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上面.此時給圓環一個外力，就能讓它從靜止開始動起來，并沿圍繞過環心且垂直環面的中心線做勻加速轉動.求：圓環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？(假如帶電圓環中的電流是I，其電流的磁場對圓環圓面磁通量為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，才使圓環動能增加，轉速ω增加，才使圓環中電流增大，從而有了電磁感應才使圓環產生感應電動勢，之后圓環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，利用已知條件間的聯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，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)，另一端被圓環的端面支撐，小球可沿圓環作圓周運動，它們之間的摩擦系數是0.1，圓環放在恒定磁場中，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，在棒穩定后小球以ω=10rad/s勻速度轉動？

(2)S1閉合穩定后，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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