例析有界磁场中的对称特性

带电粒子在有界匀强磁场中的运动是高中物理的难点,也是历年高考的重点和热点.带电粒子在磁场中的运动轨迹是圆周(或圆弧).圆是中心对称图形,因而,充分利用带电粒子运动轨迹的对称性解决此类问题,往往会收到事半功倍的效果.现将带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动的对称特性总结     

用等圆相交对称性解磁场轨迹问题

带电粒在磁场中的轨迹问题,其本质是平面几何知识与物理知识的综合应用．由于这类问题灵活多变,最能体现学生数理结合的综合应用能力,历年来为高考命题者所青睐．带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是圆弧,离不开圆的几何知识．当磁场区域受圆形边界约束时,轨迹问题实际上是二圆相交问题．利用等圆相交的对称性特点,可以快速、简洁地求解带电粒子在磁场中运动的轨迹问题．     

从“ 两个半径的大小关系”入手分析 带电粒子在圆形磁场中的运动

带电粒子在磁场中的运动涉及到的物理知识和方法较多, 学生在运动情境的再现和几何关系的寻找上 更是感到非常困难. 这其中尤其以圆形磁场中的运动问题较难, 涉及到两个圆及圆与边的复杂的关系, 对粒子运动 的约束条件较为隐蔽, 此类问题学生感到无从下手. 本文从圆形磁场区域半径R和带电粒子轨迹半径r的大小关系 入手, 详细梳理了粒子在圆形磁场区域中运动的特点, 并在解决两个难解例题中加以了应用     

带电粒子在磁场中运动规律的可视化研究

针对带电粒子在磁场中的运动规律比较抽象、不容易被学生理解的问题,本文建立了带电粒子在磁场中的运动方程,利用Matlab强大的绘图功能,模拟仿真了带电粒子在磁场中的运动情况,形象地展示了带电粒子在均匀磁场和非均匀磁场中的运动轨迹,帮助学生直观地理解运动规律。仿真条件的多样性,为进一步演示和深入研究带电粒子在不同条件下的运动规律创造了条件,同时,通过数值求解微分方程法,解决了更为复杂的实际问题。通过对磁场的可视化研究,有助于触发学生的想象力,引导学生深入探究物理规律,提高课堂教学效果。     

利用“动态圆”展示带电粒子在磁场中的临界变化

带电粒子在磁场中临界问题中大概分为两类基本问题,一类问题是射进磁场的粒子速度方向相同造成的临界问题;另一类是射进磁场的粒子的速度大小相同造成的临界问题.对于这些两种问题可以利用"动态圆"——即改变圆半径的大小或改变圆的位置,从而找出临界点,进一步得出结论.下面就一些实例对"动态圆"应用作一些详解.类型一:射进磁场的粒子速度方向相同而速度大小不同造成粒子在磁场中运动的临界问题     

区域磁场题型分类

带电粒子在匀强磁场中的运动是《磁场》一章的重点,多数题涉及的又是非完整的圆周运动,因而区域磁场中部分圆的运动问题就成了重中之重．下面就从区域磁场的特点入手,将这一部分题型分类如下：     

磁场中带电粒子阻尼运动的分析力学表示

研究带电粒子在磁场中作阻尼运动的分析力学表示. 首先, 求解运动微分方程的Birkhoff力学逆问题, 得到带电粒子的4个Rirkhoff表示; 其次, 导出4个状态空间中Lagrange表示和对应的4个位形空间中Lagrange表示; 第三, 构造出4个Hamilton函数; 最后, 从粒子运动的分析力学表示直接得到4个第一积分, 并求出运动方程的解.     

带电粒子在正交均匀的电磁场中的二维运动

通过论证,证明沿与磁场方向垂直的平面射入的带电粒子在正交均匀的电、磁场中运动轨迹是旋轮线,粒子的运动轨迹选择3种旋轮线中的一种.解决了一个常常困扰中学生的物理问题.     

磁场中与圆相关的数学问题——例析带电粒子在匀强磁场中的运动

带电粒子在磁场中的运动是历年高考中的一个重要考点,解决此类问题的一般方法是"画轨迹,定圆心,求半径".它要求考生根据题给条件正确画出轨迹,再去寻找几何关系,同时应用数学工具求出轨迹的半径,最后应用相关的物理规律解决问题.多     

运动的合成与分解在磁场章节中的应用

运动的合成与分解一般用于两个直线运动的合成和一般曲线运动的分解,但一道关于带电粒子在磁场中运动的高考模拟题却给人启示,带电粒子的圆周运动也可以分解与合成,有关习题除了用传统的几何关系求解外,也可以用运动的合成与分解知识求解.     

借助几何画板探析2011年高考福建理综物理压轴题

建立了带电粒子在电场和磁场中运动的参数方程,借助"几何画板"5.00制作了带电粒子运动的摆线动画,讨论了初速度对带电粒子运动轨迹形状的影响,指出了2011年高考福建理综物理压轴题的瑕疵.     

利用“弦”求解带电粒子在磁场中的运动问题

分析了以“弦”为突破口,求解带电粒子在磁场中运动的有关问题.     

带电粒子在速度选择器中的运动

人教版普通高中《物理·选修3-1》第98页"问题与练习"中的第3题,是一道带电粒子在速度选择器中运动的问题.本文提出若带电粒子不是速度选择器所选择的速度时,带电粒子做什么样的运动?并就此问题做出了分析,利用几何画板软件画出图像做了验证,提出改进速度选择器精度的意见.     

磁场中圆周轨迹确定法

求解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动题目时，画出粒子的运动轨迹是相当关键的一步．下面就圆周轨迹的画法做一下总结．     

在Flash MX中使用ActionScript语言画圆

不少中学物理老师，在使用Flash MX制作圆周运动、带电粒子在磁场中的运动等与圆有关的课件时，无法使用ActionScript语言(以下简称AS)画真正的圆．经过总结，笔者发现他们采用的方法实质都是一样的，就是使用AS中的“MovieClip．cureTO”命令来实现，区别只是在使用时采用了不同的分段方法，以至于无法画出真正的圆．     

带电粒子在交变磁场中运动问题的分析策略

在解析带电粒子在交变磁场中运动的对称性和周期性特点的基础上,以2014年的两道高考题为例,阐述带电粒子在交变磁场中运动问题的分析思路.     

又见磁聚集

当带电粒子垂直进入圆形边界磁场时, 如果粒子的运动轨迹半径与圆形磁场的区域半径相等时, 速度 方向互相平行的带电粒子出磁场时必然汇聚于同一点, 这就是磁聚集现象. 这类问题以往在老高考中曾经出现过, 在浙江新高考改革后的选考试卷中今年又重新出现, 值得重视     

E2》H2的均匀正交电磁场中带电粒子的相对论运动

通过求解带电粒子在均匀电场中与坐标系选取无关的三维矢量相对论运动方程,进而利用洛伦兹变换方法,求得了带电粒子在E2>H2的均匀正交电磁场中相对论运动轨迹的一般三维矢量式.并使用Mathematica软件在直角坐标系中描绘了相应的粒子相对论运动轨迹图.     

“粒子源”问题归类与解析

2010年高考全国理综能力测试卷Ⅰ,Ⅱ物理压卷题,虽然仍是粒子在磁场中的偏转,但不是单个带电粒子在磁场中的多阶段运动,而是由"粒子源"从同一点发出多个同速率不同方向的同种粒子在磁场中的运动问题.有关"粒子源"问题.笔者认为可以从以下几方面归纳解析.     

带电粒子在磁镜中运动的模拟

通过构造一个磁约束磁场来研究带电粒子在该磁场中的运动.通过理论分析和数值计算模拟了磁镜中带电粒子的运动,并将计算结果可视化.