谈高中物理的电磁偏转问题
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摘要：电磁偏转作为高中物理重点内容，在高考考试中占据较大的比重，如不能较好的区别、掌握两种问题的解题思路和规律，易出现知识点混淆，导致丢分。因此，针对电偏转和磁偏转问题的差异进行深入探讨，具有其相应的现实意义。
关键词：高中物理；静电场；磁场；
粒子运动问题静电场和磁场相关内容是高中物理的考试重点，通常以探讨带电粒子在静电场或磁场中运动轨迹的形式出现，分别对应电偏转和磁偏转相关教学内容的应用。由于讨论对象均为带电粒子，且两种偏转在形式上具有较高的相似度，如在实际解题过程中，不能较好的掌握两种运动的一般规律及相应的解题思路，易出现知识点混淆问题导致丢分。事实上，两种偏转在物理规律、运动轨迹等方面存在较为明显的差异，只要细致、系统地对比其差异，即可有效提高该部分内容的解题效率和准确性。
一、电偏转已知有一匀强电场，现有一带电粒子垂直射入该电场，带电粒子会在电场力的作用下，发生运行偏转，即电偏转，具体过程如图一所示。图中有两长为
l、间距为d的平行金属板，两金属板带有稳定电压U。有一带电粒子，带电量为+q，质量为m，从两金属板中间以初速度v0平行于金属板射入，射出时在垂直板面方向发生偏移，距离y，偏转角为θ。对于带电粒子在匀强电场中的运动，可类比平抛运动进行讨论，水平方向做匀速直线运动，竖直方向在电场力（等同于重力）作用下做匀加速运动，其运动轨迹为抛物线，各点速度符合三角函数关系。通过分析带电粒子在匀强电场中的运动特性，可进一步总结以下两点结论：
1.对于不同初速度进入同一运强电场的带电粒子，其偏转角不同，初速度相对较大的带电粒子，偏转角相对较小；
2.带电粒子本身质量及带电量并不会影响其偏转距离及偏转角，偏转距离和偏转角仅受偏转电场及加速电场影响。应用带电粒子的以上特性，可进一步制成示波器等设备。在实际解决电偏转物理问题时，通常按照以下步骤进行：1.对带电粒子进行受力分析，尤其注意电场力变化情况；2.分析带电粒子初始运动状态及相关基础条件，进一步明确粒子运动状态和轨迹；
3.合理建立物理模型，如题目给出相应的模型，合理利用模型优势理解题意；
4.联系物体运动规律及其他一般规律，找出已知物理量和求量间的关系，建立方程组，最终求取答案。例某一带电粒子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，随后进入电势差为U2的带电平行板电场中，进入方向与极板平行，整个系统忽略重力影响，在保障带电粒子可以射出平行板区域前提下，肯定可以使其偏转角增大的是（）A.U1变大、U2变大；B.U1变小、U2变小；C.U1变大、U2变小；D.U1变小、U2变大；本题是考核对于电压与偏转角关系的例题，首先分析带电粒子受力情况，忽略重力，即仅受电场力作用，初速度mv02/2，结合动能定理可得eU1=mv02/2，进而可知tanθ=eU2l/mdmv02,因此本题选D
二、磁偏转已知有一匀强磁场，现有一带电粒子垂直射入该磁场，带电粒子会在洛伦兹力的作用下，发生运行偏转，即磁偏转，具体过程如图二所示。
当带电粒子（带电量为+q，质量为m）垂直进入匀强磁场，进入速度为v，磁场强度为B，忽略重力影响，则有带电粒子在洛伦兹力作用下，进行匀速圆周运动，该段运动的轨迹为圆弧。图二带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹示意图假设这一运动过程中带电粒子实际偏移量为y、水平位移距离为l、偏转角为θ、周期为T、半径记为r、角速度记为w，运动时间记为t，则各物理量满足下述关系：qvB=mv2/r=mw2r=m(2π/T)2rr=mv/qBw=v/r=qB/mt=Tθ/2π=θm/qBT=2πr/v=2πn/qB磁偏转相关问题实际分析过程并不复杂，但综合考察做题者对于圆形平面几何知识的掌握，导致做题难度的提升。在实际解决磁偏转问题时，可依照确定轨迹、寻找联系、结合规律的步骤进行例题分析，以提高做题效率和准确度。确定轨迹是指结合题意，确定带电粒子圆周运动的半径和圆心，常见例题类型包含以下两种：
1.提出给出轨迹中任意两点位置，及一点的方向。这种情况，可通过连接两点作中垂线的办法确定圆心；
2.题目给出粒子运动轨迹上一点位置，和两点速度方向。这种情况，可通过作角平分线找交点的方式，确定圆心；寻找联系主要包含三部分内容，分别是轨道半径与线速度的关系、圆心角与已知角间的联系、以及周期与时间的关系，不同的物理量间的联系特征较为明显，如轨道半径与线速度的联系，通常表示为某种三角函数关系，借助特殊的平面位置构成直角三角形联系，将两个物理量联系起来。再比如圆心角与已知角之间的联系通常表现为相等或互补等，掌握这些联系即可快速完成题意分析；磁偏转问题相关解题思路、过程具有较为鲜明的特点，结合特点解题，可有效提高解题速率和准确率。综上所述，电偏转和磁偏转问题，虽然在形式存在一定的相似性，但其运动本质不同，只要仔细审题，结合不同问题的解题要点，就可以有效提高相关问题的解题速率和准确率
参考文献：
[1]黄孝国.浅谈高中物理中的电磁偏转问题[J]中学物理（高中版）,2014(04)
[2]吕占群.高中物理中电磁偏转问题的思考[J]中学生数理化（尝试创新版）,2014(06)
[3]吴思远.高中物理的电磁偏转探讨[J]大科技,2015(03)浅谈高中物理中的电磁偏转问题王怡宁（天津市武清区黄花店中学，天津市301708）
作者：王怡宁 单位：武清区黄花店中学
