物理磁場類易錯(cuò)題的分析

劉良棟

磁場涉及到多個(gè)方向的判定，學(xué)生對這種判定認(rèn)識不清，就會對解答此類問題造成影響。為給高中生學(xué)習(xí)這方面內(nèi)容提供幫助，本文就磁場中涉及到的概念及易錯(cuò)題型做簡要闡述。

對于高中生來說，物理的概念相對清晰，但是在解決物理問題時(shí)就有畏難情緒。要學(xué)好高中物理磁場一節(jié)的內(nèi)容，就必須要先對這部分內(nèi)容的概念有清晰認(rèn)識，通過自己的理解和認(rèn)識，進(jìn)行物理問題的解答。如此一來，才能夠達(dá)到學(xué)好物理的目的。

物理磁場涉及的概念

安培力和洛倫茲力。對于磁場的強(qiáng)弱和方向，用一個(gè)矢量來表示它，這個(gè)矢量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位T。

在磁場當(dāng)中，一般由帶電粒子在磁場當(dāng)中的運(yùn)動進(jìn)行出題，這部分題主要牽涉到兩個(gè)力和兩個(gè)力方向的判斷。

安培力計(jì)算公式：F=BIL（B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，F(xiàn)是安培力，I是電流強(qiáng)度、L是導(dǎo)線長度，注意計(jì)算過程當(dāng)中導(dǎo)線要與磁場成垂直關(guān)系）。

洛倫茲力計(jì)算公式：F=qvB，q為帶電粒子的電量，B為磁場強(qiáng)度，v是粒子速度。

安培力的方向：左手定則。左手手掌打開，四指并攏，大拇指與四指垂直。磁場方向指向手心，四指指向電流方向，大拇指指向安培力的方向。

洛倫茲力方向：左手螺旋定則，磁感線方向指向手心，正電荷運(yùn)動方向?yàn)樗闹钢赶颍竽粗阜较蚣绰鍌惼澚Ψ较颉?/p>

磁場類易錯(cuò)題分析

安培力、洛倫茲力易錯(cuò)例題。例題：如圖1，一個(gè)帶有逆時(shí)針方向電流I的長方形導(dǎo)體線圈，在一根恒定電流I的導(dǎo)線右側(cè)靜止，線圈的長邊與導(dǎo)線平行，先使系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，線圈的運(yùn)動狀態(tài)將會怎樣？

錯(cuò)解：線圈和導(dǎo)線將會產(chǎn)生兩個(gè)磁場，導(dǎo)線右側(cè)的磁場為從外穿過線圈向里，和一個(gè)N極針對矩形線圈向里的條形磁鐵等效，又通電線圈是環(huán)形電流，根據(jù)右手螺旋定則，磁極的方向在S極，S極將會受到N極的吸引。因此，矩形線圈就會垂直于直面向外進(jìn)行加速。

分析原因：條形磁鐵的磁極和磁場不能夠和直流電流形成的磁場等效，直流電流形成的磁場是一組以導(dǎo)線為圓心的圓構(gòu)成，沒有磁鐵所謂的南北極之分。

正解：用右手螺旋定則對線框所處位置的導(dǎo)線直流電流磁感線進(jìn)行分析，可以得到磁感線方向，磁感線越靠近電流越密集，越遠(yuǎn)離電流越稀疏。根據(jù)左手定則，可以判斷線框各個(gè)邊所受安培力的方向，在對各個(gè)方向上的力的大小進(jìn)行分析，最終可以確定線框?qū)⑾蛑鴮?dǎo)線靠攏。

磁通量易錯(cuò)例題。例題：如圖2，有扁平的條形磁鐵，現(xiàn)在水平放置，一個(gè)線框在磁鐵左端正上方，線框平面垂直于磁鐵，當(dāng)這個(gè)線框從磁鐵左端正上方水平移動至磁鐵右端正上方的過程中，穿過它的磁通量變化應(yīng)該是（ ）。

A.先增大后減小 B.始終增大 C.先減小后增大 D.始終減小

錯(cuò)解：條形磁鐵最強(qiáng)的磁性在磁鐵兩端，即磁性應(yīng)該是先減少，后增多。根據(jù)公式Φ=BS，S是線框的面積，是不變的，因?yàn)锽是先減少，后增多，所以中也是先減少，后增多，答案是C。

分析原因：沒有搞清楚磁場的分布情況究竟怎樣，只是將公式Φ=BS進(jìn)行生搬硬套，僅僅通過條形磁鐵的兩次磁感應(yīng)強(qiáng)度比中間部分磁感應(yīng)強(qiáng)度大，就判斷線框穿過的磁通量的變化。

正解：將磁感線的分布情況規(guī)范畫出，根據(jù)圖示進(jìn)行判定。如圖3。

小結(jié)：磁通量的計(jì)算公式中的S，是磁感線與S相垂直，才能夠用于計(jì)算，故不能夠按照錯(cuò)解，磁性強(qiáng)度增大，磁通量的多少就增大。要對磁場進(jìn)行形象化的認(rèn)識，對磁通量的公式進(jìn)行有效的理解。

交變電壓附近磁場例題

例題，對螺線系統(tǒng)通上交流電，通電后，使一個(gè)電子從螺線管軸線從左向右運(yùn)動，這個(gè)電子在螺線管內(nèi)的運(yùn)動模式可能是（ ）。

A.加速直線運(yùn)動 B.勻速直線運(yùn)動 C.變加速直線運(yùn)動 D.簡諧運(yùn)動

錯(cuò)解：1.通電以后螺線管內(nèi)會產(chǎn)生磁場，電子受到磁場力作用，速度會增大，因此選A。

2.交流電壓產(chǎn)生后螺線管內(nèi)產(chǎn)生周期性磁場，電子的運(yùn)動將受到磁場力作用，也做周期性運(yùn)動，選D。

分析原因：兩種解題的辦法都是對帶電粒子在磁場中的運(yùn)動理解不清，沒有記住洛倫茲力的適用條件就盲目使用，造成解題誤區(qū)。在磁場內(nèi)的電子，運(yùn)動方向與磁場方向相同或相反時(shí)，不會受到洛倫茲力。

正解：交流電壓產(chǎn)生后，螺線管內(nèi)是大小、方向發(fā)生周期性變化的磁場，磁場方向始終平行于電子運(yùn)動方向，故電子不會受到洛倫茲力，電子在穿過螺線管的過程當(dāng)中將做勻速直線運(yùn)動，故選B。

物理磁場是對思維能力、計(jì)算能力的全方位考查，不僅需要靈活運(yùn)用公式，還需要對公式的運(yùn)用條件加以理解，對公式應(yīng)該怎樣計(jì)算予以把握，才能夠達(dá)到理想目的。endprint