论述带电粒子在磁场中的运动问题

周泽立●

湖南省长沙市长郡中学(410000)

论述带电粒子在磁场中的运动问题

周泽立●

湖南省长沙市长郡中学(410000)

在高中物理学习中，电场和磁场是两个重要的学习内容，两者之间有着密切的关系，基于电场和磁场的研究取得了丰硕的成果，这些成果也极大改变了人们的生活方式.因此，对同学们学习而言，要牢固掌握这方面的知识，强化磁场中带电粒子运动的研究，将洛伦兹力公式应当到实际问题解答中，从而达到既定的学习效果.

带电粒子；磁场效应；运用问题

高中物理的抽象性和逻辑性较强，我们在学习过程中往往会对高中解题产生疑惑，尤其是磁场和电场问题是最难突破的学习重点，带电粒子在磁场中运动问题是高考中常见的问题，也是我们学习中需要重点关注的地方，因此我们要灵活使用洛伦兹公式，结合圆周运动的知识学好带电粒子在磁场中运动的知识.

一、带电粒子在磁场中的受力特点分析

带电粒子在磁场中运动负荷洛伦兹运动条件，电荷对于磁场会产生相对运动，电荷的运动速度方向和磁场方向并不平行.根据洛伦兹公式我们可以得出以下结论：当电荷运动方向与磁场方向保持平行状态时，这是不会产生洛伦兹力，当电荷运动方向与磁场方向产生垂直运动，此时产生的洛伦兹力是最大的，其公式为F=qvB，通常而言，带电粒子和磁场方向都会一定的夹角，此时洛伦兹公式中要加入角度，相应的洛伦兹公式为F=qvBsinθ，在物理学习中，洛伦兹公式是最常用的解题公式之一，在磁场和电场分析中是最基本的公式.

二、带电粒子在磁场中运动问题解析

物理知识和数学知识有密切的关系，带电粒子在磁场中运动要合理运用数学知识，构建粒子运动的物理模型，从而快速建立解题方法，将洛伦兹公式应用到解题中，提高这一知识点的解题效率.

1.带电粒子在均匀磁场中的运动

带电粒子在均匀磁场中运动具有很强的规律性，其在磁场中运动问题解析要从以下几个步骤入手，首先是要确定粒子圆周运动的圆心、确定粒子运动半径，根据粒子运动半径来建立运动轨迹方程，对于圆心的确定，我们在实际解析中常用的方法有两种，一种是确定磁场方向和粒子射出磁场的方向，根据粒子运动方向通过进入点和射出点垂直方向来确定圆弧的中心，这第一点就是粒子运动轨道的圆心，第二种方法是在已知进入方向和射出点的位置，可以通过进入点作进入方向的垂线，连接进入点和射出点，作此线段的中垂线，圆弧轨道的圆心是这两条垂线的交点，再者是确定运动半径和运动时间，确定了这三个定量之后，就能够计算带电粒子在均匀磁场中的运动状况.

2.带电粒子在磁场中运动范围分析

在高中物理题目中，有一种题目是带电粒子在磁场中运动范围分析，电子进入磁场的入射速度很小，这时候电子在磁场中的运动轨迹是一条圆弧，并在同一侧的磁场中射出，当电子的运动速度变大时，相应其运动的轨迹轨道半径就会增大，如果轨道半径和磁场的边界线正好相切，此时射入到磁场中的电子不能从另一侧射出磁场.带电粒子运动速度直接决定了其运动轨迹，借助相应的几何知识就可以对带电粒子的运动速度进行求解，并得出其在磁场中运动的速度临界值，对于射出区域，只需要找到磁场的上下临界值就可以.带电粒子射入到磁场中会以不同的速度进入磁场，此时圆周运动的半径和运动速度有直接的关系，随着运动半径减小，带电粒子的运动速度会增大，因此在实际问题的求解时，我们可以采用半径缩放的方法，找到带电粒子运动的临界点轨迹，从而让找到问题解答的方法.读语言带电粒子在磁场中运动范围型问题，找到临界轨迹和临界半径是求解问题的关键所在，利用带电粒子运动的实际轨道半径可以确定粒子运动范围.

3.带电粒子圆周运动多解问题分析

我们在带电粒子圆周运动题目解答时要注意多解的问题，通常而言，多解产生的原因主要有三点，第一点是带电粒子的电性不确定会产生多解，第二种是带电粒子在不确定磁场方向的运动中产生多解，第三种是临界状态不是唯一的也会产生多解.例如在题目中，均匀磁场的第一象限内的磁场感应强度为B，质量为m，电量大小为q的带电粒子在xoy平面里经原点O射入磁场中，初速度v0与x轴夹角θ=60.当我们在计算带电粒子何时离开磁场穿越磁场运动偏转角多大时都应当注意多解的问题.带电粒子带负电，进入磁场后做匀速圆周运动，圆心为O1，粒子向x轴偏转，并从A点离开磁场.若带电粒子带正电，进入磁场后做匀速圆周运动，圆心为O2，粒子向y轴偏转，并从B点离开磁场.粒子速率一定，所以不论粒子带何种电荷，其运动轨道半径一定.只要确定粒子的运动轨迹，即可利用上述公式和数学知识求解.

综上所述，带电粒子在磁场中运动问题是最为常见的物理问题，因此我们在学习过程中，要掌握粒子运动的基本规律，正确使用洛伦兹公式，将数学公式和物理公式结合在一起分析，认真分析带电粒子在磁场中的运动轨迹，得出正确的解题思路和方法.

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[3]赵亚杰.带电粒子在非均匀磁场中的运动与磁约束的研究[J].中国西部科技，2010(18)

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1008-0333(2016)34-0066-01