高中物理電磁學解題方法分析

河北衡水第一中學(053000)

杜蕓菲●

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高中物理電磁學解題方法分析

河北衡水第一中學(053000)

杜蕓菲●

電磁學是高中物理學習的重點和難點內容之一，許多同學對這部分知識的學習感到非常困難，特別是在進行解答電磁學習題時更是束手無策，以致讓許多同學對電磁學的學習失去信心.本文通過作者的學習體會和學習經驗總結了電磁學的一些解題方法，以供同學們參考.

高中物理；電磁學；解題方法

電磁學作為高中物理學習的重點和難點內容之一，對這部分知識的理解和掌握讓許多同學感到非常困難，特別是在解答電磁學的習題時，更是沒有解題思路，也找不到解題方法. 這部分知識雖然難學，但只要掌握正確的方法，問題就能迎刃而解.

一、運用代替等效方法，使解題過程簡單化

在高中物理電磁學的解題中，對于一些不同的物理問題，它們在某些方面具有一致性或相同性，在能實現(xiàn)同樣目的的前提下可以采用代替的方法，這樣就能把復雜問題簡單化.在等效之前需要把兩個物理量進行比較，找到它們的相同之處，然后把一個問題上使用的方法，就可以應用到另一個問題上使問題簡化.

例1 如圖1，使用均勻細導線做成邊長是d的等邊△MKN，在均勻恒定且磁感應強度是B的磁場中，圍繞MN軸進行恒定轉動，其角速度為ω，MN垂直磁場方向，三個線框電阻相等均為R，圖中線框位置處于t=0的時刻.求如下問題：(1)對于線框在任意時刻t的電流.

(2)如果M點的電動勢規(guī)定為0，那么在t=0時刻MK線框上任意點A的電動勢UA是多少(A到M距離是x).

二、運用守恒轉換方法，使問題迂回解決

因為自然界存在守恒規(guī)律，在高中物理電磁學的解題中，巧妙運用守恒轉換思路和方法，就能把一些狀態(tài)和過程比較復雜的習題，不能用一般方法求解或用普通方法解答繁瑣時，可運用轉換方法，從另一個角度間接或迂回解決問題.可根據能量守恒、質量守恒、電荷量守恒等定律來把問題轉換間接求解問題，以提高解題效率.

例2 已知一個正電荷，帶電量為q，其均勻分布在半徑是R、質量大小為m的均勻絕緣的細圓環(huán)上面.此時給圓環(huán)一個外力，就能讓它從靜止開始動起來，并沿圍繞過環(huán)心且垂直環(huán)面的中心線做勻加速轉動.求：圓環(huán)從開始運動一直到其角速度為ω0的全部過程中外力做的功是多少？(假如帶電圓環(huán)中的電流是I，其電流的磁場對圓環(huán)圓面磁通量為Ф=kI，k是常數，不考慮其它因素.)

解題方法分析 在本題中如果直接計算外力做的功，非常困難，因為外力一直在變化，包括其大小和方向都在變.如果變換一下解題思路，可以從變力想到做功的原理，其實做功就是一種能量轉化成另一種能量，如果求這個外力做的功，只要能計算出此外力做功后轉化成的能量，就能使問題容易求解.此題中因為外力做了正功，才使圓環(huán)動能增加，轉速ω增加，才使圓環(huán)中電流增大，從而有了電磁感應才使圓環(huán)產生感應電動勢，之后圓環(huán)需克服這個感應電動勢就需要做功.運用守恒轉換的方法，可知外力做的正功等于圓環(huán)獲得的動能與抵抗感應電動勢所做的功這兩項的和.

三、運用綜合法解題，提高知識應用能力

運用綜合方法就要從題目的已知條件出發(fā)，利用已知條件間的聯(lián)系去尋找新的可用條件，在推導新條件時，要始終考慮：根據現(xiàn)有條件能求出哪個條件，依次進行求出所有新條件，從而最終創(chuàng)造出直接求解問題所需的條件.

圖3

例3 把一個半徑為0.1m的金屬細圓環(huán)，按如圖3所示，垂直放于一個金屬細圓柱(其半徑比0.1m小得多)的端面上，圓柱的軸通過圓環(huán)中心.將一個質量是10克的金屬小球一頭固定于金屬棒(不考慮小球的質量和電阻)，另一端被圓環(huán)的端面支撐，小球可沿圓環(huán)作圓周運動，它們之間的摩擦系數是0.1，圓環(huán)放在恒定磁場中，其強度為4T，方向如圖3所示，不考慮其它因素.開始時斷開S1、并且S2在1位，R1=R3=4Ω，R2=R4=6Ω，C=30μF，求：

(1)當S1閉合后，在棒的A端施加多大垂直于棒的水平外力，在棒穩(wěn)定后小球以ω=10rad/s勻速度轉動？

(2)S1閉合穩(wěn)定后，S2從1位搬到2位，施加的外力大小方向不變，在重新達到穩(wěn)定勻速轉動后，R3中的電量為多少？

總之，在電磁學解題時只要打牢基礎，靈活運用多種方法，就能快速找到解題的思路，使問題能容易解決.

[1]田麗.高中物理競賽中電磁學的解題方法研究[J].湖南師范大學.2014 (01)

[2]謝占凱.新課標下高考物理試題分析[J].云南師范大學.2014 (03)

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