高考物理磁場(chǎng)電流問題主要包括以下幾類:
1. 電流在磁場(chǎng)中的受力情況:電流在磁場(chǎng)中受力的方向遵守左手定則,可以根據(jù)電流方向和磁場(chǎng)方向判斷。
2. 磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線或通電圓環(huán)的切割問題:這類問題中,除了磁場(chǎng)之外,還涉及到運(yùn)動(dòng)學(xué)和法拉第電磁感應(yīng)定律。解決這類問題的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確區(qū)分切割和只運(yùn)動(dòng)。
3. 磁場(chǎng)中的復(fù)合場(chǎng)問題:復(fù)合場(chǎng)問題一般涉及到重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng),可能還包括彈力,處理這類問題時(shí),要特別注意重力場(chǎng)和電場(chǎng)的性質(zhì),以及磁場(chǎng)的性質(zhì)及其應(yīng)用。
4. 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng):包括帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和洛倫茲力等。解決這類問題時(shí),要特別注意帶電粒子的速度和運(yùn)動(dòng)軌跡,同時(shí)要熟練掌握左手定則。
5. 磁場(chǎng)邊界問題:磁場(chǎng)邊界問題通常涉及到磁場(chǎng)和電場(chǎng)的交界處,解決這類問題的關(guān)鍵在于正確應(yīng)用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的性質(zhì)及其應(yīng)用,同時(shí)要注意邊界條件。
以上問題都需要根據(jù)具體的物理情境和條件進(jìn)行分析和求解。
題目:
有一個(gè)半徑為R的圓形導(dǎo)線框,總電阻為R0,放在一個(gè)垂直于線圈平面的均勻磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系為B = B0 + kt(k為常數(shù))。求:
1. 當(dāng)t = 0時(shí),線框中的電流大小和方向;
2. 在t = 0到t = T/4這段時(shí)間內(nèi),線框中產(chǎn)生的焦耳熱。
解答:
1. 當(dāng)t = 0時(shí),B = B0,此時(shí)線框中的電流大小為:
I = √(k^2R0/R)
方向?yàn)橛删€圈的下邊緣指向線圈的中心。
2. 在t = 0到t = T/4這段時(shí)間內(nèi),線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
E = ∫(B·dI) / dt dt = (B0 + kt)·I dt | t = 0到t = T/4
由于磁通量變化率為常數(shù),所以平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
E = k√(R0·B0)
根據(jù)歐姆定律,可得電流為:
I = E / R
焦耳熱Q = I^2·Rt / R0
帶入數(shù)據(jù)可得:Q = (k^2 + 1)R^2T^2 / 8R0