論述高中物理電場和磁場結合的大題的解題技巧

湖南省瀏陽市瀏陽第一中學(410300

張雄風●

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論述高中物理電場和磁場結合的大題的解題技巧

湖南省瀏陽市瀏陽第一中學(410300

張雄風●

在高中物理的大題中，電場和磁場相結合的題目是?？碱}，其分值又相當高，如果同學們沒有掌握該類題目的解題技巧，將會在高中物理考試中失分慘重.基于此，本文將對高中物理電場和磁場結合的大題的解題技巧進行講解，首先對電場和磁場知識點進行回顧，其次分析該類題目的解題技巧，最后以一道經典例題進行分析講解.

高中物理；電場；磁場

一、電場與磁場知識點回顧

(二)帶電粒子在電場、磁場中的綜合運動問題

初速度在勻強電場中在勻強磁場中受力情況運動情況受力情況運動情況v0=0F=qE勻加速直線運動a=qE/m不受力保持靜止v0≠0同上勻變速直線運動不受力勻速直線運動同上類“平拋運動”f=qBv勻速圓周運動

在勻強電場中，帶電粒子均受到F=qE大小的力，這與初速度的大小和方向均無關，但運動情況是不盡相同的.而在勻強磁場中，受力情況要視初速度的情況而定，如初速度為0，粒子不受力且保持靜止；如初速度不為0但方向平行磁場，粒子仍不受力但做勻速直線運動；只有初速度不為0且與磁感線切割，粒子才受f=qBv大小的洛倫茲力，做勻速圓周運動.

二、電磁場大題解題技巧

(一)首要任務是受力分析

電場和磁場相結合的大題幾乎都是考察帶電粒子在電場、磁場中的運動問題.既然是運動，就必然需要進行受力分析，因此受力分析是求解這類題目的首要任務.一般而言，帶電粒子都受重力(個別題目說明不受重力的情況除外)，這是很多同學在做題目時容易粗心大意忽略掉的.然后是對帶電粒子在電場、磁場中的受力分析，通常來講，在電場中考慮的是重力和電場力，在磁場中受力情況較為復雜，要考慮是否受洛倫茲力.

(二)注意幾何數學的應用

大部分同學之所以認為這種電磁場結合的題目較難是因為這種題目還摻雜幾何數學的知識.如果帶電粒子以一定的初速度切割磁場，電磁感應下，粒子將受洛倫茲力做勻速圓周運動，有時候這個圓周運動并不完全，此時要求得圓周的半徑就需要利用幾何數學的知識.

三、電磁場經典例題分析

下面本人將以一道經典題目為例進行分析講解.

(一)經典例題

圖1

如圖1的坐標系所示，在第一、二象限內沒有電場也沒有磁場，在第三象限，有垂直x軸、方向沿y軸正方向的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場.在第四象限，有垂直y軸、方向沿x軸負方向且場強與第三象限電場場強相等的勻強電場.現在一個質量為m，電量為q的帶電質點從y軸的P1(0，h)以一定的水平初速度沿著x軸負方向射入第二象限.隨后其經過x軸上的P2(-2h，0)射入第三象限，此時正好能夠做勻速圓周運動.之后該帶電質點經過y軸的P3(0，-2h)進入第四象限.已知重力加速度為g，求：

(1)帶電質子到達P2時速度的大小和方向；

(2)第三象限的電場強度和磁感應強度大??；

(3)帶點質子在第四象限速度減為0時的坐標.

(二)答案分析

(1)一般而言，就算是這種電場與磁場相結合的大題，前面的問題都會考察與電場和磁場無關的基礎內容，即所謂的“送分題”.這道題目也是這樣，第一問考察的完全是平拋運動，根據平拋運動的分解知識就能輕松解決.解答如下：

粒子從P1點到達P2點是一個平拋運動，假設初速度為v0，運動時間為t，那么根據平拋運動的規律，水平方向：2h=v0t，垂直方向，垂直速度：vy=gt，合速度.

方向為斜向下與-x軸方向夾角45°如圖2.

圖3

(2)第二問是電場與磁場相結合題目里的?？碱}.這種題需要注意到關鍵字眼“正好做勻速圓周運動”，這表明帶點質子所受重力和電場受力相互抵消，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，由此可以列出重力與電場力相等的式子得到電場強度的大小.在求解磁感應強度大小時，除了運用半徑公式，還要結合題目要求再列出一個有關半徑的等式，如這道題中就是在△OP1P2中運用勾股定理列出等式.如圖3.

mg=qE

圖4

(3)第三問考察的是帶電質子在電場中的運動.做電場與磁場相結合的大題時受力分析是首要的，此問中經過受力分析得知帶電質子將在P3沿切線進入第四象限，受力大小是重力和電場力的合力，由此可以列出受力等式求解合力大小.再根據牛頓第二定律求解加速度，最后就是選用合適的運動公式求解距離，這里顯然用v2-0=2aS比較方便，從而求解出速度減為0時帶點質子的坐標.如圖4.

F=ma

v2-0=2aS

坐標(-h,-h)

綜上所述，電場與磁場相結合的大題是物理學習過程中的重點，亦是難點，可以說跨越了它離優異的物理成績就更近了一步.所以在做這種大題時，一定要掌握好這種題目的解題技巧，并且要做足夠量的習題去鞏固熟悉，這樣才能真正征服這類題目.

[1]高財遠.淺談高中物理中的靜電場和磁場[J].新課程·下旬，2015(2)

[2]王后雄.600分專題高中物理電場和磁場[M].中國青年出版社，2015

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1008-0333(2016)31-0074-02