例谈高中物理磁场模型及解题应用

摘 要：场是高中物理知识结构中的关键构成部分，对磁场相关概念进行充分的理解是解题的基础。本文就对磁场相关的知识进行简述，进而以实际例题为基础详细地阐述其在解题中的应用。

关键词：高中物理；磁场模型；解题思路

在高中物理中的磁场概念不是很复杂，我们在进行学习的时候十分容易理解与区分，不过在对其中的磁感线进行判断的时候精准性不够，这样就会导致我們在解题的时候出现失误，在思路上出现混乱。因此，对高中物理中常见的磁场模型进行分析，进而提出相关的解题方式对我们学习物理有一定帮助。

一、 磁场模型相关的知识概念

洛伦兹力是磁场对运动电荷产生的作用力。电荷垂直于磁场方向进行运动的时候，会形成作用力，计算公式是F=q（E+v×B），其中F是洛伦兹力，q是带电粒子电荷量，E为电场强度，v是带电粒子速度，B是磁感应强度。我们在遇到有关洛伦兹力相关的题型时，有时候可以直接使用公式求解问题。因为洛伦兹力存在的特点，在对这种力进行考查的时候一般不是做功问题，而是粒子空间运动轨迹以及变化中受力情况的问题。在实际的例题解答中我们还可以发现，电荷加速器使用原理和洛伦兹力有着一定的联系。在常见的题目中主要是考查重力场、电场以及磁场同时存在时，带电粒子运动情况。粒子运动方向的变化让受力情况逐渐变化，但是其中依旧有规律可循。

二、 物理磁场模型在解题中的应用

（一） 安培力相关的题目解析

例题1 如图1所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd一部分悬挂在匀强磁场中，在给矩形线圈通入图中的电流I的时候，调节两盘中砝码，让天平呈现平衡状态。之后再让电流I反向，这个时候要在天平左盘上方加质量是2×10-2kg的砝码，这样才能够让天平再次平衡。根据已知条件求出磁场对bc边作用力大小，若是矩形线圈一共10匝，通入电流I=0.1A，bc边长度是10 cm，求出磁场的磁感应强度。

解析：依据安培力计算公式F=BIL可知，电流反向前后，磁场对bc边作用力大小一样，将其设为F，但经由安培力中的左手定则可以知道其方向是相反的，电流反向前，磁场对bc边作用力向上，电流反向后，磁场对bc边的作用力向下，因此就有公式2F=2×10-2×10 N=0.2 N，进而得到F=0.1 N。则磁场对b边作用力大小为0.1 N，由于磁场对电流的作用力是F=nBIL，所以B=FnIL=0.1 N10×0.1A×0.1m，所以B=1T。这道目的解答就充分地使用了安培力磁场模型相关的知识点，我们在遇到这种磁场模型类的题目时，要首先对其模型的特点进行分析，观察其是安培力磁场模型还是洛伦兹力磁场模型。在根据相关的知识概念进行分析之后确定题目具体的性质，然后根据相关的公式和概念解答问题即可，这道题性质为安培力磁场模型，所以在解答问题的时候就使用到其中的计算公式，计算公式是F=BILsinθ。

（二） 洛伦兹力相关题目解析

在高中物理相关的磁场题目中，遇到最多的就是复合场，即为重力、电场力洛伦兹力共存的电场。在带电粒子受到的合外力是零的时候，其处于的状态是匀速直线运动或静止状态。在带电粒子受到的合力只是向心力的时候，粒子做匀速圆周运动，在带电粒子受合力变化并且速度方向不在同一直线上时，粒子做非匀速曲线运动。就以下面这道题为例。

例题2 在空间同时存在相互正交的匀强电场与匀强磁场，电场反向竖直向下。如图2所示，一个带电体A带有负电，其电荷量是q1，恰能静止于这个空间中的a点；另一带电体B带有负电，其电荷量是q2，正在过a点做竖直平面内半径是r的匀速圆周运动。然后AB在a外面碰撞并且黏合在一起，试分析之后的运动情况。

解析：对这道题进行解答的时候，我们首先要设AB质量是m1、m2，B速率是v，则电荷A：q1E=m1g，对电荷B，q2E=m2g，并且Bq2v=m2v2r，两者相撞的时候系统动量守恒，这样就有m2v=（m1+m2）v′，并且这个时候总电荷量是q1+q2，总质量是m1+m2，以此就能够得出（q1+q2）E=（m1+m2）g，所以其会以速率为v′在竖直平面中进行匀速圆周运动，之后就得到（q1+q2）v′=（m1+m2）v′2R。通过这个方程式就可以得到R=q2r/（q1+q2），这就是两者在相撞之后共同进行运动的半径。这道题的复合场现象是高中物理中常见的一种题目条件，我们对这种类型的题目进行解答的时候，需要仔细判断题目中物质运动的具体情况，这样才能够综合实际条件来解答题目。

三、 结束语

磁场是高中物理知识结构中的关键组成部分。我们对这方面知识进行学习的时候，需要将安培力与洛伦兹力相关的概念知识进行深入的理解，进而将其中的知识点使用在实际解题中，以此提升自己的解题效率。

参考文献：

[1]丁东进.例谈高中物理磁场模型及解题应用[J].中学生数理化：学研版，2017（3）：17.

[2]李加庄.安培力及其做功的微观剖析[J].中学理科园地，2017，13（2）：17-18.

作者简介：

张洪嘉，河北省邯郸市，河北省实验中学高三20班。endprint