【正文】 直向上的勻強(qiáng)磁場中，bc部分平行導(dǎo)軌寬度是cd部分的2倍，軌道足夠長。將質(zhì)量相同的金屬棒P和Q分別置于軌道的ab段和cd段。P棒位于距水平軌道高為h的地方，放開P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最終速度?！惧e解分析】錯解：設(shè)P，Q棒的質(zhì)量為m，長度分別為2L和L，磁感強(qiáng)度為B，P棒進(jìn)入水平軌道的速度為v0，對于P棒，運用機(jī)械能守恒定律得當(dāng)P棒進(jìn)入水平軌道后，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。P棒受到安培力作用而減速，Q棒受到安培力而加速，Q棒運動后也將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與P棒感應(yīng)電動勢反向，因此回路中的電流將減小。最終達(dá)到勻速運動時，回路的電流為零，所以 εp=εQ即2BLvp=BLvQ2vp=vQ對于P，Q棒，運用動量守恒定律得到 mv0=mvp+mvQ錯解中對P，Q的運動過程分析是正確的，但在最后求速度時運用動量守恒定律出現(xiàn)錯誤。因為當(dāng)P，Q在水平軌道上運動時，它們所受到的合力并不為零。Fp=2BIL，F(xiàn)Q=BIL（設(shè)I為回路中的電流），因此P，Q組成的系統(tǒng)動量不守恒?！菊_解答】設(shè)P棒從進(jìn)入水平軌道開始到速度穩(wěn)定所用的時間為△t，P，Q對PQ分別應(yīng)用動量定理得【小結(jié)】運用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律之前，要判斷題目所給的過程是否滿足守恒的條件。動量守恒的條件是：系統(tǒng)所受的合外力為零，或者是在某一方向上所受的合外力為零，則系統(tǒng)在該方向上動量的分量守恒。第三篇：高考物理磁場易錯題小結(jié)磁場【內(nèi)容和方法】本單元內(nèi)容包括磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量、電流的磁場、安培力、洛侖茲力等基本概念，以及磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、安培定則、左手定則等規(guī)律。本單元涉及到的基本方法有，運用空間想象力和磁感線將磁場的空間分布形象化是解決磁場問題的關(guān)鍵。運用安培定則、左手定則判斷磁場方向和載流導(dǎo)線、運動的帶電粒子受力情況是將力學(xué)知識與磁場問題相結(jié)合的切入點。【例題分析】在本單元知識應(yīng)用的過程中，初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在：不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)題目中所敘述的磁場的空間分布和帶電粒子的運動軌跡：運用安培定則、左手定則判斷磁場方向和載流導(dǎo)線、運動的帶電粒子受力情況時出錯；運用幾何知識時出現(xiàn)錯誤；不善于分析多過程的物理問題。例1 如圖101，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是： []A．磁鐵對桌面的壓力減小B．磁鐵對桌面的壓力增大 C．磁鐵對桌面的壓力不變 D．以上說法都不可能【錯解分析】錯解：磁鐵吸引導(dǎo)線而使磁鐵導(dǎo)線對桌面有壓力，選B。錯解在選擇研究對象做受力分析上出現(xiàn)問題，也沒有用牛頓第三定律來分析導(dǎo)線對磁鐵的反作用力作用到哪里?！菊_解答】通電導(dǎo)線置于條形磁鐵上方使通電導(dǎo)線置于磁場中如圖102所示，由左手定則判斷通電導(dǎo)線受到向下的安培力作用，同時由牛頓第三定律可知，力的作用是相互的，磁鐵對通電導(dǎo)線有向下作用的同時，通電導(dǎo)線對磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如圖103。對磁鐵做受力分析，由于磁鐵始終靜止，無通電導(dǎo)線時，N = mg，有通電導(dǎo)線后N+F′=mg，N=mgF′，磁鐵對桌面壓力減小，選A。例2 如圖104所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化是： []A．先減小后增大B．始終減小C．始終增大D．先增大后減小【錯解分析】錯解：條形磁鐵的磁性兩極強(qiáng)，故線框從磁極的一端移到另一端的過程中磁性由強(qiáng)到弱再到強(qiáng)，由磁通量計算公式可知Φ=BS，線框面積不變，Φ與B成正比例變化，所以選A。做題時沒有真正搞清磁通量的概念，腦子里未正確形成條形磁鐵的磁力線空間分布的模型。因此，盲目地生搬硬套磁通量的計算公式Φ=BS，由條形磁鐵兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大于中間部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度，得出線框在兩極正上方所穿過的磁通量Φ大于中間正上方所穿過的磁通量?！菊_解答】規(guī)范畫出條形磁鐵的磁感線空間分布的剖面圖，如圖105所示。利用Φ=BS定性判斷出穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，選D?！拘〗Y(jié)】Φ=BS計算公式使用時是有條件的，B是勻強(qiáng)磁場且要求B垂直S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大的位置磁通量不一定大，而本題的兩極上方的磁場不是勻強(qiáng)磁場，磁場與正上方線框平面所成的角度又未知，難以定量加以計算，編寫此題的目的就是想提醒同學(xué)們對磁場的形象化給予足夠的重視。例3 如圖106所示，螺線管兩端加上交流電壓，沿著螺線管軸線方向有一電子射入，則該電子在螺線管內(nèi)將做 []A．加速直線運動 B．勻速直線運動C．勻速圓周運動 D．簡諧運動【錯解分析】錯解一：螺線管兩端加上交流電壓，螺線管內(nèi)有磁場，電子在磁場中要受到磁場力的作用，故選A。錯解二：螺線管兩端加上了交流電壓，螺線管內(nèi)部有磁場，磁場方向周期性發(fā)生變化，電子在周期性變化的磁場中受到的力也發(fā)生周期性變化，而做往復(fù)運動。故選D。錯解一、二的根本原因有二：一是對螺線管兩端加上交流電壓后，螺線管內(nèi)部磁場大小和方向發(fā)生周期性變化的具體情況分析不清；二是沒有搞清洛侖茲力f=Bqv的適用條件，而亂套公式。洛侖茲力的大小為f=Bqv的條件是運動電荷垂直射入磁場，當(dāng)運動方向與B有夾角時，洛侖茲力f=Bqv sinθ，；當(dāng)θ=0176。或θ=180176。時，運動電荷不受洛侖茲力作用。【正確解答】螺線管兩端加上交流電壓后，螺線管內(nèi)部磁場大小和方向發(fā)生周期性變化，但始終與螺線管平行，沿著螺線管軸線方向射入的電子其運動方向與磁感線平行。沿軸線飛入的電子始終不受洛侖茲力而做勻速直線運動。例4 有一自由的矩形導(dǎo)體線圈，通以電流I′。將其移入通以恒定電流I的長直導(dǎo)線的右側(cè)。其ab與cd邊跟長直導(dǎo)體AB在同一平面內(nèi)且互相平行，如圖107所示。試判斷將該線圈從靜止開始釋放后的受力和運動情況。（不計重力）【錯解分析】錯解：借助磁極的相互作用來判斷。由于長直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場在矩形線圈所在處的磁感線方向為垂直紙面向里，它等效于條形磁鐵的N極正對矩形線圈向里。因為通電線圈相當(dāng)于環(huán)形電流，其磁極由右手螺旋定則判定為S極向外，它將受到等效N極的吸引，于是通電矩形線圈將垂直紙面向外加速。錯誤的根源就在于將直線電流的磁場與條形磁鐵的磁極磁場等效看待。我們知道直線電流磁場的磁感線是一簇以直導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，它并不存在N極和S極，可稱為無極場，不能與條形磁鐵的有極場等效?！菊_解答】利用左手定則判斷。先畫出直線電流的磁場在矩形線圈所在處的磁感線分布，由右手螺旋定則確定其磁感線的方向垂直紙面向里，如圖108所示。線圈的四條邊所受安培力的方向由左手定則判定。其中F1與F3相互平衡，因ab邊所在處的磁場比cd邊所在處的強(qiáng)，故F4＞F2。由此可知矩形線圈abcd所受安培力的合力的方向向左，它將加速向左運動而與導(dǎo)體AB靠攏。【小結(jié)】用等效的思想處理問題是有條件的，磁場的等效，應(yīng)該是磁場的分布有相似之處。例如條形磁鐵與通電直螺線管的磁場大致相同，可以等效。所以應(yīng)該老老實實地將兩個磁場畫出來，經(jīng)過比較看是否滿足等效的條件。本題中直線電流的磁場就不能等效為勻強(qiáng)磁場。例5 如圖109所示，用絕緣絲線懸掛著的環(huán)形導(dǎo)體，位于與其所在平面垂直且向右的勻強(qiáng)磁場中，若環(huán)形導(dǎo)體通有如圖所示方向的電流I，試判斷環(huán)形導(dǎo)體的運動情況。【錯解分析】錯解：已知勻強(qiáng)磁場的磁感線與導(dǎo)體環(huán)面垂直向右，它等效于條形磁鐵N極正對環(huán)形導(dǎo)體圓面的左側(cè)，而通電環(huán)形導(dǎo)體，即環(huán)形電流的磁場N極向左（根據(jù)右手定則來判定），它將受到等效N極的排斥作用，環(huán)形導(dǎo)體開始向右加速運動。誤將勻強(qiáng)磁場等效于條形磁鐵的磁場?！菊_解答】利用左手定則判斷?？蓪h(huán)形導(dǎo)體等分為若干段，每小段通電導(dǎo)體所受安培力均指向圓心。由對稱性可知，這些安培力均為成對的平衡力。故該環(huán)形導(dǎo)體將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)?！拘〗Y(jié)】對于直線電流的磁場和勻強(qiáng)磁場都應(yīng)將其看作無極場。在這種磁場中分析通電線圈受力的問題時，不能用等效磁極的辦法，因為它不符合實際情況。而必須運用左手定則分析出安培力合力的方向后，再行確定其運動狀態(tài)變化情況。例6 質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，如圖1010所示。已知導(dǎo)體與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，在圖1011所加各種磁場中，導(dǎo)體均靜止，則導(dǎo)體與導(dǎo)軌間摩擦力為零的可能情況是：【錯解分析】錯解：根據(jù)f=μN(yùn)，題目中μ≠0，要使f=0必有N=0。為此需要安培力FB與導(dǎo)體重力G平衡，由左手定則可判定圖1011中B項有此可能，故選B。上述分析受到題目中“動摩擦因數(shù)為μ”的干擾，誤用滑動摩擦力的計算式f=μN(yùn)來討論靜摩擦力的問題。從而導(dǎo)致錯選、漏選?！菊_解答】要使靜摩擦力為零，如果N=0，必有f=0。圖1011B選項中安培力的方向豎直向上與重力的方向相反可能使N=0，B是正確的；如果N≠0，則導(dǎo)體除受靜摩擦力f以外的其他力的合力只要為零，那么f=0。在圖1011A選項中，導(dǎo)體所受到的重力G、支持力N及安培力F三力合力可能為零，則導(dǎo)體所受靜摩擦力可能為零。圖1011的C．D選項中，從導(dǎo)體所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能為零，所以導(dǎo)體所受靜摩安擦力不可能為零。故正確的選項應(yīng)為A．B?！拘〗Y(jié)】本題是一道概念性極強(qiáng)的題，又是一道力學(xué)與電學(xué)知識交叉的綜合試題。摩擦力有靜摩擦力與滑動摩擦力兩種。判斷它們區(qū)別的前提是兩個相互接觸的物體有沒有相對運動。力學(xué)中的概念的準(zhǔn)確與否影響電學(xué)的學(xué)習(xí)成績。例7 如圖1012所示，帶負(fù)電的粒子垂直磁場方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，出磁場時20135速度偏離原方向60176。角，已知帶電粒子質(zhì)量m=310kg，電量q=10C，速度v0=10m/s，磁場區(qū)域的半徑R=3101m，不計重力，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！惧e解分析】錯解：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動沒有依據(jù)題意畫出帶電粒子的運動軌跡圖，誤將圓形磁場的半徑當(dāng)作粒子運動的半徑，說明對公式中有關(guān)物理量的物理意義不明白?！菊_解答】畫進(jìn)、出磁場速度的垂線得交點O′，O′點即為粒子作圓周運動的圓心，據(jù)此作出運動軌跡AB，如圖1013所示。此圓半徑記為r。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動【小結(jié)】由于洛倫茲力總是垂直于速度方向，若已知帶電粒子的任意兩個速度方向，就可以通過作出兩速度的垂線，找出兩垂線的交點即為帶電粒子做圓周運動的圓心。例8 如圖1014所示，帶電粒子在真空環(huán)境中的勻強(qiáng)磁場里按圖示徑跡運動。徑跡為互相銜接的兩段半徑不等的半圓弧，中間是一塊薄金屬片，粒子穿過時有動能損失。試判斷粒子在上、下兩段半圓徑跡中哪段所需時間較長？（粒子重力不計）【錯解分析】錯解：旋周期與回旋半徑成正比，因為上半部分徑跡的半徑較大，所以所需時間較長。錯誤地認(rèn)為帶電粒子在磁場中做圓周運動的速度不變，由周期公式 的回【正確解答】首先根據(jù)洛侖茲力方向，（指向圓心），磁場方向以及動能損耗情況，判定粒子帶正電，沿abcde方向運動。再求通過上、下兩段圓弧所需時間：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動子速度v，回旋半徑R無關(guān)。因此上、下兩半圓弧粒子通過所需時間相等。動能的損耗導(dǎo)致粒子的速度的減小，結(jié)果使得回旋半徑按比例減小，周期并不改變?！拘〗Y(jié)】回旋加速器的過程恰好與本題所述過程相反?；匦铀倨髦辛Ｗ硬粩嗟乇患铀?，但是粒子在磁場中的圓周運動周期不變。例9 一個負(fù)離子的質(zhì)量為m，電量大小為q，以速度v0垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場的真空室中，如圖1015所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向與離子的初速度方向垂直，并垂直于紙面向里。如果離子進(jìn)入磁場后經(jīng)過時間t到這位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t【錯解分析】錯解：根據(jù)牛頓第二定律和向心加速度公式高中階段，我們在應(yīng)用牛頓第二定律解題時，F(xiàn)應(yīng)為恒力或平均力，本題中洛侖茲力是方向不斷變化的力。不能直接代入公式求解?！菊_解答】如圖10－16，當(dāng)離子到達(dá)位置P時圓心角為【小結(jié)】時時要注意公式的適用條件范圍，稍不注意就會出現(xiàn)張冠李戴的錯誤。如果想用平均力的牛頓第二定律求解，則要先求平均加速度例10 如圖1017所示。在x軸上有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y鈾負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E。一質(zhì)最為m，電荷量為q的粒子從坐標(biāo)原點。沿著y軸正方向射出。射出之后，第3次到達(dá)X軸時，它與點O的距離為L，求此粒子射出時的速度v和運動的總路程s，（重力不計）?！惧e解分析】錯解：粒子射出后第三次到達(dá)x軸，如圖1018所示在電場中粒子的磁場中每一次的位移是l。第3次到達(dá)x軸時，粒子運動的總路程為一個半圓周和六個位移的長度之和。錯解是由于審題出現(xiàn)錯誤。他們把題中所說的“射出之后，第3次到達(dá)x軸”這段話理解為“粒子在磁場中運動通過x軸的次數(shù)”沒有計算粒子從電場進(jìn)入磁場的次數(shù)。也就是物理過程沒有搞清就下手解題，必然出錯。【正確解答】粒子在磁場中的運動為勻速圓周運動，在電場中的運動為勻變速直線運動。畫出粒子運動的過程草圖1019。根據(jù)這張圖可知粒子在磁場中運動半個周期后第一次通過x軸進(jìn)入電場，做勻減速運動至速度為零，再反方向做勻加速直線運動，以原來的速度大小反方向進(jìn)入磁場。這就是第二次進(jìn)入磁場，接著粒子在磁場中做圓周運動，半個周期后第三次通過x軸。Bqv=mv2／R在電場中：粒子在電場中每一次的位移是l第3次到達(dá)x軸時，粒子運動的總路程為一個圓周和兩個位移的長度之和?！拘〗Y(jié)】把對問題所涉及到的物理圖景和物理過程的正確分析是解物理題的前提條件，這往往比動手對題目進(jìn)行計算還要重要，因為它反映了你對題目的正確理解。高考試卷中有一些題目要求考生對題中所涉及到的物理圖景理解得非常清楚，對所發(fā)生的物理過程有正確的認(rèn)識。這種工作不一定特別難，而是要求考生有一個端正的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)真地依照題意畫出過程草圖建立物理情景進(jìn)行分析。例11 擺長為L的單擺在勻強(qiáng)磁場中擺動，擺動平面與磁場方向垂直，如圖1020所示。擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為q，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)球從最高處擺