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关于闭合矩形线圈在磁场中运动问题要使线圈匀速进入磁场，需要多大外力？此时有多少磁场能转化为热能？磁场能的变化与哪个物理量有关？磁场这儿特别不明白，尤其是闭合线圈类问题... 关于闭合矩形线圈在磁场中运动问题
要使线圈匀速进入磁场，需要多大外力？此时有多少磁场能转化为热能？磁场能的变化与哪个物理量有关？磁场这儿特别不明白，尤其是闭合线圈类问题展开

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#合辑# 面试问优缺点怎么回答最加分？

NKfairyland
2011-12-11

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虽说是磁场的问题，但实际涉及到了力、运动与能量等各方面，分别来说：
1. 要使线圈匀速进入磁场，需要多大外力？匀速运动与外力的关系，有没有发现它与受力分析的题目的性质是一样的？所以应该把这类问题看作是以力和运动为主体的问题。先不看磁场的事，线圈要想匀速运动，条件是什么？——合外力为零。问的是外力F，因此还要知道线圈受到的其它力，这时再来考虑磁场的问题，思路就比较清晰了。之所以要用外力F才能使线圈运动，原因是线圈受到一个阻碍它运动的力，是安培力F=BIL，在B与L一定时（通常是这样），电流I决定了安培力的大小，于是再考虑电路中的电流；线圈中之所以有电流，一定是存在电动势E，由闭合电路欧姆定律E=I(R+r)形成，在总电阻一定时（通常也是这样），电动势E决定了电流I的大小，于是再考虑电动势E；之所以有电动势，是因为有导体切割磁感线（也可以说线圈的磁通量发生变化）而产生了电磁感应现象，满足E=BLv（或者用磁通量φ的变化率表示：E=n(Δφ/Δt)），在B和L不变时，速度v决定了电动势E的大小。至此，问题分析清楚了，将上面分析的过程反过来就是解题的过程，由v求出E，由E求出I，由I求出F安，最后外力与安培力平衡求出外力F。
2. 此时有多少磁场能转化为热能？首先，将磁场能的说法问题放在下面说，这里只看热能怎么思考；其次，问热能前提是在某一个过程中，单独的一个时间点不存在热能的问题，因此你要确定问的是从何时到何时线圈的放热；最后，才是考虑热能的产生原因，这里就是电阻的发热，也就是焦耳定律Q=I^2Rt，所以，你需要知道电流、电阻和时间三个物理量。但是一定要注意，焦耳定律揭示了电流发热的本质总是对的，但是不代表你总能用它计算，如果过程中电流在变化，电流I就无从取值。所以焦耳定律只适合恒定电流的情况，比如本题（从前面的分析中，你自己能解释为什么匀速时线圈中电流大小不变）；但是经常有非恒定电流的情况，那时就不能只把目光局限在电路本身，而是要从整体的能量转化的方面去考虑，意思就是你没办法从发热本身来计算，你要知道系统整体能量的转化方式，根据能量守恒，算出其他所有形式能量减少了多少，就是用来发热了。
这是个比较大的问题，想用一种方法穷尽所有可能问题是不太现实的，所以建议你首先认识到两点：第一、涉及到放热一个是一个过程而不是某一个时间点，所以先确定究竟是从何时到何时的放热；第二、确定这个过程中电流是恒定的还是变化的，恒定可以用焦耳定律，变化则必须从能量守恒的角度来考虑。这两点是分析题目的思路，确定解题思路之后，然后才是具体方法问题。这里具体方法没有说，如果你有这方面的问题，希望你能拿出一个具体问题，咱们再讨论。
3. “磁场能”这个说法实际上不够准确，无论是我们学过的机械能或者电势能，都是针对物体而言的，说一个场的能量就让人很难理解，因为场本身就很抽象。这个提法在大学才会真正涉及，如果你感兴趣，大学在去研究，现阶段我建议这样来处理：首先，由于磁场能的说法不准确，容易引起误解，因此高考原题不会出现（你可以留意一下高考原题的说法），所以你不必太担心自己不理解；其次，如果某考试题出现这种说法，一般都是磁场能的转化问题，你别从磁场能跟哪些物理量有关的方向考虑，你看另一种能量的变化。比如上一个问题，你别想磁场能减少了多少，你看发热发了多少；如果问多少机械能转化为了磁场能，你就看机械能少了多少，反正转化的就是这么多能量嘛！这是一个非常有效地思考问题的思路，可以解决绝大多数问题。
最后，给你关于磁场方面的一些建议。你说磁场这不太明白，原因我想是涉及磁场的一般都是综合问题。比如前面就涉及到力与运动，还有能量等问题。看似磁场贯穿了问题始终，但是经过分析发现只有某些步骤才与磁场真正相关，如果总是考虑如何从磁场方面下手，或者解题过程中总是想着磁场的相关公式，就会有一片模糊的感觉。因此，建议你再做磁场类问题时，把大部分精力用在分析除磁场外用到什么知识，以及他们之间的联系，而非磁场本身。刚开始你独立分析可能会遇到一些困难，你可以请教老师或者班上学习更好的同学，或者也可以来问我。如果能坚持分析问题结构，理解问题本质，思考解决办法，你一定能学好物理的！距高考还有一段时间，足够你学的明白。祝学业有成，考出好成绩！

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