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      分析高中物理電學(xué)和磁學(xué)的解題方法

      2020-06-17 08:04:50王文海
      關(guān)鍵詞:磁學(xué)金屬棒電學(xué)

      ■王文海

      高中物理電學(xué)和磁學(xué)問題,對于同學(xué)們來講難度較大。如何提高求解涉及這一內(nèi)容問題的效果,提高學(xué)習(xí)能力,是同學(xué)們必須面對的問題。下面就高中物理電學(xué)和磁學(xué)的解題方法進行分析。

      1.圖像法

      圖像法是解決電學(xué)和磁學(xué)問題比較常見的方法之一,也是提高解題效果的有效手段。應(yīng)用圖像法進行解題,可以將問題條件或要求直觀地呈現(xiàn)出來,提高解題的效果。

      圖1

      例如,如圖1所示,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中有兩條平行金屬導(dǎo)軌,金屬導(dǎo)軌的間距為L,電阻R和電容C分別連在兩條金屬導(dǎo)軌上,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。導(dǎo)體桿ab放置在金屬導(dǎo)軌上,其電阻為r。在拉力的作用下導(dǎo)體桿勻速向右運動,已知速度為v。忽略導(dǎo)軌的電阻,以及導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌之間的摩擦,求電阻R中的電流、拉力的功率、電容器極板所帶的電荷量。

      解決這一問題時,同學(xué)們可以先從圖像入手,再結(jié)合定義與公式,根據(jù)已知條件進行計算,最終確定答案。如電阻R中電流的求解:根據(jù)題意可知,導(dǎo)體桿做勻速運動,當(dāng)電路穩(wěn)定后,電容器的電壓不變,導(dǎo)體桿運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,電阻R中的電流。

      2.等效替代法

      等效替代就是將復(fù)雜、抽象的物理過程通過等效變換轉(zhuǎn)換成簡單、直接的物理過程。在電學(xué)和磁學(xué)問題中,等效代替法多用于復(fù)雜電路問題的處理,通過對復(fù)雜問題的分析找出關(guān)鍵因素,通過等效變換明確解題思路。

      例如,如圖2所示,R1是電阻箱,R2為滑動變阻器。為了測電阻Rx的阻值,閉合開關(guān)S2,先將開關(guān)S1撥向1,調(diào)節(jié)R2,使電流表有一適當(dāng)?shù)闹挡⒂浵缕渥x數(shù)I1,然后將開關(guān)S1撥向2,保持_____的值不變,調(diào)節(jié)_____,直到使電流表的示數(shù)等于I1時,電阻Rx的值就等于電阻箱R1的讀數(shù)。

      解答這一問題可以采用等效替代法分析處理,當(dāng)開關(guān)S1接1時,調(diào)節(jié)滑動變阻器R2,使得電流表處于表盤中間位置附近;當(dāng)開關(guān)S1接2時,保持滑動變阻器R2滑片位置不動,通過調(diào)節(jié)變阻箱R1,使得電流表讀數(shù)為I1,此時變阻箱的電阻即為待測電阻Rx的阻值。

      圖2

      3.對稱法

      高中物理電學(xué)和磁學(xué)中有很多問題都可以利用對稱法快速、準(zhǔn)確地求解,比如對稱電路、電場強度、帶電粒子在電場或磁場中的運動等。

      例如,在半徑為R的圓柱形區(qū)域內(nèi),存在與圓柱軸線平行的勻強磁場,一根長為3R的金屬棒MN與磁場方向垂直放置,金屬棒的M、N兩端位于圓形磁場的邊界上,磁感應(yīng)強度B隨時間t勻速變化,變化率為,求金屬棒MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。

      解答這一問題時,可以先采用對稱法畫出平面圖,構(gòu)建一個對稱點,然后計算金屬棒MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

      總而言之,在電學(xué)和磁學(xué)問題中,合理采用圖像法、對稱法、等效替代法,可以快速解決問題,得到正確答案。同學(xué)們在學(xué)習(xí)時,應(yīng)總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗,加強對解決問題方法的探究,并能靈活運用,逐步提高解決問題的能力。

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