关于导线框进出磁场问题的探究指导

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1引言

导线框进出磁场是高中物理中较为特殊的电磁感应问题，解析难度较大.教学中有必要指导学生梳理导线框进出磁场的运动规律，构建解题策略，

2难点解读

导线框从竖直方向穿过有界磁场，会受到安培力的作用.导线框进出磁场分为五个阶段：一是接近磁场；二是穿入磁场；三是浸没磁场；四是穿出磁场；五是远离磁场.在阶段一、三和五，线框中没有感应电流，导线框只受到重力作用；而在阶段二和四，由于导线框切割磁感应线，因此存在感应电流.

教学中需要重点研究导线框穿人磁场时的情境，总体上可以分为三类，包括匀速穿入、加速穿入和减速穿入，并分别生成相应的“速度一时间”曲线，指导学生理解运动过程.

图1

匀速穿入磁场：此时线框的速度使得安培力与重力相等，即 mg=F☉ ，导线框可以匀速穿入磁场，其 v-t 图像如图 1-①

加速穿入磁场：受到的安培力小于重力，即 mg> FU ，则线框会以变加速运动穿入磁场，其 v-t 图像如图 ：

减速穿入磁场：此时导线框自由落体的高度较高，进入磁场时的速度较大，受到的安培力大于重力，即 mg☉ ，则线框会以变减速运动穿入磁场，其 v-t 图像如图 ①-③ ：

而当导线框完全浸没在磁场中时，将做加速度为 g 的匀加速直线运动，穿出磁场时的运动情境，还需进一步结合其速度大小来加以讨论.

3策略讲解

关于与动力学相关的电磁感应问题，建议按照如下思路分析(如图2所示)：一是分析“源”，即关注电路中电磁感应中的电源；二是分析“路”，即明确电路的串、并联关系；三是分析“力”，即确定其他力与安培力 的大小关系；四是分析“运动”，即结合力来分析对象的运动情况，建立运动模型.

图2

4解题指导

探究1 平抛进出磁场

例1如图3所示，一匀强磁场区域的高度为L=0,2m ，左右宽度足够大、上下边界平行，其磁感应强度为 B=5T ，磁场方向垂直纸面向里.在其上方 H=0.8m 处有一正方形匀质刚性金属框，金属框边长 L=0.2m ，质量为 m=0.1kg 现将金属框在竖直平面内，水平无旋转向右以初速度 v0=2m/s 抛出，最终金属框可恰好匀速通过磁场.回答下列问题（不考虑空气阻力， g=10m/s2, 。（剩余3645字）