带电粒子在磁场中运动多解问题归类分析

带电粒子在磁场中运动多解问题归类分析
作者：刘德华
来源：《中学教学参考·理科版》2014年第05期
新课程改革要求着力培养学生的创新能力，近年高考中经常出现多解问题。

要解答好多解问题，要求学生具有相应的发散性思维能力。

带电粒子在磁场中运动类问题是高考中常出现的问题，分析研究带电粒子在磁场中运动的多解问题，提高考生对这类题的解题能力，提高考生的高考得分能力，对广大高三师生而言，具有重要的意义。

造成带电粒子在磁场中运动时多解的原因主要有以下几种：1.带电粒子所带电荷电性不确定造成多解；2.带电粒子运动方向不确定造成多解；3.带电粒子速度大小不确定造成多解；4.磁场方向不确定造成多解；5.临界状态不确定造成多解；6.粒子运动的周期性造成多解。

下面结合例题进行分类分析。

一、带电粒子带电性的不确定造成多解
图1电荷有正有负，有不少试题，没有明确题中所说的带电粒子是带正电荷，还是带负电荷，这时解题者应当分别讨论粒子带正电荷和带负电荷两种情况，从而保证试题解答的完整性。

分析：由于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向与其带电性质有关，所以带电小球第一次经过最低点时，所受洛伦兹力的方向就有可能不同，在分析时通过画出第一次经过最低点时的受力示意图，让学生深刻理解多解的情况，拓宽学生思维的广度和深度。

二、速度方向的不确定造成多解
速度具有方向性，有不少试题，没有明确题中所说的研究对象的运动方向，这时解题者应当考虑带电粒子速度方向的不确定所造成的洛伦兹力方向的多样性，以防漏解。

变式：上题中，若小球带正电，则小球通过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
分析：由于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力方向与其运动方向有关，所以小球经过最低点时，所受洛伦兹力的方向就有两种，通过发散性思维，在分析时画出从A点摆到C点时以及从B点回到C点时小球的受力情况（如图2甲、乙所示），从而得出小球在最低点时，拉力的两种情况。

三、速度大小的不确定造成多解
运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小与其速度大小有关，有不少试题，没有明确题中所说的带电粒子在磁场中初速度的大小，这时解题者应当考虑初速度大小的不确定性造成的初始时刻洛伦兹力的大小存在多种情况。

四、磁场方向的不确定造成多解
垂直纸面的磁场有向里和向外两种情况，有不少试题，没有明确题中所说的垂直纸面的磁场是向里，还是向外，这时解题者应当分别讨论磁场垂直纸面向里和向外两种情况。

五、临界状态的不确定性形成多解
有不少试题，临界状态有多种情况，这时解题者应当充分考虑临界状态的不确定性形成的多解。

参考文献
[1]杨小车.巧用课堂提问训练学生思维[J].物理教学探讨，2009（11）.
[2]安青.一场激烈的思维拨河比赛[J].物理教学探讨2011（14）.
注：本文作者为江苏省教育科学“十二五”规划课题《重点高中物理活动单的设计与应用研究》（编号：D/2011/02/435）的核心成员，主持其中一个子课题《活动单设计原则与操作方法的研究》。

（责任编辑易志毅）。