磁場(chǎng)復(fù)習(xí)中的誤區(qū)

李維彥　黃兆廣

理論認(rèn)識(shí)誤區(qū)

1． 誤認(rèn)為“一切磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷而產(chǎn)生的”。電荷的運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，但不是磁場(chǎng)的唯一來(lái)源，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的電場(chǎng)也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。

2． 不能正確理解磁極在磁場(chǎng)中的受力情況。誤認(rèn)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(shí)N極的指向。

典型錯(cuò)誤：在A處小磁針為左端S極，右端N極。

錯(cuò)因分析：有的同學(xué)可能認(rèn)為通電螺線管的磁場(chǎng)相當(dāng)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(shí)際上，同名磁極相排斥，異名磁極相吸引，是兩個(gè)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(lái)判斷。

3． 誤認(rèn)為洛倫茲力可以做功。

例2如圖2所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出，則（）

A． 小球帶負(fù)電

B． 小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線

C． 洛倫茲力對(duì)小球做正功

D． 維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大

典型錯(cuò)誤：C

錯(cuò)因分析：誤把洛倫茲力沿試管方向的分力做功當(dāng)作洛倫茲力做功，對(duì)洛倫茲力的方向和速度方向的關(guān)系理解不透，以致錯(cuò)選答案。

正確解答：BD 。由左手定則可判斷小球帶正電，A錯(cuò)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，小球向右勻速的同時(shí)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(xué)習(xí)的主線之一，對(duì)各種性質(zhì)的力，一定要理解它的大小和方向特點(diǎn)。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(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

規(guī)律應(yīng)用誤區(qū)

1． 誤把勻強(qiáng)磁場(chǎng)當(dāng)成勻強(qiáng)電場(chǎng)，用類平拋規(guī)律求解。

歸納拓展：中學(xué)階段幾種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)和解題規(guī)律是不同的，比如：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，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(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解決；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)就要先確定圓心，再利用幾何知識(shí)和圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)解決。因此，在解物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)一定要分析物體的運(yùn)動(dòng)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(fù)合場(chǎng)中的受力情況判斷粒子的運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)處自由落下，兩板間還有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則小球在通過(guò)正交的電磁場(chǎng)的過(guò)程中（）

A． 一定做曲線運(yùn)動(dòng)

B． 可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)

Ｃ． 可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

Ｄ． 可能做變加速直線運(yùn)動(dòng)

典型錯(cuò)誤：C

錯(cuò)因分析：忘掉了重力做功，即使小球剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)洛倫茲力與電場(chǎng)力相等，但是下落過(guò)程中重力做功會(huì)使小球速度變大，進(jìn)而洛倫茲力變大，水平方向的平衡被打破，小球不會(huì)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

正確解答：A。由于重力對(duì)小球做功，小球的速率會(huì)改變，而洛倫茲力要改變速度的方向，故小球做曲線運(yùn)動(dòng)。

歸納拓展：帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，要明確是否受重力。如電子、質(zhì)子、α粒子等不計(jì)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(chǎng)力和洛倫茲力共同作用，則一定不會(huì)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。因此解決復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題時(shí)，首先要正確分析受力情況，特別要判斷是否考慮重力，有時(shí)要通過(guò)審題挖掘隱含條件，找到解決問(wèn)題的突破口。

3. 將圓形有界磁場(chǎng)的半徑當(dāng)作帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。

歸納拓展：根據(jù)題意畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度的關(guān)系列方程求解。

4． 把圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件混淆，不能根據(jù)實(shí)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(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T。有一個(gè)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(yùn)動(dòng)。若小球恰好能通過(guò)圓弧最高點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（）

A． 小球在最高點(diǎn)所受的合力為零

B． 小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能與小球在水平軌道上的機(jī)械能相等

1. 下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是（）

A． 磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)

B． 磁場(chǎng)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(guò)接觸直接發(fā)生作用的

D． 磁場(chǎng)只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生

2. 如圖7所示，可以自由移動(dòng)的豎直導(dǎo)線中通有向下的電流，不計(jì)通電導(dǎo)線的重力，僅在磁場(chǎng)力作用下，導(dǎo)線將如何移動(dòng)？

3. 電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖8，此時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？

4. 磁流體發(fā)電機(jī)原理圖如圖9。等離子體高速?gòu)淖笙蛴覈娚?，兩極板間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該發(fā)電機(jī)哪個(gè)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(qiáng)度為B，則兩板間最大電壓為多少？

5. 半導(dǎo)體靠自由電子（帶負(fù)電）和空穴（相當(dāng)于帶正電）導(dǎo)電，分為p型和n型兩種。p型半導(dǎo)體中空穴為多數(shù)載流子；n型半導(dǎo)體中自由電子為多數(shù)載流子。用以下實(shí)驗(yàn)可以判定一塊半導(dǎo)體材料是p型還是n型：將材料放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通以圖10所示方向的電流I，用電壓表比較上下兩個(gè)表面的電勢(shì)高低，若上極板電勢(shì)高，就是p型半導(dǎo)體；若下極板電勢(shì)高，就是n型半導(dǎo)體。試分析原因。