物理高考與競賽中帶電質點在復合場中做曲線運動問題解析思路

沈金賢

【摘 要】自古以來，考試在我國教育體制中占據著重要地位，古有科舉考試，今有中考、高考以及成人考試等。高考在一定程度上，對人的一生起著決定性作用。物理作為重要學科之一，對高考有重要影響。本文旨在通過對物理高考與競賽中帶電質點在復合場中做曲線運動問題解析進行探究，進而提出該類題型解題思路。

【關鍵詞】物理 高考 競賽 帶電質點在復合場中做曲線運動 問題解析

近年來，我國各地有關教育部門紛紛開展了物理競賽相關活動，旨在通過物理競賽來豐富學校的教學內容，拓展學生思維能力，幫助學生建立積極的思維模式。特別是近年來在高考中也存在物理競賽的一些題目類型，這在一定程度上為學生順利通過高考奠定了基礎。

一、帶電質點在復合場中做曲線運動所涉及的基本要點

在物理學科中，將復雜的問題進行深度剖析、分解為簡單的問題是物理解題思路的核心，以帶電質點在復合場中做曲線運動為例，無論在高考還是物理競賽中，無論題型設計有多復雜，歸根結底是對基本理論的深度思考。具體如下：

1.帶電質點在復合場中做曲線運動的本質

帶電質點在復合場中做曲線運動其本質屬于力學問題，帶電質點的受力情況、運動曲線均比較復雜，通過對力學的基本規律對此類問題進行解決，是帶電質點在復合場中做曲線運動題型的關鍵所在。在具體分析帶電質點在復合場中的受力情況時，要注意以下兩點：

第一，帶電質點本身無論是否存在運動，其在重力場所受到的重力以及在勻強電場中所受到的電場力，都屬于恒力。帶電質點所做的功與運動的路徑沒有任何關系，只與其開始位置和結尾位置在重力場之中的高度位置差或者在電場位置的電勢差有關。

第二，帶電質點是否會受到洛倫茲力只取決于其在磁場中進行運動，并且帶電質點的運行速度和磁場不平行時才會受力。受力的方向始終與力的運行速度相垂直，力的大小因速度的改變而改變。

2.帶電質點在復合場中的運動的基本模型

對帶電質點在復合場中做曲線運動問題的解析，關鍵在于對帶電質點在復合場中的常見的兩種運動基本模型進行分析，具體如下：

帶電質點在復合場中做勻速圓周運動：通常情況下，帶電質點在復合場中的運動均為直線運動，但是在受洛倫茲力向心力的基礎上，當帶電質點在電場中的電場力以及重力兩者相平衡時，此時，帶電質點在復合場中做勻速圓周運動。

帶電質點在復合場中做較為復雜的曲線運動：當帶電質點在復合場中所受電場力、重力等不斷變化與質點速度不再同一直線時，帶電質點在復合場中做較為復雜的曲線運動。此時，我們在解題過程中則要考慮用能量守恒定律、觀點來進行解決問題。因此，帶電質點在復合場中做曲線運動問題的解題的關鍵在于對帶電質點在復合場中的受力情況、運動情況特點進行分析，遵循能量守恒。

二、以典型例題為例對帶電質點在復合場中做曲線運動提出問題解析思路

2010年福建考試題：如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強的偏轉電場。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為E的偏轉電場，最后打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q（q>0），速度選擇器內部存在著相互垂直的場強大小為E0的勻強電場和磁感應強度大小為B0的勻強磁場，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響。

第一，求從狹縫S2射出的離子速度V0的大小；

第二，若打在照相底片上的離子在偏轉電場中沿速度V0方向飛行的距離為X，求出X與離子質量M之間的關系式（用E0、B0、E、q、m、L表示）。

具體解題思路：首先根據物體受力狀況和運動特點把物體運動進行分類，選擇合適的物理定律來解決問題。本題考慮帶電質子在電場中的直線運動和勻速曲線運動規律，根據共點力平衡和類平拋運動的規律在解題過程中要能量守恒來解決問題。

解析過程：

（1）從速度選擇器射出的離子滿足公式為

qE0=qv0B0 ①

因此v0=

（2）在勻強偏轉電場中帶電離子做類平拋運動，因此，

X=v0t ③

L=

綜上所述，物理解題思路的培養在物理教學中起著重要的作用，一方面，教師對中學生解題思路的培養，可以有效提高學生的解題能力，以應對高考、物理競賽等相關類型的考試，為學生邁向更高層次的學府奠定基礎；另一方面，學生物理學科解題思路的培養，有助于培養學生的邏輯思維能力、分析問題、解決問題的能力，對學生日后成人有著重要的影響。因此，中學物理教學不僅要關注學生基礎知識的學習，更加要關注學生解題思路的培養與鍛煉，讓學生從根本上能夠對所學知識進行學以致用，舉一反三，實現物理學科教育的真正目的。

參考文獻

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