物理学习中电磁偏转问题探究

汪少晨

【摘 要】 电磁偏转这部分知识是高中阶段物理学习中的重难点，在高考中也占据着非常重要的地位，平时的练习中我们要注意对其规律与解题思路的理解与区分，有助于我们对电磁偏转这部分物理知识的学习掌握。本文针对电偏转问题与磁偏转问题展开讨论，希望能对广大高中同学的物理学习带来一定的参考价值。

【关键词】 物理学习；电磁偏转；问题探究

所谓磁偏转是由于带电粒子受到洛伦兹力的影响，改变了在磁场中的运动轨迹；而电偏转则是带电粒子受到了电场力的影响，致使在电场中的运动轨迹发生了改变。虽然两者都有运动轨迹转变这样的状况发生，但是其性质却并不相同。我们在学习过程中，要注意区分。

一、对电偏转问题的探究

在对高中物理中的电偏转问题进行学习的过程中，所研究的主要对象为粒子的运动轨迹与电偏转规律。想要使带电粒子在电场中的运动轨迹与规律更加的具象化，我们可以在两块平行金属板间施加一个固定电压U，金属板的长度是l，然后将一个电荷量q质量m的正电荷粒子，以v0速度平行射入金属板之间，当这枚粒子在飞出此电场时，测出了这枚粒子在金属板的垂直方向距离发生了一定偏移，偏移的长度是y，其速度变成v，初始速度与射出时的速度成夹角，此角就是电偏转中的偏转角。我们通过分析可以得出，粒子在射入电场时，做的是抛物线的运动，根据对该运动方式的分解我们可以了解到，与金属板平行的运动为迅速直线运动，而在垂直方向则成匀加速直线运动。带电粒子会于均匀电场中发生偏转，在对该问题进行探究的过程中，应当考虑到那些比较重要的物理量，明确其与电偏转的关系。此外，我们在进行电偏转问题的探究过程中，需要用到一些较为重要的物理公式：

例：如下图所示，带电粒子P带的电荷量是带电粒子Q的三倍，这两个带电粒子以相同的速度V0从同一个位置出发，从和电场垂直的方向射入到了均强电场之中，打在了M与N这两个点上，假如MO=NM，那么请问P与Q的质量比是（ ）

A.3：4 B.4：3 C.3：2 D.2：3

这道题考察的内容主要是对于带电粒子在电场运用方面知识的掌握程度。

案例分析：第一点需要考虑带电粒子在电场中平衡方面的问题：带电粒子如果在电场中进行迅速直线运动或者静止状态的情况下，那么就可以判断该带电粒子在电场中是平衡的。我们假设均强电场两处极板之间的电压是U，两板之间的距离是d，那么： 有 。第二点需要注意的是带电粒子在电场中存在的加速问题：带电粒子在电场加速的过程中，如果不考虑带电粒子的重力，那么电场力对粒子所做的功和带电粒子动能的增加量相等。

二、对磁偏转问题的探究

我们在进行高中物理的磁偏转知识的学习过程中，粒子的运动轨迹与磁偏转规律是其主要研究方向。想要更加具象化的研究带电粒子在磁场中运动的轨迹与规律，将一个带电粒子以初速度v垂直射入一个强度B的均匀磁场之中，此粒子的质量是m，电荷量是q，并且带着正电荷，其在磁场中会受到洛伦兹力的影响，该作用力促使这个带电粒子在该匀速磁场中进行匀速圆周运动，而且具有一个进行此运动的向心力。经过实验的研究我们可以看出，该粒子在磁场中的运动轨迹是圆弧的状态。假若此带电粒子在垂直方向上的偏移距离是y，l是其在水平方向上的位移距离，是该粒子磁偏转的角度值，r使其圆弧轨迹的半径，T是其形成轨迹圆的时间周期，并且角速度是ω，带电粒子完成圆弧轨迹的时间长为t，根据探究与总结我们能够得出，上述物理量在带电粒子进行磁偏转的过程中，发生的关系可以用以下的公式来表示：

在这些公式之中，θ运用弧度制来表示，通过这些物理量我们能够有效的计算出该带电粒子在磁场中所具备的动能，可以用这样的公式进行表示：mv=qBr，从而可以计算出该粒子所具备的动能为： 。

除此之外，还应当对这些相关物理量之间的联系进行探究，并且还和圆的知识概念有关。因此，想要能够快速地处理有关磁偏转的问题，我们还应当加深对相关几何知识与概念的学习。我们应当运用有效的解题思路和方法，通过在草稿纸上绘画的形式来分析磁场中的带电粒子的运行轨迹，并且结合其具体的运动轨迹总结出所要使用到的物理量，比如在上述式子中用到的轨迹半径等物理量。我们在绘画运动轨迹的过程中，只知道轨迹中的两个点以及其中的一个点的方向，我们可以先将连接已经知道的两个点，并且对其做出垂线，从而将它与速度方向的交点有效的找了出来，然后我们可以以这一个交点为圆心画出一个圆，这两点都处于圆上，这个圆就是带电粒子在磁场中运行的轨迹。

总而言之，对我们高中生而言，点磁偏转相关的问题是极其重要的物理内容，而且相关知识点在学习的过程中极容易混淆，非常难以掌握。所以，我们必须对点磁偏转的问题进行深入地研究与分析，对知识点进行归纳总结，这样我们就能够更好地掌握这方面的知识，为我们解决这部分问题奠定有力的基础。

【参考文献】

[1]王怡寧.浅谈高中物理中的电磁偏转问题[J].科学大众（科学教育），2017.（01）：26.

[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），2017，（06）：17.

[3]李宏伟，郭效良.例析电磁偏转的几种情形[J].试题与研究，2016.（31）：13-15.