动力学在磁场中的复习策略

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所属分类:高三物理

之前写过这篇文章《动力学在电场中的复习策略》,同样道理,动力学在磁场中的应用也是高考物理里不容忽视的重要知识点。那么,做好这块内容专题复习我们又该注意哪些事项呢?下面,无忧物理学习网就展开动力学在磁场中的复习策略供大家参考。

理解洛伦兹力特性

1、由于洛伦兹力f=qvB较特殊,因为速度v大小变化了会影响洛伦兹力大小变化,而速度方向变化了,也会影响洛伦兹力的方向。而如果洛伦兹力变化后,又会反过来影响速度。所以它们之间存在制约的关系。

2、如果带电粒子在匀强磁场和匀强电场中做匀速圆周运动,必定存在:mg=qE,然后洛伦兹力提供向心力。

3、如果带电粒子在匀强磁场和匀强电场中做直线运动,必定是:匀速直线运动。

4、带电粒子在匀强磁场中运动也会存在临界问题,如带电小球离开斜面的临界条件就是支持力为0

经动典例题

1、如图所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场,一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端放置一质量为m0.1 kg、带正电q0.2 C的滑块,滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,现对木板施加方向水平向左,大小为F0.6 N的恒力,g10 m/s2,则滑块(  )

动力学在磁场中的复习策略

A.开始做匀加速运动,然后做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动

B.一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动,直到滑块飞离木板为止

C.速度为6 m/s时,滑块开始减速

D.最终做速度为10 m/s的匀速运动

解析:AD

首先分析F作用在木板是,木块会不会运动。假设木块不动,必有木板与木块具有共同加速度,则a=F/(M+m)=2m/s2,此时木块受到的摩擦力为f=ma=0.2N,而木块受到的最大静摩擦力fmmg=0.5N,故f<fm,可知刚开始木块随木板一起做匀加速直线运动。

木块向左做匀加速运动同时,木块受到的洛伦兹力f=qvB会增加,导致支持力变小,木块受到的摩擦力变小,故木块的加速度将变小的加速运动,而木板受到的合外力变大,加速度变大,故木块和木板将发生相对滑动。

发生相对滑动后,当木块受到的洛伦兹力f=qvB=mg时,即v=10m/s,木块的支持力N=0,此时f=0,故木块将在木板上面匀速运动。故AD正确,B错误。

由于木块做减速运动时,所受摩擦力f一直在减小,故木板受到的合外力反而在增加,故木板不可能做减速运动,C错误。

2、如图所示,在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙金属导轨CDEF,导轨上放有一金属棒MN.现从t0时刻起,给金属棒通以图示方向的电流且电流I的大小与时间t成正比,即Ikt,其中k为常量,不考虑电流对匀强磁场的影响,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.下列关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图象,可能正确的是(  )

动力学在磁场中的复习策略

解析:D

对导体棒受力分析知,F-f=ma,即:BktLmg=ma,化简得:

a=BktL/m-μg

由此可知a是一条不过原点的直线,且截距为负值,故AB错误。

由于t发生变化,a也变化,意味着棒不是做匀变速直线运动,而是做加速度增大的变加速运动,故C错误D正确。

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