:高考物理复习：磁场综合面面观(二)

高考物理复习：磁场综合面面观(二)

二、磁场与能量的综合

我们前面介绍的磁场与运动学动力学的综合，是用运动学动力学解题的方法去研究的，换言之，也就是分析磁场中物体运动过程，受力情况等等，现在我们要一起研究磁场与能量的综合，这里要用的就是能量解题的思想。

那么什么是能量解题的方法呢，我们知道，在解能量题的时候，我们经常不会去考虑中间复杂的过程，只去考虑开始状态和最后的状态——这就是能量解题的思想。

例：如右图所示，一边长为L、电阻为R、质量为m的正方形导线框abcd从离地面H高处自由下落，下落过程中线框恰能匀速穿过磁感应强度为B的水平匀强磁场，若空气阻力不计，求：

(1) 线框落地时速度大小；

(2) 线框穿过磁场过程中产生的热量；

(3) 线框开始降落时与磁场上边缘的距离。

在解这个题之前我们先对题分析：题中有下落过程恰能匀速穿过磁场强度为B的水平均匀磁场，到底怎么样就会恰好穿过呢？先看受力，线框受两个力，一个力是重力，贯穿于始终；另一个力是磁场力，这个力必须要有电磁感应的时候才会有，也就是线框内的磁场变化的时候。怎么一个情况能够引起线框内磁场变化呢？当线框整个在磁场中的时候不会有变化；当线框上下两个导体棒都不在磁场的时候也不会变化，也就是说要看两个上下导体棒，必须一个导体棒在磁场中，而另一个不在这样才可以。所以磁场的上下宽度必须等于L，如果大于L上下边框就会有段时间二者都在磁场中，线框在重力作用下加速，相同的，如果小于L上下两边框就会有段时间都不在磁场中也会在重力作用下加速

要匀速运动，就必须始终有向上的磁场力，而且这个磁场力要始终等于重力。也就是BIL=mg

I=U/RU=BLv

解出匀速运动的v=mgR/(BL)2也就是线框从高度H处下落，刚好下边框接触到磁场，速度达到v；之后下边框切割磁导线，产生感应电流，进而线框受到向上的磁场力；一直到下边框到达磁场的下边缘，根据上面分析，上边框刚好接触到磁场的上边缘，之后线框下边框出了磁场，上边框进入磁场并切割磁感线，直到上边框也出了磁场，线框在重力作用下运动。