高考物理磁场力学主要包括以下内容:
1. 磁场的概念和性质:磁场的基本性质,用来描述磁场中某一区域的性质;磁感线,常用细铁屑排布来模拟实际存在的磁场。
2. 磁场的方向:磁场中某点的磁场方向、小磁针在磁场中某点时北极受力的方向、小磁针北极所在的点叫磁极。
3. 洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力,洛伦兹力不改变运动电荷的速率和方向,只改变电荷的运动方向使其朝向磁铁的一极。
4. 安培力:当载流导体与磁感线垂直时,导体所受到的磁力叫作安培力。
此外,高考物理磁场力学还包括磁感应强度、带电粒子在匀强磁场中的运动等知识。这些内容在高考物理中占据着重要的地位,需要深入学习和理解。
题目:一个质量为 m 的小球,在长为 L 的细线牵引下,在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动。已知小球在最低点时受到的拉力为 2mg,求小球在最高点时受到的拉力和磁感应强度的大小。
解析:
小球在最低点时受到的拉力为 2mg,可以求出小球的线速度:
$F_{拉} - mg = m \times \frac{v^{2}}{L}$
解得:v = sqrt(2gL)
小球在最高点时受到的拉力,需要用到向心力公式:
$F_{拉} = m \times \frac{v^{2}}{r}$
其中,r 为圆的半径,由于小球在最高点时,绳子的长度为 L,所以圆的半径为 r = L/2。
将 v 代入上式,可得:
$F_{拉} = m \times \frac{v^{2}}{r} = m \times \frac{2gL}{L/2} = 4mg$
由于小球在最高点时,受到重力和磁场的吸引力,所以磁感应强度的大小可以表示为:
$B = \frac{F}{IL}$
其中,I 为电流强度,由于小球在磁场中做圆周运动时,会产生感应电流,所以电流强度 I = q/t = mv/r = sqrt(2gL) × L/2 = sqrt(3gL)
代入上式可得:B = 4mg/(IL) = 4mg/(sqrt(3gL) × sqrt(L/2)) = sqrt(3)T
答案:小球在最高点时受到的拉力为 4mg,磁感应强度的大小为 sqrt(3)T。