通電導線在磁場中的運動問題,是高考物理常考點。要想做對這樣的題,以下幾個知識點及基本方法必須熟練掌握。
一、受力分析。力按某種角度分,可分為重力,彈力,摩擦力,電場力,洛倫磁力及安培力。彈力包括拉力,壓力,支持力,推力,彈簧彈力等等。不涉及電磁場的力學運動學問題中,可按照重力--彈力-摩擦力順序依次將力作出。若這些力都已處於相互垂直的兩個方向上,其中有一個是運動方向,可直接求合力,否則,可將某一個力分解,最後討論合力即可。對於有電磁場的力學運動學問題,可按重力-安培力/洛倫磁力/電場力-彈力-摩擦力順序依次作圖,之後同上。
二、臨界位置。導體在磁場中運動,分進磁場,出磁場,分最大速度位置,分勻速直線運動開始位置。要弄清導體整個過程運動情況,必須先把起始位置的力學問題搞清楚,即受力分析。一般說來,起始位置時,導體中並不通電流,於是起始位置一般不用考慮安培力,按照不涉及電磁場的力學運動學問題去分析即可。
導體進磁場瞬間,如果問的是受力情況,認為還未來得及受到安培力作用,但如果考查下一刻的運動問題時,必須認為這時已產生安培力,且隨後會隨速度增大而增大,且阻礙物體運動。分析順序可以是這樣:受力分析-a(加速度)變化情況-v(速度)變化情況-感應電動勢變化情況-感應電流變化情況-安培力變化情況-二次受力分析-總結循環過程即可。
導體速度最大值處,通常也是加速度為0處,也是導體做勻速直線運動的起始點。可依據加速度為0,進行受力分析,使合力為0,從而得出相應速度值或其它待求參數即可。
三、能量守恆定律。複雜的運動學場合,以及勻變速直線運動的運動學方程不適用的場合,要求相關運動學參數,或能量問題時,需要用到能量守恆定律。找出三種東西,單列,再列等式求解即可。一是最初系統總能量,二是過程中運動物體消耗的能量,包括摩擦力做功所消耗的能量,電路中產生的熱能,等等,這些能量與過程有關,要單列,另外,還有末狀態時系統總能量。
下面就以一例,簡單理解下上述所說知識點及方法,希望對你有幫助。