成多解；6.粒子運動的周期性造成多解。

下面結合例題進行分類分析。

一、帶電粒子帶電性的不確定造成多解

圖1電荷有正有負，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子是帶正電荷，還是帶負電荷，這時解題者應當分別討論粒子帶正電荷和帶負電荷兩種情況，從而保證試題解答的完整性。

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向與其帶電性質有關，所以帶電小球第一次經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有可能不同，在分析時通過畫出第一次經過最低點時的受力示意圖，讓學生深刻理解多解的情況，拓寬學生思維的廣度和深度。

二、速度方向的不確定造成多解

速度具有方向性，有不少試題，沒有明確題中所說的研究對象的運動方向，這時解題者應當考慮帶電粒子速度方向的不確定所造成的洛倫茲力方向的多樣性，以防漏解。

變式：上題中，若小球帶正電，則小球通過最低點時，懸線對小球的拉力多大？

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力方向與其運動方向有關，所以小球經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有兩種，通過發散性思維，在分析時畫出從A點擺到C點時以及從B點回到C點時小球的受力情況（如圖2甲、乙所示），從而得出小球在最低點時，拉力的兩種情況。

三、速度大小的不確定造成多解

運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的大小與其速度大小有關，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子在磁場中初速度的大小，這時解題者應當考慮初速度大小的不確定性造成的初始時刻洛倫茲力的大小存在多種情況。

四、磁場方向的不確定造成多解

垂直紙面的磁場有向里和向外兩種情況，有不少試題，沒有明確題中所說的垂直紙面的磁場是向里，還是向外，這時解題者應當分別討論磁場垂直紙面向里和向外兩種情況。

五、臨界狀態的不確定性形成多解

有不少試題，臨界狀態有多種情況，這時解題者應當充分考慮臨界狀態的不確定性形成的多解。

參考文獻

[1]楊小車.巧用課堂提問訓練學生思維[J].物理教學探討，2009（11）.

[2]安青.一場激烈的思維撥河比賽[J].物理教學探討2011（14）.

注：本文作者為江蘇省教育科學“十二五”規劃課題《重點高中物理活動單的設計與應用研究》（編號：D/2011/02/435）的核心成員，主持其中一個子課題《活動單設計原則與操作方法的研究》。

（責任編輯 易志毅）

新課程改革要求著力培養學生的創新能力，近年高考中經常出現多解問題。要解答好多解問題，要求學生具有相應的發散性思維能力。帶電粒子在磁場中運動類問題是高考中常出現的問題，分析研究帶電粒子在磁場中運動的多解問題，提高考生對這類題的解題能力，提高考生的高考得分能力，對廣大高三師生而言，具有重要的意義。造成帶電粒子在磁場中運動時多解的原因主要有以下幾種：1.帶電粒子所帶電荷電性不確定造成多解；2.帶電粒子運動方向不確定造成多解；3.帶電粒子速度大小不確定造成多解；4.磁場方向不確定造成多解；5.臨界狀態不確定造成多解；6.粒子運動的周期性造成多解。

下面結合例題進行分類分析。

一、帶電粒子帶電性的不確定造成多解

圖1電荷有正有負，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子是帶正電荷，還是帶負電荷，這時解題者應當分別討論粒子帶正電荷和帶負電荷兩種情況，從而保證試題解答的完整性。

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向與其帶電性質有關，所以帶電小球第一次經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有可能不同，在分析時通過畫出第一次經過最低點時的受力示意圖，讓學生深刻理解多解的情況，拓寬學生思維的廣度和深度。

二、速度方向的不確定造成多解

速度具有方向性，有不少試題，沒有明確題中所說的研究對象的運動方向，這時解題者應當考慮帶電粒子速度方向的不確定所造成的洛倫茲力方向的多樣性，以防漏解。

變式：上題中，若小球帶正電，則小球通過最低點時，懸線對小球的拉力多大？

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力方向與其運動方向有關，所以小球經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有兩種，通過發散性思維，在分析時畫出從A點擺到C點時以及從B點回到C點時小球的受力情況（如圖2甲、乙所示），從而得出小球在最低點時，拉力的兩種情況。

三、速度大小的不確定造成多解

運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的大小與其速度大小有關，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子在磁場中初速度的大小，這時解題者應當考慮初速度大小的不確定性造成的初始時刻洛倫茲力的大小存在多種情況。

四、磁場方向的不確定造成多解

垂直紙面的磁場有向里和向外兩種情況，有不少試題，沒有明確題中所說的垂直紙面的磁場是向里，還是向外，這時解題者應當分別討論磁場垂直紙面向里和向外兩種情況。

五、臨界狀態的不確定性形成多解

有不少試題，臨界狀態有多種情況，這時解題者應當充分考慮臨界狀態的不確定性形成的多解。

參考文獻

[1]楊小車.巧用課堂提問訓練學生思維[J].物理教學探討，2009（11）.

[2]安青.一場激烈的思維撥河比賽[J].物理教學探討2011（14）.

注：本文作者為江蘇省教育科學“十二五”規劃課題《重點高中物理活動單的設計與應用研究》（編號：D/2011/02/435）的核心成員，主持其中一個子課題《活動單設計原則與操作方法的研究》。

（責任編輯 易志毅）

新課程改革要求著力培養學生的創新能力，近年高考中經常出現多解問題。要解答好多解問題，要求學生具有相應的發散性思維能力。帶電粒子在磁場中運動類問題是高考中常出現的問題，分析研究帶電粒子在磁場中運動的多解問題，提高考生對這類題的解題能力，提高考生的高考得分能力，對廣大高三師生而言，具有重要的意義。造成帶電粒子在磁場中運動時多解的原因主要有以下幾種：1.帶電粒子所帶電荷電性不確定造成多解；2.帶電粒子運動方向不確定造成多解；3.帶電粒子速度大小不確定造成多解；4.磁場方向不確定造成多解；5.臨界狀態不確定造成多解；6.粒子運動的周期性造成多解。

下面結合例題進行分類分析。

一、帶電粒子帶電性的不確定造成多解

圖1電荷有正有負，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子是帶正電荷，還是帶負電荷，這時解題者應當分別討論粒子帶正電荷和帶負電荷兩種情況，從而保證試題解答的完整性。

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向與其帶電性質有關，所以帶電小球第一次經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有可能不同，在分析時通過畫出第一次經過最低點時的受力示意圖，讓學生深刻理解多解的情況，拓寬學生思維的廣度和深度。

二、速度方向的不確定造成多解

速度具有方向性，有不少試題，沒有明確題中所說的研究對象的運動方向，這時解題者應當考慮帶電粒子速度方向的不確定所造成的洛倫茲力方向的多樣性，以防漏解。

變式：上題中，若小球帶正電，則小球通過最低點時，懸線對小球的拉力多大？

分析：由于運動電荷在磁場中所受洛倫茲力方向與其運動方向有關，所以小球經過最低點時，所受洛倫茲力的方向就有兩種，通過發散性思維，在分析時畫出從A點擺到C點時以及從B點回到C點時小球的受力情況（如圖2甲、乙所示），從而得出小球在最低點時，拉力的兩種情況。

三、速度大小的不確定造成多解

運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的大小與其速度大小有關，有不少試題，沒有明確題中所說的帶電粒子在磁場中初速度的大小，這時解題者應當考慮初速度大小的不確定性造成的初始時刻洛倫茲力的大小存在多種情況。

四、磁場方向的不確定造成多解

垂直紙面的磁場有向里和向外兩種情況，有不少試題，沒有明確題中所說的垂直紙面的磁場是向里，還是向外，這時解題者應當分別討論磁場垂直紙面向里和向外兩種情況。

五、臨界狀態的不確定性形成多解

有不少試題，臨界狀態有多種情況，這時解題者應當充分考慮臨界狀態的不確定性形成的多解。

參考文獻

[1]楊小車.巧用課堂提問訓練學生思維[J].物理教學探討，2009（11）.

[2]安青.一場激烈的思維撥河比賽[J].物理教學探討2011（14）.

注：本文作者為江蘇省教育科學“十二五”規劃課題《重點高中物理活動單的設計與應用研究》（編號：D/2011/02/435）的核心成員，主持其中一個子課題《活動單設計原則與操作方法的研究》。

（責任編輯 易志毅）