淺談帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題

馬素貞

從近年高考試題看，電磁場知識是歷年高考試題中考點分布的重點區(qū)域，預(yù)計2014年高考占分比例仍在25%左右，計算題一般考查綜合運用能力，知識覆蓋面廣，綜合性強，多為綜合場中帶電粒子的運動問題。

一、三種場力的特點

1.重力的大小為mg，方向豎直向下，重力做功與路徑無關(guān)，其數(shù)值除與帶電粒子的質(zhì)量有關(guān)外，還與初、末位置的高度差有關(guān)。

2.電場力的大小為qE，方向與電場強度E及帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)有關(guān)，電場力做功與路徑無關(guān)，其數(shù)值除與帶電粒子的電荷量有關(guān)外，還與初、末位置的電勢差有關(guān)。

3.洛倫茲力的大小跟速度與磁場方向的夾角有關(guān)，當(dāng)帶電粒子的速度與磁場方向平行時，f=0；當(dāng)帶電粒子的速度與磁場方向垂直時，f=qvB；洛倫茲力的方向垂直于速度v和磁感應(yīng)強度B所決定的平面，無論帶電粒子做什么運動，洛倫茲力都不做功。

二、解題方法及關(guān)鍵

1.尋找突破口（程序法：順藤摸瓜；逆向思維法：反其道而行之；中間處理法：打蛇要打七寸，處理帶電粒子在電場、磁場中的運動，還應(yīng)畫好示意圖，在畫圖的基礎(chǔ)上特別注意運用幾何知識尋找關(guān)系，特別要注意訓(xùn)練“三維”圖的識別.）

2.正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提

（1）帶電粒子在復(fù)合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度，因此，應(yīng)把帶電粒子的運動情況和受力情況結(jié)合起來進行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，做勻速直線運動（如，速度選擇器）。

（2）當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動。

（3）當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，且與初速度方向不在一條直線上時，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子的運動軌跡既不是圓弧，又不是拋物線。

3.靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵

（1）當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速運動時，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解。

（2）當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時，往往應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解。

（3）當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻變速曲線運動時，應(yīng)選用動能定理或能量守恒定律列方程求解。

說明：由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜，運動情況多變，應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語為突破口。

綜上所述，我們在解題時，應(yīng)根據(jù)題目情景正確地進行受力分析和過程分析，建立正確的運動模型，依據(jù)各運動過程的特點選擇不同的解決方法，從而正確解題。

（作者單位 青海省湟源縣二中）

編輯 王團蘭