李維彥 黃兆廣
理論認識誤區(qū)
1. 誤認為“一切磁場都是由運動電荷而產(chǎn)生的”。電荷的運動可以產(chǎn)生磁場,但不是磁場的唯一來源,根據(jù)麥克斯韋電磁理論,變化的電場也可以產(chǎn)生磁場。
2. 不能正確理解磁極在磁場中的受力情況。誤認為不管什么情況都符合同名磁極相排斥,異名磁極相吸引。
例1如圖1為通電螺線管的縱剖面圖,試確定圖中A、B處小磁針靜止時N極的指向。
典型錯誤:在A處小磁針為左端S極,右端N極。
錯因分析:有的同學可能認為通電螺線管的磁場相當于一條形磁鐵,左端為N極,右端為S極,則A處小磁針為左端S極,右端N極。根據(jù)同名磁極相排斥,異名磁極相吸引而判斷得出。
正確解答:A處:左端N極,右端S極;B處:左端S極,右端N極。
歸納拓展:實際上,同名磁極相排斥,異名磁極相吸引,是兩個互為外部的磁體間的相互作用,而本題中A處為螺線管的內(nèi)部,不適合用這種方法判斷,應(yīng)用“磁體N極的指向與該處磁感線方向一致”來判斷。
3. 誤認為洛倫茲力可以做功。
例2如圖2所示,勻強磁場的方向豎直向下,磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管。在水平拉力F作用下,試管向右勻速運動,帶電小球能從試管口處飛出,則()
A. 小球帶負電
B. 小球運動的軌跡是一條拋物線
C. 洛倫茲力對小球做正功
D. 維持試管勻速運動的拉力F應(yīng)逐漸增大
典型錯誤:C
錯因分析:誤把洛倫茲力沿試管方向的分力做功當作洛倫茲力做功,對洛倫茲力的方向和速度方向的關(guān)系理解不透,以致錯選答案。
正確解答:BD 。由左手定則可判斷小球帶正電,A錯誤;洛倫茲力在F反方向上的分量逐漸增大,故維持試管勻速運動的拉力F應(yīng)逐漸增大,D正確;沿試管方向洛倫茲力的分量不變,小球沿試管勻加速運動,小球向右勻速的同時沿試管勻加速,軌跡為拋物線,B也正確。
歸納拓展:力是物理學習的主線之一,對各種性質(zhì)的力,一定要理解它的大小和方向特點。明確該力在功能轉(zhuǎn)化中所起的作用,才能正確處理力和運動的關(guān)系。
規(guī)律應(yīng)用誤區(qū)
1. 誤把勻強磁場當成勻強電場,用類平拋規(guī)律求解。
歸納拓展:中學階段幾種性質(zhì)的運動的受力特點和解題規(guī)律是不同的,比如:帶電粒子垂直進入勻強電場做類平拋運動,處理思路是把速度沿力的方向和垂直力的方向分解,選用動力學觀點解決;帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動就要先確定圓心,再利用幾何知識和圓周運動的特點解決。因此,在解物體運動問題時一定要分析物體的運動性質(zhì),然后再選擇正確的規(guī)律解題。
2. 不能依據(jù)帶電粒子在復合場中的受力情況判斷粒子的運動情況。
例4如圖4所示,有一重為G的帶電小球,從兩豎直的帶等量異種電荷的平行板的上方高h處自由落下,兩板間還有勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,則小球在通過正交的電磁場的過程中()
A. 一定做曲線運動
B. 可能做勻速直線運動
C. 可能做勻加速直線運動
D. 可能做變加速直線運動
典型錯誤:C
錯因分析:忘掉了重力做功,即使小球剛進入復合場時洛倫茲力與電場力相等,但是下落過程中重力做功會使小球速度變大,進而洛倫茲力變大,水平方向的平衡被打破,小球不會做勻變速直線運動。
正確解答:A。由于重力對小球做功,小球的速率會改變,而洛倫茲力要改變速度的方向,故小球做曲線運動。
歸納拓展:帶電物體在復合場中運動,要明確是否受重力。如電子、質(zhì)子、α粒子等不計重力,如帶電液滴、帶電小球、帶電塵埃一般要考慮重力。如果帶電物體受重力、電場力和洛倫茲力共同作用,則一定不會做勻變速直線運動。因此解決復合場問題時,首先要正確分析受力情況,特別要判斷是否考慮重力,有時要通過審題挖掘隱含條件,找到解決問題的突破口。
3. 將圓形有界磁場的半徑當作帶電粒子做圓周運動的軌道半徑。
歸納拓展:根據(jù)題意畫出帶電粒子的運動軌跡是解決此類題目的前提和關(guān)鍵,根據(jù)幾何關(guān)系找出軌道半徑,然后再利用半徑與磁感應(yīng)強度的關(guān)系列方程求解。
4. 把圓周運動的臨界條件混淆,不能根據(jù)實際情況分析向心力。
例6如圖6所示,一根水平光滑的絕緣直槽軌連接一個豎直放置的半徑為R=0.50 m的絕緣光滑圓弧槽軌,槽軌處在垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.50 T。有一個質(zhì)量m=0.10 g,帶電荷量為q=+1.6×10-3 C的小球在水平軌道上向右運動。若小球恰好能通過圓弧最高點,則下列說法正確的是()
A. 小球在最高點所受的合力為零
B. 小球到達最高點時的機械能與小球在水平軌道上的機械能相等
1. 下列關(guān)于磁場的說法中正確的是()
A. 磁場和電場一樣,是客觀存在的特殊物質(zhì)
B. 磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為引入的
C. 磁極與磁極之間是通過接觸直接發(fā)生作用的
D. 磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時才產(chǎn)生
2. 如圖7所示,可以自由移動的豎直導線中通有向下的電流,不計通電導線的重力,僅在磁場力作用下,導線將如何移動?
3. 電視機顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖8,此時電流方向如圖所示。該時刻由里向外射出的電子流將向哪個方向偏轉(zhuǎn)?
4. 磁流體發(fā)電機原理圖如圖9。等離子體高速從左向右噴射,兩極板間有如圖方向的勻強磁場。該發(fā)電機哪個極板為正極?設(shè)兩極板間距離為d,離子速度為v,磁感應(yīng)強度為B,則兩板間最大電壓為多少?
5. 半導體靠自由電子(帶負電)和空穴(相當于帶正電)導電,分為p型和n型兩種。p型半導體中空穴為多數(shù)載流子;n型半導體中自由電子為多數(shù)載流子。用以下實驗可以判定一塊半導體材料是p型還是n型:將材料放在勻強磁場中,通以圖10所示方向的電流I,用電壓表比較上下兩個表面的電勢高低,若上極板電勢高,就是p型半導體;若下極板電勢高,就是n型半導體。試分析原因。