电磁学专题
1．（2015•贵阳）如图所示，弹簧测力计下端用细线悬挂重为3N的金属框，其正下方有一
磁场区域（图中“×”表示垂直于纸面向里的磁感线）．现使金属框从某一高度竖直匀速下降，
发现当金属框刚进入磁场到完全进入磁场的过程中（金属框始终匀速），弹簧测力计的示数
小于3N．若将磁感线的方向改为垂直于纸面向外，请判断：重复上述操作，在金属框匀速
进入磁场的过程中，弹簧测力计的示数是大于3N还是小于3N？并说明你的理由．
【分析】（1）在电磁感应现象中，所产生的感应电流的方向与磁场方向和导体做切割磁感线的运动方向有关．
（2）通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向由电流的方向和磁场的方向有关．
【解答】解：
一、电磁感应现象是指闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，图中的金属框向下运动时，切割磁感线，产生感应电流，此时弹簧测力计的示数小于3N，说明金属框受到向上的磁场力作用；
二、（1）若磁场的方向改变后，感应电流的方向就会改变，与原来相反；（2）若穿过金属框的磁场方向改为与原来相反，由于电流方向改变了，所以金属框受到的磁场力方向不变，仍然向上；（3）对线框受力分析知，线框受合力向上，所以弹簧测力计的示数仍然小于3N．
14．（3分）（2016•贵阳）如图所示，倾斜固定在水平面
上的MN、PQ，是两根足够长的光滑平行金属导轨（不计
电阻），M、P端接有一个电阻R，均匀磁场B垂直于导轨
所在平面．将金属棒ab垂直于导轨放置后，由静止释放．
（1）在下滑过程中金属棒会受到磁场对它的作用力，请分
析此力产生的原因．
（2）已知金属棒速度越大，磁场对它的力就越大，且该力方向与它的运动方向相反，请说明释放后金属棒速度大小的变化情况及其原因．
【分析】利用下列知识分析回答：
（1）闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，将产生感应电流，这种现象叫电磁感应，感应电流的大小与磁场强弱和导体运动快慢有关．
（2）通电导体在磁场中受到力的作用；受力大小与磁场强弱和电流大小有关．
【解答】答：
（1）金属棒与导轨构成闭合回路，棒在下滑的过程中由于切割磁感线产生感应电流，磁场对有感应电流通过的金属棒产生力的作用；
（2）金属棒先加速运动，后保持匀速直线运动．
释放后，金属棒由于重力的作用而加速下滑；随着金属棒的速度逐渐增大，金属棒受到沿导轨平面向上的磁场力增大，直至金属棒受力平衡，最终将做匀速直线运动．
2．（3分）如图所示，将两根竖直放置的光滑金属轨道（足够长）与电路连接，两轨道间
有一均匀磁场区域（图中“×”表示垂直与竖直面的磁感线）；重为G的金属杆ab与上端固定
的绝缘轻质弹簧相连接，并与两轨道接触良好，闭合开关，当ab静止时弹簧无形变，若仅改
变电流方向，请你判断ab再次静止时弹簧被拉伸还是压缩，为什么？
【分析】由题意可知，当ab静止时弹簧无形变，则金属杆ab受到的重力和磁场的作用力是一
对平衡力，二力大小相等，方向相反；若仅改变电流方向，会导致磁场对金属杆的作用力方向变
为与原来方向相反，然后根据力的平衡条件得出弹簧作用力的方向，然后判断弹簧是拉伸还是压缩．
【解答】答：若仅改变电流方向，ab再次静止时弹簧被拉伸；
原因是：（1）由题意可知，闭合开关，当ab静止时弹簧无形变，则金属杆ab受到的重力和磁场对ab的力是一对平衡力，磁场对ab作用力的方向为竖直向上；（2）当流过ab棒的电流方向改变时，磁场对其作用力方向变为竖直向下，与重力方向相同；（3）由力的平衡条件可知，此时弹簧受到的合力竖直向下，即弹簧应被拉伸．
3.如图12所示，水平桌面的中间有一均匀的磁场区域（“×”表示垂直于桌面向
下的磁感线）。桌面左端放有质量和大小均相同的金属框和塑料框。现分别用水平
向右的力将它们从图中的A位置匀速拉动到B位置。请你从能量转化的角度判断这一
过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功是否相同？请说明理由。（假设两框与桌
面间的接触粗糙程度相同）
【解答】（1）因为金属框和塑料框的质量相同，所以两框对水
平桌面的压力相同，又因为两框与桌面间的接触粗糙程度相同，所以两框受到的摩擦力相同；且两框移动的距离也相等，因而在此过程中克服摩擦力做的功相同（即转化为的内能E内相同）；
（2）金属框在开始进入磁场和离开磁场时，由于闭合电路的部分导体做切割磁感线运动会产生感应电流，又因为通电导体在磁场中受到力的作用，所以金属框受到磁场力的作用，而塑料框运动时不会产生感应电流，也不受磁场力作用；所以，在此过程中拉动金属框还需要克服磁场力做功机械能转化为电能E电；
（3）综上所述，拉力对金属框做的功：W金=E内+E电，拉力对塑料框做的功：W塑=E内，故这一过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功不相同，即W金 > W塑
归纳总结：
1、闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，将产生感应电流，这种现象叫电磁感应；
2、电磁感应是将机械能转换为电磁能的过程；
3、电磁感应中，感应电流I的方向和磁场B的方向与导体切割磁感线方向V有关；
4、电磁感应中，感应电流I的大小与磁场强弱B、导体运动快慢V有关：I=BLV；
5、通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；
6、通电导体在磁场中受力的大小与磁场强度、电流大小和切割磁感线的部分导线的长度有关：F=BIL；
答题模式：
一、受力情况分析
1、由磁场B的方向和导体运动V的方向分析电流I的方向；
2、结合电流I的的方向和磁场B的方向，判断安培力F的方向；
3、对研究对象受力分析，判断研究对象的受力和运动情况；
二、能量守恒问题分析
1、分析研究对象，找出不受磁场力时物体的受力情况，从而判断能量转化情况；
2、分析研究对象在磁场中运动的受力情况，判断是否有能量转化为电能；
3、根据能量守恒，分析研究对象在整个过程中的运动情况。
