2017线框在磁场中运动专题

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1、2013线框在磁场中运动专题一、线框解题的思路1、线框问题转化成单杆问题，几何形状对解题的影响，注意线框的等效电源的内外部。2、单杆的有效长度为线框与磁场边界交线的长度。3、比较线框长度与磁场宽度的关系，确定解题细节。4、观测磁场的分布的规律，同一种磁场，还多个磁场。5、解题分段讨论：①进入磁场前的规律（受力规律、运动规律，功与动能定理，能量转化规律②进入瞬间的规律③进入过程的规律④完全进入的规律⑤出磁场的瞬间规律⑥出的过程的规律⑦完全出去的规律。6、进出电流方向相反。HBcdab7、例题精讲如图所示，质量为ｍ、边长为ｌ的正方形线

2、框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为Ｒ。匀强磁场的宽度为Ｈ（l＜H），磁感强度为B，线框下落过程中ａｂ边与磁场边界平行且沿水平方向。已知ａｂ边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是。求：（1）ａｂ边刚进入磁场时与ａｂ边刚出磁场时的速度大小；（2）ｃｄ边刚进入磁场时，线框的速度大小；（3）线框进入磁场的过程中，产生的热量。解析：本题综合考查电磁感应现象与力和运动的综合以及与动量能量的综合。（1）由题意可知ａｂ边刚进入磁场时与刚出磁场时减速运动的速度相等，设为ｖ１，则对线框由电学知识得：　Ｅ＝Ｂｌｖ１Ｉ

3、＝Ｅ／Ｒ　　Ｆ＝ＢＩｌ由牛顿第二定律得：Ｆ－ｍｇ＝ｍｇ／３解得速度ｖ１为：　　（2）设ｃｄ边刚进入磁场时的速度为ｖ２，则ｃｄ边进入磁场到ａｂ边刚出磁场的过程中应用动能定理得：解得：（3）由能的转化和守恒定律，可知在线框进入磁场的过程中有解得产生的热量Ｑ为：Ｑ＝ｍｇＨ这类问题不仅很好地考查了学生分析解决电磁感应中的能量问12这种模型要从力与运动和动量能量两个角度深刻理解透。试分析上例图7-2-10所示的正方形线框自磁场上边界ｈ高处自由下落以后的可能运动过程。解析：全过程可以分为五个阶段：1．ａｂ边进入磁场上边界之前做自由落体运动：此

4、阶段的末速度为ｖ１＝（重力势能转化为动能）。2．ａｂ边进入磁场上边界之后到ｃｄ边进入磁场上边界之前线框的运动又有三种可能：①若ｖ１满足ｍｇ＝Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做匀速运动（重力势能转化为回路的内能）。②若ｖ１满足ｍｇ<Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做加速度ａ＝逐渐减小的变减速运动。这其中又有两种可能：有可能一直做变减速运动；也有可能先做变减速运动后做匀速运动（重力势能和一部分动能转化为内能）。③若ｖ１满足ｍｇ>Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做加速度ａ＝逐渐减小的变加速运动。这其中又有两种可能：可能一直做变加速运动；也有可能先做变加速运动后做匀速运动（

5、重力势能转化为内能和动能）。3．线框完全在磁场中时做加速度为ｇ的竖直下抛运动：此阶段的末速度设为ｖ２（重力势能转化为动能）。显然ｖ１、ｖ２符合能的转化和守恒定律：（Ｑ为回路产生的内能）。4．ａｂ边开始离开磁场下边界之后到ｃｄ边离开磁场下边界之前线框的运动又有三种可能：①若ｖ２满足ｍｇ＝Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做匀速运动（重力势能转化为回路的内能）。②若ｖ２满足ｍｇ<Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做加速度ａ＝逐渐减小的变减速运动。具体来说这其中又有两种可能：有可能一直做变减速运动；也有可能先做变减速运动后做匀速运动（重力势能和一部分动能转化为内能

6、）。③若ｖ２满足ｍｇ>Ｂ２ｌ２ｖ１／Ｒ，则做加速度ａ＝逐渐减小的变加速运动。具体来说这其中又有两种可能：有可能一直做变加速运动；也有可能先变加速运动后做匀速运动（重力势能转化为内能和动能）。5．线框完全离开磁场后做加速度为g的竖直下抛运动。二、专题训练匀速穿越磁场图7-2-91、空间存在以ａｂ、ｃｄ为边界的匀强磁场区域，磁感应强度大小为Ｂ，方向垂直纸面向外，区域宽为l1。现有一矩形线框处在图7-2-9中纸面内，它的短边与ａｂ重合，长度为l２，长边的长度为２l1，如图7-2-9所示。某时刻线框以初速v沿与ａｂ垂直的方向进入磁场区域，

7、同时某人对线框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不变．设该线框的电阻为Ｒ12．从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中，人对线框作用力所做的功等于．2．如图所示，垂直纸面向外的磁场强弱沿y轴方向不变，沿x轴方向均匀增加，变化率为。有一长，宽的矩形线框abcd以的速度沿x轴方向匀速运动，问：（1）金属框中感应电动势多大？（2）若金属框的电阻为，为保持金属框匀速运动，需加多大的外力？（1）0.04V（2）0.04N3、如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3s时间拉出，外力做的功为W1

8、，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2,则（）A、W1W2,q1=q2D、W1>W2,q1>q24、如图17所示，一有界匀强磁场，