下面是2024年高三模拟(名校卷)的第15题,先看题目。
读题后会发现,虽然看上去是电磁复合场的问题,但实际重力和电场力平衡,最后还是一个磁场问题,题目在描述到“玻璃管进入磁场后”就已经不说玻璃管进入复合场了[大笑]
这道题对学生来说困难的是小球在运动时,水平速度会带来竖直方向的洛伦兹力,因为匀速,竖直洛伦兹力不变,小球向上做匀加速运动。这里会有学生有疑问,洛伦兹力永不做功,这里好像洛伦兹力做功了,实际小球有了向上的速度,又会带来水平向左的洛伦兹力,合成后可以发现合洛伦兹力和合速度一定是垂直的,洛伦兹力不做功。这里要理解水平速度会带来竖直洛伦兹力,竖直速度带来水平洛伦兹力。第三问这里不再讨论。
这题理解好后,看下面的书本上的思考与讨论,这是电磁感应的内容,实际上面的题目就是来源于这里,安培力和洛伦兹力的关系,安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释,安培力是可以做功的,洛伦兹力是永不做功的,导体棒里的正电荷就相当于题目中的小球,受力分析和上题中的分析是一样的。可以通过这题再理解一下这里的思考与讨论,对电磁感应的原因作个深入的理解。
最后附上前两问的答案。