摘要：带电粒子在磁场中的运动问题一直以来是高考和各地模拟考的热点和难点，对于学生而言之所以难是因为这类的题目往往结合运动学和复合场的知识。以其抽象的空间想象力和复杂的运动过程成了学生谈“磁”色变的主因。这里，笔者结合课堂中的教学经验，着重谈谈速度大小相同、方向不同的带电粒子源在磁场中的运动问题。
关键词：发散型带电粒子；圆形磁场；运动
一、动圆法处理粒子源的轨迹圆心和边界
首先引入这样的情景，在垂直于纸面的匀强磁场中，在某点S有一粒子源在纸平面内，朝各个方向发射速率相同的同种带电粒子(重力不计)，已知粒子的质量为m,电荷量为+q,磁感应强度为B,速度为v，如图1(a)所示。简单分析下便很快可以得出：这些粒子进入磁场后，都在做半径为的匀速圆周运动。那么这些粒子轨迹的分布具有怎样的特点呢？
这里，通过画圆的方法我们试着从几种特殊的入射角度进行探究，以纸面为平面建立水平方向和竖直方向的坐标系。分别得到沿坐标轴四个方向入射粒子的轨迹如图1(b)所示。由图大致可以得：轨迹的圆心分布在半径也为R的圆上即图1(b)中的虚线围成的圆，轨迹的边界分布在半径为2R的圆上。那么这个结论是否可靠呢？为了证实这一想法，可采取做任意入射角度的粒子轨迹，即作动圆的方法分析，最后由图1(c)可证实。有了这个结论便可以帮助我们很快处理一些常见的题型。
例1．在y>0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于xOy平面向外，原点O处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同价负离子，对于进入磁场区域的离子，它们在磁场中做圆周运动的圆心所在的轨迹可用下图给出的四个半圆中的一个来表示，正确的是( )
分析：磁场垂直xoy平面向外并位于x轴上方，离子带带负电，利用左手定则判断出离子运动方向。对于从第一象限射入的粒子，通过上述的画动圆的方法可以得到粒子轨迹的圆心分布在第二象限中，第二象限射入的粒子轨迹圆心在第三象限中，因此这里的C选项是正确的。同理粒子从第三和第四象限入射，如果有磁场的情况下，圆心分别分布在第四和第一象限上，很显然不符合题意。
拓展后可得从O点(y＞0)射出的粒子(速率相同)通过磁场后均沿+x方向平行射出，如图4(a)。同理沿+x方向平行射出的粒子(速率相同)通过磁场后汇聚在O点，如图4(b)所示。那么这两种情景我们称之为磁扩散和磁聚焦。
三、展望高考 个人感悟
实际上高考对于这一类特殊粒子源的考查早已展开，细数历次高考卷和各地模拟卷，我们多多少少可以找到一些痕迹，且出现的形式往往是计算大题。在课堂实践中为了消除学生们对于这类问题的恐惧，作为教育工作者的我们有责任也有义务化繁为简，把物理学中最美的一面展现出来，用最简洁的规律帮助学生走出题海的深渊。
(作者单位：浙江省宁波市象山县象山中学 315700)
论文作者:柴建波
论文发表刊物:《中学课程辅导●教学研究》2016年5月上
论文发表时间:2016/7/6
标签：粒子论文; 磁场论文; 象限论文; 轨迹论文; 圆心论文; 方向论文; 如图论文; 《中学课程辅导●教学研究》2016年5月上论文;