- 磁感应高考物理
磁感应是电磁学中的一个概念,与高考物理有密切关系。高考物理中涉及到磁感应的部分主要包括磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力等。
磁场:磁场是存在于磁体周围的一种特殊物质,它看不见摸不着,不同于通常所见到的由质子和电子组成的物质。磁场的三个基本性质:对放入其中的磁体或电流有力的作用;其分布情况可以用磁感线来描述;磁体与电流周围都存在磁场。
磁感应强度:描述磁场强弱和方向的物理量,是放入磁场中某点的小磁针静止时北极所指的方向。磁感应强度的定义式为B=F/IL,其中F为安培力,IL为导线中段所围的面积。
安培力:通电导线在磁场中受到的力,其大小与电流的大小、导线长度及磁感应强度有关。当导线垂直放入磁场中时,安培力最大;当导线平行放入磁场中时,安培力为零。
洛伦兹力:带电粒子在磁场中受到的力,其方向与电荷的运动方向垂直,与磁场方向垂直。洛伦兹力不做功,但可以改变带电粒子的运动方向。
此外,高考物理中还可能会涉及到磁场的应用,如电磁感应、电磁流量计等。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的金属棒以一定的初速度 v 进入一个匀强磁场中,磁场宽度为 L,磁感应强度为 B。金属棒在运动过程中受到阻力 f 的作用。求金属棒在进入磁场后的最大速度和最大高度。
【分析】
金属棒在进入磁场后受到重力、摩擦力和安培力作用。当金属棒的速度达到最大时,金属棒受到的安培力与摩擦力平衡。根据能量守恒定律求解金属棒在进入磁场后的最大高度。
【解答】
设金属棒在进入磁场后的最大速度为 v_{m},最大高度为 h。
根据能量守恒定律,金属棒在进入磁场前获得的动能等于进入磁场后克服摩擦力和安培力所做的功:
mv^{2}/2 = fs + BILv_{m}
其中,s 为金属棒在进入磁场前运动的距离,I 为金属棒中产生的电流,L 为磁场宽度。
由于金属棒在运动过程中受到阻力 f 的作用,所以有:
f = BILv_{m} - μmg\frac{L}{2}
其中,μ 为金属棒与水平面之间的摩擦系数。
当金属棒的速度达到最大时,金属棒受到的安培力与摩擦力平衡,即:
BIL = μmg\frac{L}{2}
将以上三个式子联立求解可得:
v_{m} = \sqrt{\frac{2fL}{m} + \frac{BL^{2}}{2}}
h = \frac{v_{m}^{2}}{2g} - \frac{L}{2} = \frac{fL^{2}}{4mg} + \frac{BL^{2}}{4} - \frac{L}{2}
所以,金属棒在进入磁场后的最大速度为 v_{m} = \sqrt{\frac{fL^{2}}{m} + \frac{BL^{2}}{2}},最大高度为 h = \frac{BL^{2}}{4} - \frac{L}{2}。
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