芻議洛倫茲力在高中物理學習中的主線作用

周 巖 趙書海

(內蒙古赤峰市松山區赤峰紅旗中學 024005)

洛侖茲力幾乎成了勻速圓周運動的代名詞，的確無論是在平時的練習模擬中還是在真槍實彈的高考試卷中，這一類試題是最常見的計算題壓軸題型，經常通過變換過程情景、翻新陳題面貌并且突出動態變化結合于科學技術社會環境實際來著重考查知識遷移能力和創新應用能力.此處命題的特點基本是考題大多是題設情景別致新穎、數學工具與物理知識相結合并且緊密聯系實際.

本文先總結了帶電粒子在勻強磁場中僅受洛倫茲力作用下的磁偏轉問題，盡可能去歸類.不足之處敬請指正.

類型一：在垂直紙面的圓形邊界的勻強磁場區域中，帶電粒子沿某一半徑方向進入磁場.常用到偏轉圓、磁場圓二者半徑構成的直角三角形關系(幾何關系)、圓心角關系及圓心角等于偏角等.

(已知圓形區域半徑為R、磁感應強度為B)

類型二：單側有無限大平直邊界的勻強磁場，帶電粒子以某一夾角進入磁場中發生偏轉：成型的規律是圓心角等于弦切角的二倍及RtΔ知識.

例2 [多選]如圖3所示，在MN上方存在勻強磁場，帶同種電荷的粒子a、b以相同的動能同時從O點射入勻強磁場中，兩粒子的入射方向與磁場邊界MN的夾角分別為30°和60°，且同時到達P點，已知OP=d，則( ).

C．a、b兩粒子的質量之比為4∶75

D．a、b兩粒子的電荷量之比為2∶15

類型三：兩側有平行相對無限大平直界面的勻強磁場，帶電粒子從磁場的某一側以一定的角度進入磁場：成型的規律是圓心角與偏轉角相等，粒子的軌跡半徑與磁場寬度構成RtΔ相聯系.

例3 如圖4所示，寬度為d的有界勻強磁場，磁感應強度為B，MM′和NN′是它的兩條邊界.現有質量為m，電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直磁場射入.要使粒子不能從邊界NN′射出，則粒子入射速率v的最大值可能是多少.

以上是我校物理學科組總結的有不同邊界的勻強磁場區域中粒子運動的一般特點.上述幾類在平時的習題中是最常見(一般還是與勻強電場相結合)的，認真記憶、分析、理解，相信對帶電粒子在勻強磁場中運動的學習是大有裨益的.更有理由相信，有了上述分析與總結，在運動觀念、模型構建、科學論證、科學推理、交流與合作等物理核心素養上會有很大的促進與提升.