从2016年高考看磁场的考查

◇ 山东 南松伟



从2016年高考看磁场的考查

◇ 山东 南松伟

磁场是历年高考必考且分量很重的内容,一张试卷几乎涵盖磁场所有知识点,特别是左手定则和带电粒子在磁场中的运动几乎每年都会考查.对于这个“高考大户”考生都比较头疼,因为本类题目往往以信息量大、难度大、综合性强及对能力要求高的压轴题的形式出现.

认真梳理一下,其实磁场涉及的内容并不难掌握,主要可概括为:1个物理模型——磁感线;2个物理量——磁感应强度和磁通量;2个作用——磁场对电流的作用和磁场对运动电荷的作用.只需要透彻掌握这些知识,并能与力学、运动学和电学知识融合,就能轻松应对.

下面,我们就以2016年高考中出现的有关题目为例,体会磁场考查的规律和解题思路.

1 磁感线

例1(北京卷) 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也.”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图1.结合上述材料,下列说法不正确的是( ).

图1

A 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合;

B 地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近;

C 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行;

D 地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用

解析本题通过地磁场考查磁感线这一知识点,题目并不新颖,往年高考也有类似考查.解题时要对地磁场有清晰的认识,难度不大.

根据题意可得,地理南北极与地磁场存在一个夹角,为磁偏角,故二者不重合,选项A说法正确;地磁南极在地理的北极附近,地磁北极在地理南极附近,选项B说法正确;由于地磁场方向沿磁感线切线方向,故只有赤道处才与地面平行,选项C说法错误;在赤道处磁场方向水平,而射线是带电的粒子,运动方向垂直磁场方向,根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力的作用,选项D说法正确.因为本题要求选出错误选项,故选C.

2 磁场对电流的作用——安培力

安培力的考查难度通常不大,以选择题的形式出现居多,主要是与力学相结合,近几年也会出现在压轴题中,常以组合场的形式考查,尽管以实验题的形式出现的频率不高,但2016年全国卷Ⅲ的电学实验题却出现了这样一道题目,这也许会给我们的备考带来一些启示吧.

例2(全国卷Ⅲ)ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直.

图2

(1) 在图中画出连线,完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动.

(2) 为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:

A 适当增加两导轨间的距离;

B 换一根更长的金属棒;

C 适当增大金属棒中的电流

其中正确的是____(填入正确选项前的标号).

图3

解析(1) 限流式接法要求滑动变阻器接线时只能连接“一上一下”2个接线柱.磁铁N极位于上方,说明磁感线向下;开关闭合后,金属棒往右运动,说明棒受到向右的安培力.由左手定则可知,电流应垂直纸面向外(ab指向a1b1).所以应按“电源正极→开关→滑动变阻器下接线柱→滑动变阻器上接线柱→电流表→ab→a1b1→电源负极”的顺序连接回路.连线如图3所示.

3 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力

求解洛伦兹力问题时，只要将圆周运动的知识和数学知识相结合,寻找到圆心、半径、实际运动轨迹，再根据题中给出的一些限定条件,就能轻松解答.

图4

例3(四川卷) 如图4所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb,当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc,不计粒子重力.则( ).

Avb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1;

Bvb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2;

Cvb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1;

Dvb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2

图5

以上,只是概括性地对磁场做了一点梳理.但是,我们要明白一个道理,物理学是一个系统性和综合性很强的学科,尤其是电学和磁学与力学和运动学有着千丝万缕的联系,不能厚此薄彼.学习和备考时一定要把最基础的知识掌握牢固,并能够与其他部分的知识融会贯通,只有这样才能学好磁场知识.

山东省菏泽市定陶区第一中学)