江明隆 湖北省武漢市第二十九中學(xué)
解決電磁場(chǎng)中的粒子運(yùn)動(dòng)問題的過程中,對(duì)作為高中學(xué)生的我們的思維能力以及有關(guān)物理知識(shí)的使用能力要求很高。作為高中學(xué)生,首先需要遵循以下需要注意的問題,做好問題解決思路的調(diào)整,盡快尋找到問題處理的核心,達(dá)到提高問題解決效率的目的。
第一,需要以實(shí)際問題進(jìn)行綜合研究與分析,標(biāo)明粒子帶正電與負(fù)電的情況,這也是評(píng)斷粒子受力方向的關(guān)鍵因素。第二,假如不對(duì)粒子的重力因素進(jìn)行思考,那么粒子僅僅在電磁場(chǎng)區(qū)域中受力的作用。第三,增加對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)速度和場(chǎng)的方向的關(guān)注力度,與此同時(shí),入射角度的差異性也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生不同。第四,電場(chǎng)能就粒子的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行變化,可是磁場(chǎng)僅僅能就粒子的速度方向進(jìn)行變化。第五,如果問題里面明確規(guī)定就粒子的重力進(jìn)行思考的時(shí)候,需要結(jié)合物理中力學(xué)有關(guān)知識(shí)對(duì)問題進(jìn)行綜合處理。
當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,有方向,同時(shí)方向因素對(duì)問題的解決有巨大的影響。一些帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題之中,就磁感應(yīng)強(qiáng)度的高低展開說明,卻并未確定磁場(chǎng)的具體方向,當(dāng)對(duì)這一問題進(jìn)行處理的過程中就會(huì)產(chǎn)生多解的現(xiàn)象。
打個(gè)比方,在XOy平面中有很多電子,其質(zhì)量是m,電量是e,由坐標(biāo)原點(diǎn)O持續(xù)以相等大小的速度V0圍繞不一樣的方向射入第一象限?,F(xiàn)在,加上一個(gè)垂直在XOy平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度是B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),規(guī)定這部分電子穿越這一磁場(chǎng)以后均可以平行在X軸,朝著X軸正方向運(yùn)動(dòng),請(qǐng)計(jì)算出負(fù)荷條件的磁場(chǎng)最小面積是多少?
解析:電子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡為圓弧,并且不一樣的方向射出的電子圓形軌跡半徑等同,也就是:r=mv0/Be,假設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域很大,畫出一切可能的軌跡,則其中圓O1與O2是圓點(diǎn)射出,通過第一象限的一切圓中的最小與最大位置的兩個(gè)圓。假設(shè)要讓電子飛出磁場(chǎng)的過程中平行在X軸,這部分圓的最高點(diǎn)就是區(qū)域的下邊界,可以根據(jù)幾何知識(shí)進(jìn)行證明。下邊界是圓弧,把這部分圓心連線向上平移一段長度是r=mv0/Be的距離,圓O2的y軸正方向半個(gè)圓就是磁場(chǎng)上邊界,兩個(gè)邊界相互間圖形的面積就是磁場(chǎng)的區(qū)域面積:
粒子在進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí),其本身假設(shè)處在平衡的狀態(tài)之中,粒子受到的合外力在該種狀況下,一定等于0。假設(shè)帶電例子開始做變速直線運(yùn)動(dòng),則粒子在此種情況下,其本身受到的合外力就不是0,同時(shí)會(huì)與初始速度方向在相同的直線上。[2]
舉個(gè)例子及:在制作納米薄膜裝置的工作電極可簡化成真空里面距離是d的兩平行極板,加在極板A與B之間的電業(yè)UAB進(jìn)行周期性改變,在這之中,正向電壓是U0,反向電壓是-Ku0,此時(shí)K大于1,電壓變化周期就是2T。當(dāng)t等于0,極板B周圍的電子自身質(zhì)量就是m。電荷量是e,受到電場(chǎng)影響,其本身從初始的靜止?fàn)顟B(tài)變成運(yùn)動(dòng)狀態(tài),假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中,電子并未碰到極板A,那么不需要思考重力因素。假設(shè)k等于,規(guī)定在0到2T時(shí)間中,電子不可以達(dá)到極板A,計(jì)算在此種情況下,d需要滿足哪些條件。
作為高中生,在進(jìn)行物理知識(shí)學(xué)習(xí)的過程中,需要意識(shí)到電磁學(xué)對(duì)提升解題效率是非常重要的,并且對(duì)電磁學(xué)中所關(guān)系到的粒子運(yùn)動(dòng)問題展開進(jìn)一步探索和分析,按照問題所給出的條件以及問題進(jìn)行區(qū)分。同時(shí)制定出有效的舉措,在解答問題的過程中靈活使用。除此以外,還需要增強(qiáng)對(duì)電磁場(chǎng)粒子運(yùn)動(dòng)問題題型的訓(xùn)練,提高自己的解題精確性。
[1]陳子謙.高中物理教學(xué)中帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的論述[J].中國高新區(qū),2018(01):115.
[2]周澤立.論述帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題[J].數(shù)理化解題研究,2016(34):66.