电磁场中带电体运动问题的分类和简化VIP免费

电磁场中带电体运动问题的分类和简化如皋中学吴天明带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高，难度大，纵观十多年来的高考，磁场这部分每年至少一题，且以考查洛仑兹力为多见，因而在复习中必须加强对与该知识点有关联的题目的解题训练，并掌握解决该类题目的方法，这对在高考中区得优异成绩至关重要。带电粒子在复合场中的运动的命题，情景新颖、数理结合、联系实际是高考命题的特点。集中融合力学、电磁学等知识其特点构思新颖、综合性强，突出考查考生对物理过程和运动规律的综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及空间想象能力.经常通过变换过程情景、翻新陈题面貌、突出动态变化的手法结合社会、生产、科技实际来着重考查综合分析能力、知识迁移和创新应用能力。当然要正确、迅速解答带电粒子在复合场内运动类问题，首先必须弄清物理情境，即在头脑中再现客观事物的运动全过程，对问题的情境原型进行具体抽象.从而建立起正确、清晰的物理情境.其二，考生应对物理知识有全面深入的理解.其三，熟练掌握运用数学知识是考生顺利解决物理问题的有效手段.这里所说的复合场是指重力场、电场、磁场并存的复合场，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处就是多了电场力和磁场力，其思路、方法与解题步骤相同，因此在利用力学的三大观点（动力学、能量、动量）分析的过程中，还要注意：（1）洛伦兹力永远与速度垂直、不做功，但洛仑兹力的变化与否将间接影响到重力与电场力等力的做功情况。（2）重力、电场力做功与路径无关，只由初末位置决定，当重力、电场力做功不为零时，粒子动能变化.因而洛伦兹力也随速率的变化而变化，洛伦兹力的变化导致了所受合外力变化，从而引起加速度变化，使粒子做变加速运动.处理这类综合题，应把握以下几点：(1)熟悉电场力、磁场力大小的计算和方向的判别；(2)熟悉带电粒子在匀强电场和匀强磁场里的基本运动，如加速、偏转、匀速圆周运动等；(3)通过详细地分析带电体运动的全部物理过程，找出与此过程相应的受力情况及物理规律，遇到临界情况或极值情况，则要全力找出出现此情况的条件；(4)在“力学问题”中，主要应用牛顿运动定律结合运动学公式、动能定理、动量定理和动量守恒定律等规律来处理；(5)对于带电体的复杂运动可通过运动合成的观点将其分解为正交的两个较为简单的运动来处理。带电粒子在电磁场中运动问题可以分为以下几类：（1）带电粒子在复合场中的直线运动：自由的带电粒子（无轨道约束）在匀强电场、匀强磁场和重力场中作直线运动应是匀速直线运动，除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛仑兹力。这是因为重力和电场粒都是恒力，若它们的合力不能与洛仑兹力平衡，则带电粒子速度的大小和方向将会发生改变，就不能作直线运动。（2）近代物理的几个实验：速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应、磁强计、电磁流量计。最基本的最典型的应是速度选择器。（3）带电粒子在复合场中有轨道约束下的运动：这种在轨道约束下带电粒子的运动，除了受弹力和摩擦力的作用。还会受到轨道的重力电场力和洛仑兹力外此时，带电粒子运动中加速度、速度的变化情形可根据这些力的性质用力学知识加以分析、讨论。（4）带电粒子在复合场中的曲线运动。除非典型的运动外，这类问题变化多端可优先考虑用能量的观点（动能定理）动量的观点来分析处理。具体举例如下：［例1］何为速度选择器，其工作原理如何，并列举几个物理模型与速度选择器相似的应用实例。【解析】如图所示，带电粒子垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场的复合场空间，所受电场力和洛仑兹力方向相反，大小相等。即Eq＝Bqv所以①凡是符合①式的粒子顺利通过场区从O2孔出射，凡是不符合①式的粒子均不能从O2孔出射，即将速度的粒子选中。类似的还有质谱仪：如图所示，经速度选择器选中的速度相等、质量不等的粒子经180°磁场偏转后由于半径的不等而区分开。磁流体发电机：如图所示，等离子喷入磁场区域，磁场区域中有两块金属板a和b，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到a、b板产生电势差，最大电势差可达Bdv（B为磁感应强度，d为两板间距，v为喷射速度）...