關(guān)于導(dǎo)線框進(jìn)出磁場問題的探究指導(dǎo)

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1引言

導(dǎo)線框進(jìn)出磁場是高中物理中較為特殊的電磁感應(yīng)問題，解析難度較大.教學(xué)中有必要指導(dǎo)學(xué)生梳理導(dǎo)線框進(jìn)出磁場的運(yùn)動規(guī)律，構(gòu)建解題策略，

2難點(diǎn)解讀

導(dǎo)線框從豎直方向穿過有界磁場，會受到安培力的作用.導(dǎo)線框進(jìn)出磁場分為五個階段：一是接近磁場；二是穿入磁場；三是浸沒磁場；四是穿出磁場；五是遠(yuǎn)離磁場.在階段一、三和五，線框中沒有感應(yīng)電流，導(dǎo)線框只受到重力作用；而在階段二和四，由于導(dǎo)線框切割磁感應(yīng)線，因此存在感應(yīng)電流.

教學(xué)中需要重點(diǎn)研究導(dǎo)線框穿人磁場時的情境，總體上可以分為三類，包括勻速穿入、加速穿入和減速穿入，并分別生成相應(yīng)的“速度一時間”曲線，指導(dǎo)學(xué)生理解運(yùn)動過程.

圖1

勻速穿入磁場：此時線框的速度使得安培力與重力相等，即 mg=F☉ ，導(dǎo)線框可以勻速穿入磁場，其 v-t 圖像如圖 1-①

加速穿入磁場：受到的安培力小于重力，即 mg> FU ，則線框會以變加速運(yùn)動穿入磁場，其 v-t 圖像如圖 ：

減速穿入磁場：此時導(dǎo)線框自由落體的高度較高，進(jìn)入磁場時的速度較大，受到的安培力大于重力，即 mg☉ ，則線框會以變減速運(yùn)動穿入磁場，其 v-t 圖像如圖 ①-③ ：

而當(dāng)導(dǎo)線框完全浸沒在磁場中時，將做加速度為 g 的勻加速直線運(yùn)動，穿出磁場時的運(yùn)動情境，還需進(jìn)一步結(jié)合其速度大小來加以討論.

3策略講解

關(guān)于與動力學(xué)相關(guān)的電磁感應(yīng)問題，建議按照如下思路分析(如圖2所示)：一是分析“源”，即關(guān)注電路中電磁感應(yīng)中的電源；二是分析“路”，即明確電路的串、并聯(lián)關(guān)系；三是分析“力”，即確定其他力與安培力 的大小關(guān)系；四是分析“運(yùn)動”，即結(jié)合力來分析對象的運(yùn)動情況，建立運(yùn)動模型.

圖2

4解題指導(dǎo)

探究1 平拋進(jìn)出磁場

例1如圖3所示，一勻強(qiáng)磁場區(qū)域的高度為L=0,2m ，左右寬度足夠大、上下邊界平行，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=5T ，磁場方向垂直紙面向里.在其上方 H=0.8m 處有一正方形勻質(zhì)剛性金屬框，金屬框邊長 L=0.2m ，質(zhì)量為 m=0.1kg 現(xiàn)將金屬框在豎直平面內(nèi)，水平無旋轉(zhuǎn)向右以初速度 v0=2m/s 拋出，最終金屬框可恰好勻速通過磁場.回答下列問題（不考慮空氣阻力， g=10m/s2, 。（剩余3645字）