2022年秋季鄂东南省级示范高中高二物理期中联考磁场试题赏析

1 引言

电荷在电磁正交场中的回旋运动，一直是磁场部分教学的难点，而这一难点非常容易在Working Model平台上的到解决。

2 试题与参考答案

参考答案：D

3 分析与解

考察粒子运动刚开始的情形，由于粒子的初速度比较小，电场力大于洛伦兹力，电荷的运动轨迹必然向下偏，因此可以排除选择项A和C；由于粒子的轨迹越向下偏，电场力做功越大，粒子速度越大，轨迹的曲率半径越大，符合条件的只有B。

因此，笔者认为本题的正确答案应该是选择项B，而不是选择项D。

3 基于Working Model的仿真

笔者在Working Model中搭建了符合题意的物理模型，设置磁感应强度为10T，电场强度为5N/m，粒子在电磁正交场中水平做匀速直线运动的初速度为2m/s。

将粒子的初速度依次设置为0m/s，1m/s，2m/s，3m/s，4m/s，5m/s，6m/s，观察粒子在电磁正交场中的运动轨迹。

v=0

v=0.5E/B

v=E/B

v=1.5E/B

v=2E/B

v=2.5E/B

v=3E/B

六种初速度不等的轨迹比较

4 结论

就本题而言，当粒子速度v<E/B时，轨迹在下方，不会回旋；当粒子速度v=E/B时，轨迹为一条水平线；当粒子速度E/B<v<2E/B时，轨迹在上方，不会回旋；当粒子速度v>2E/B时，轨迹在上方，发生回旋。

如果电场、磁场和电性发生了变化，粒子的轨迹需要做相应处理。