高中物理选修3-1：磁场重难点突破

一、安培力作用下导体的平衡问题

通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示。

求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路

【关键一点】

(1) 电磁学问题力学化。

(2) 立体图形平面化。

二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题

解决带电粒子在匀强磁场中的圆周运动这类问题既要用到高中物理的洛伦兹力、圆周运动的知识，又要用到数学上的几何知识。

1. 圆心的确定方法

方法一　若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力F⊥v，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图(a)；

方法二　若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)。

2. 半径的计算方法

方法一　由物理方法求：半径

方法二　由几何方法求：一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定。

3. 时间的计算方法

方法一　由圆心角求：

方法二　由弧长求：

【关键一点】

① 注意圆周运动的对称的规律。如从同一边界射入磁场，又从同一边界射出，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。

② 临界值（或极值）问题：刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子是磁场中运动的轨迹与边界相切；当速度一定时，弧长（弦长）越长，则所对应的圆心角越大，带电粒子在磁场中的运动时间也就越长。

4.带电粒子在有界匀强磁场中的运动

① 直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)

三、带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动问题本质上是一个力学问题，应遵循力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。

1．正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提，带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力以及初始状态的速度，因此要把带电粒子的受力情况和和运动情况结合起来分析。

2．灵活选择规律：

① 动力学观点：牛顿定律与运动学公式相结合，常用来解决复合场中匀变速直线运动、匀速圆周运动等。

② 动量观点：动量定理和动量守恒定律，解决“打击”“碰撞”“粘合”等问题。

③ 能量的观点：动能定理和能量的转化和守恒定律，常用于处理带电粒子在磁场中的变加速运动、复杂的曲线运动等，但要注意三力做功的特点。

【关键一点】

处理带电粒子在磁场中的运动问题应注意是否考虑带电粒子的重力。质子、α粒子、电子、离子等微观粒子一般不计重力；带电液滴、微粒、尘埃、小球一般应计重力。

四、带电粒子在电磁组合场中的运动

电场和磁场组合的问题是综合性较强的问题，也是考查的重点，所以在复习过程中，必须加以重视和突破。首先是进行好各阶段的受力分析；然后结合初速度和受力特点，进行运动分析；最后选用适当的方法进行求解。

“磁偏转”和“电偏转”的比较

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