淺談帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

馬素貞

從近年高考試題看，電磁場(chǎng)知識(shí)是歷年高考試題中考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)域，預(yù)計(jì)2014年高考占分比例仍在25%左右，計(jì)算題一般考查綜合運(yùn)用能力，知識(shí)覆蓋面廣，綜合性強(qiáng)，多為綜合場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

一、三種場(chǎng)力的特點(diǎn)

1.重力的大小為mg，方向豎直向下，重力做功與路徑無(wú)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(chǎng)力的大小為qE，方向與電場(chǎng)強(qiáng)度E及帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)有關(guān)，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)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(shì)差有關(guān)。

3.洛倫茲力的大小跟速度與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，f=0；當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，f=qvB；洛倫茲力的方向垂直于速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B所決定的平面，無(wú)論帶電粒子做什么運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，還應(yīng)畫好示意圖，在畫圖的基礎(chǔ)上特別注意運(yùn)用幾何知識(shí)尋找關(guān)系，特別要注意訓(xùn)練“三維”圖的識(shí)別.）

2.正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問(wèn)題的前提

（1）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)（如，速度選擇器）。

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

（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(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)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(wèn)題的關(guān)鍵

（1）當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解。

說(shuō)明：由于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)情況多變，應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語(yǔ)為突破口。

綜上所述，我們?cè)诮忸}時(shí)，應(yīng)根據(jù)題目情景正確地進(jìn)行受力分析和過(guò)程分析，建立正確的運(yùn)動(dòng)模型，依據(jù)各運(yùn)動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)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(tuán)蘭