2016年高考物理复习专题17线框进出磁场问题易错点

线框进出磁场问题易错点

主标题：线框进出磁场问题易错点

副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。 关键词：线框、磁场

难度：3

重要程度：5 内容：熟记易混易错点。

易错类型：不会分析线框在有界磁场中的运动问题

线框在有界磁场中运动时，可以分为以下常见的几种情况：（1）线框在竖直方向上运动，即线框竖直下落进入磁场，然后穿过磁场，或者是不穿过磁场；（2）线框在水平方向上的运动，即线框以某速度水平穿着某一磁场，然后再穿出，或者是线框穿过方向相反的两个有界磁场区域；（3）线框在磁场中绕某一固定旋转轴旋转；（4）线框在斜面上运动，即线框在某一斜面上进入有界磁场，然后穿出磁场。线框在有界磁场中的运动问题，一般是涉及电磁感应的有关知识、力学知识以及电路知识等的综合题。在分析这类问题时，首先是将线框运动的整个过程分为几个阶段，然后分别它们分析，以确定线框的运动情况。一般情况下，通常将线框运动的整个运动过程分为“进磁场” “在磁场中平动” “出磁场”三个阶段。 例 如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕

制（Ⅰ为细导线）。两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落，

再进入磁场，最后落到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小

分别为v 1、v 2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q 1、Q 2。不计空气阻

力，则 （ ）

A ．v 1

B ．v 1 =v 2，Q 1= Q 2

C ．v 1 Q 2

D ．v 1 =v 2，Q 1< Q 2

【易错】对题目信息理解不透彻，不能判断出两线圈进入磁场时的加速度a =g —2016B v ρρ是一个定值，而是根据公式F a g m =-判断出细线圈的加速度比粗线圈的加速度小，落地时细线圈的速度1v 小于粗

线圈的速度2v ，错选A ；或对线圈运动过程中的能量关系不清楚，错误判断出细线圈在磁场中运动时产生的热量1Q 大于粗线圈产生的热量2Q ，错选C 。

【解析】D.根据题意可知，两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落，线圈到达磁场上边界时具有相同的速度v 。进入磁场后，两线圈切割磁感线产生感应电流，此时线

圈受到磁场的安培力F BIl =，又Blv I R =，故22B l v F R =；又线圈的电阻R =ρ4l S

，其中ρ为材料的电阻率，l 为线圈的边长，所以安培力F =24B lvS ρ

，此时加速度Ⅰ Ⅱ

mg F F a g m m -==-。设ρ0为该材料的密度，则m =ρ0S ·4l ，加速度a =g —20

16B v ρρ是定值，故线圈Ⅰ和Ⅱ在进入磁场时同步运动。当两线圈全部进入磁场后，感应电流为零，不再受到安培力的作用，只在重力的作用下竖直下落，加速度为g 。因此，线圈Ⅰ和Ⅱ落地时速度相等，即v 1 =v 2。

由能量的转化与能量守恒定律可知，Q =mg (h +H )－12

mv 2，其中H 为磁场区域的高度，由于线圈Ⅰ为细导线，m 小，产生的热量小，所以Q 1＜ Q 2。由以上分析可知，选项D 正确。

【点评】本题所涉及的知识比较多，解题时比较容易出错。做题时，一定分清楚哪些是题目已知的，哪些是相同的，哪些是不同的，以及它们之间的关系。例如，错解中判断加速度时，就定势地将两线圈的安培力认为相同，而没有深入分析各量的关系，以致得出错误答案。