論高中物理中的電磁偏轉問題

丁澤超

(安徽省宣城中學 242000)

靜電場及磁場是高中物理知識學習的重點，也是考試中涉及的重點內容，一般情況下，考察學生帶電粒子在靜電場及磁場中的運動情況解析能力，對應的物理知識是電偏轉及磁偏轉內容.多數物理題目考察對象為帶電粒子，兩種偏轉知識具有相似度，導致學生在解題過程中無法找到解題關鍵點，發生題目內容混淆問題，容易在解題時失分.一般情況下，兩種偏轉在物理規律及運動軌跡等方面存在一定差異，學生還需進行系統對比與分析，才能找到差異所在，明確解題思路，進一步提升解題準確性及解題效率.

一、電偏轉問題

在高中物理學習過程中，電偏轉內容主要是研究帶電粒子運動軌跡及電偏轉規律，為有效讓學生掌握粒子運動軌跡及電偏轉規律，可通過兩個平行金屬板及固定電壓展開實驗，比如，金屬板的長度為l，電壓值為U，將具有正電荷及電荷量為q、質量為m的粒子處于金屬板間運動，其運動速度為v0，平行射入.粒子脫離靜電場區域時，飛行速度為v，處于金屬板垂直方向偏移距離為y，初始速度與飛出速度呈夾角，利用θ表示，該夾角便是電偏轉后的偏轉角.粒子進入電場后，在電場中呈現拋物線運動，對該運動方式進行分解，垂直金屬板方向做勻加速直線運動，平行金屬板運動方向則是勻速直線運動.帶電粒子在電場中會發生偏轉，在解題過程中，可先對物理量進行思考，并獲得處理物理量的對應公式.在思考電偏轉問題時，飛出速度v是重要條件，尤其是帶電粒子在射出電場后速度延長線經過電場中心點.對此，還需對高中物理電偏轉物理量關系進行分析，假設帶電粒子射出電場區域的速度為v，電場與帶電粒子速度反向延長線中心點是O1，帶電粒子在運動過程中，射出電場區域時與該點位置水平方向距離為x，那么x的計算公式便是：

二、磁偏轉問題

高中物理磁偏轉問題在學習過程中，需認識到受力特點，質量m，電荷量q粒子在速度v0垂直進入勻強磁場中，感應磁場強度為B，受到洛侖磁力影響，獲得F=BqV0，F方向一直與速度方向垂直，F只能夠讓粒子運動速度方向發生變化，速度方向變化會導致F方向發生變化.基礎運動規律為，運動方向是持續變化的，若粒子在運動過程中，根據運動軌跡可分析圓的半徑與周期.比如，在一個半徑為R的絕緣筒中，順著軸線方向勻強磁場中，磁場方向與紙面垂直向內，勻強磁場感應強度用B表示，圓筒磁場中邊界是彈性材料.質量為m、電荷量為q的正離子在速度作用下順著小孔M進入筒中，速度與半徑θ是呈現30°夾角，與磁場方向垂直.離子與筒壁在接觸后并未發生能量損失，若選擇適當的進入速度，離子自M孔進入，那么離子速度多大，能夠最短時間返回M孔？若離子與筒壁產生兩次接觸后自M孔射出，離子運動速率為多少？離子進入圓筒后返回M孔需要的時間是多少？

又比如，一個帶電粒子進入勻強磁場，帶電粒子在洛侖茲力下，發生運行偏轉及磁偏轉現象.帶電粒子垂直進入均勻磁場后，速度為v，磁感應強度為B，可忽視重力影響，帶電粒子在洛侖茲力作用下，展開勻速圓周運動，運動軌跡為圓弧.在運動過程中，帶電粒子偏移量為y，水平位移距離是1，偏移角度為θ，周期為T，半徑為r，角速度為ω，運動時間為t，各個物理量關系可通過以下關系表述：qvB=mv2/r=mω2r=m(2π/T)2r；r=mv/qB；ω=v/r=qB/m；t=Tθ/2π=θm/qB；T=2πr/v=2πm/qB.磁偏轉實際問題解決過程并不復雜，學生在解答問題過程中往往綜合思考圓形平面幾何問題，導致解題難度增加.在實際解決磁偏轉問題時，還需根據軌跡，找到運動規律，提升做題準確率.軌跡確定后，找到帶電粒子圓周運動半徑及圓心，可分為兩種類型，分別是給出軌跡位置及方向，此情況下，連接兩點做垂線，從而確定圓心.題目給出粒子運動軌跡一點位置后，找到兩點速度方向.此情況下，可通過角平分線交點方式，確定圓心，明確軌道半徑與線速度關系，圓心角與已知角關系，通過三角函數關系也能夠解答磁偏轉問題.

高中生物理知識學習過程中，電磁偏轉問題一直是重點物理內容，在學習過程中學生容易將知識混淆.對此，在教學過程中針對電磁偏轉問題還需深度分析，對知識點進行總結歸納，從而讓學生順利掌握電磁偏轉問題知識，有效解答問題的同時，為學生順利學習物理知識奠定堅實的基礎.