(完整版)高中物理電磁學解題方法與技巧

1、淺談高中物理電磁學學習、解題方法與技巧電磁學的研究方式："場”（電場、磁場和電磁場.）和“路”（直流電路、交流電路）； 電磁學問題的 解決途徑：“力”和“能”.電磁場的重要特性是對其中的電荷、運動電荷、電 流有力的作用，即帶電粒子在電場中受到電場力，運動電荷在磁場中受到洛侖茲力，通電導線在磁場中受到安培力，這些力和重力、彈力、摩擦力一樣，都是根據(jù)性質(zhì)命名的力。分析帶電物體在場中運動情況時，力的作用效果仍遵從牛頓運動定律、動量定理和動能定理， 研究方法還是力學方法。下面我具體的談電磁學學習方法以及解題方法與技巧。一、電磁學學習方法1 .用比值定義物理量若比值為恒量，則反映了物質(zhì)的某種性

2、質(zhì)。如：物質(zhì)的密度P、導體的電阻R、電場強度E、電勢U、電容C等。2 .類比如：將電場與重力場、電場強度 E與重力場強度（即重力加速度g）、電勢能與 重力勢能、等勢面與等高線相類比。其優(yōu)點是利用已學過的知識去認識有類似特點或規(guī)律的 未知抽象知識。3 .運用形象思維 如：用電場線和等勢面描述電場的性質(zhì)，幫助理解電場強度和電勢 等抽象概念，用小磁針和磁感線描述磁場的性質(zhì).用安培定則、左手定則描述相關(guān)物理量間的關(guān)系，提供判定某物理三的方向等。以達到由形象思維上升到抽象思維的境界。4 .運用等效思想 如；借助等效電阻、等效電路簡化電路，便于解題。5 .極端分析法 如：研究閉合電路兩端點的電壓即路端電壓

3、、用電鍵的閉合和斷開、變阻器滑片移至兩極端、使電路斷路和短路等都是運用了極端分析的思想方法。6 .尋求守恒規(guī)律 如：能量守恒定律。在純電阻電路中，電功等于電熱。法拉第電磁 感應定律和楞次定律反映了在電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。7 .運用圖象法研究 如：在IU坐標息中畫出金屬導體的伏安特性曲線來研究導體的 電阻。在U-I坐標系中畫出圖線來研究路端電壓隨電流的變化規(guī)律，并借助它測算電源電動 勢E和內(nèi)阻r。用正弦函數(shù)圖象描述正孩交流電、振蕩電流。8 .實驗檢測 如：用驗電器檢測物體上是否帶電、帶何種電、帶多少電，用靜電計檢 測導體間的見勢差。 用庫侖扭秤研究庫侖定律，用伏特計測電壓，用安培計

4、測電流強度，用歐姆計測電阻等。9 .觀察和實驗 觀察和實驗是揭示物理規(guī)律的基本方法，物理規(guī)律依靠實驗來證實。 如：奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁場，羅蘭實驗證實了運動電荷能產(chǎn)生磁場，從而揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。用電子射線管檢驗了運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的設(shè)想。法拉第的電磁感 應實驗使他的“把磁轉(zhuǎn)變成電”的光輝思想變?yōu)楝F(xiàn)實.赫茲實驗證實了電磁波的存在。二、電磁學解題方法與技巧1、巧用守恒定律求解電磁學習題求解常用的守恒定律一一動量守恒、能量守恒等。例1如圖2,電阻為 R的矩形導線框 abcd,邊長為 ab l,ad h,質(zhì)量為m,自某一高度自由落下，通過一勻強 磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的

5、寬度為h,線框恰好以恒定速度通過磁場， 線框中產(chǎn)生的焦耳熱是 （不考慮 空氣阻力）。解析：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，線框以恒定速率通過磁場的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱等于線框重力勢能的減少量，即 Q E。 2mgh. p針對訓練1.兩根豎直的金屬桿連接一電容器C,水平放置的質(zhì)量為 m,長為L的金屬棒AB可沿金屬桿無摩擦地 滑動，如圖3。整個系統(tǒng)置于磁感應強度為B的勻強磁場中，電路中的電阻均可忽略。試確定AB棒由靜止釋放后的運動情況？TL* X XXXXXXXXXX圖32、整體思維整體思維即選取整個系統(tǒng)作為研究對象，或者把物理過程當成整體來分析求解。例3 一個質(zhì)量為 m,帶有電量-q的小物體，可在水平軌

6、道上運動。o端有一與軌道垂4示，小物體以初直的墻，軌道處于勻強電場中，場強大小為E,方向沿ox正方向，如圖 速度Vo從Xo點沿ox軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力作用，用 f qE ,設(shè)小物體與墻壁碰撞時不損失機械能，且電量保持不變。求它停止前進時的總路程S。解析：小物體受電場力和摩擦力的作用，運動多次往復，摩擦力的方向隨著小物體的往復運動而發(fā)生變化。如將小物體的運動化解為一系列的子過程，逐個選用力學規(guī)律去分析， 則顯得相當繁瑣，而且數(shù)學運算已涉及到數(shù)列運算和極限求和。如把物體運動的全過程作為研究對象，則可避開運動過程的具體細節(jié)。小物體最終停在。端，電場力做的總功為 qEXo。摩擦力做功為

7、-f S,對全過程運用動能定理得 qEx0 fS 0 mv：/2, 所以 S (2qEx0 mv：)/2f.針對訓練2.圖5在場弓雖為E,方向豎直向下的勻強電場中，有 兩個質(zhì)量均為 m的帶電小球，電量分別為 +2q和-q。兩小球用長為l 的絕緣細線相連，另用絕緣細線系住帶正電的小球懸掛于。點而處于平衡狀態(tài)，則細線對懸點O的作用力等于。3、等效思維抓住一個復雜、陌生的物理現(xiàn)象與一個或幾個簡單、熟悉的物理 現(xiàn)象等效果特點，從而利用簡單、熟悉現(xiàn)象的規(guī)律求解。例4 圖6在半彳至為R的金屬環(huán)上，均勻地分布著電量為 的正電荷，且環(huán)上有一段弧長為d<<R的空隙AB。試計算環(huán)心的電場強度。解析：中

8、學課本學習了有關(guān)點電荷場強計算公式和勻強電場 的計算方法。一個不規(guī)則帶電體如例題中的帶電缺口金屬環(huán)，缺 口金屬環(huán)所產(chǎn)生的場強，沒有現(xiàn)成公式可用。但可以變換一下思維角度：如圖6在環(huán)上取一段與 AB相對稱的圓弧 AB，可以看出，由于圓弧AB與AB也 對稱于O,兩者在。點的合場強為零，環(huán)心的場強就是圓弧A B所帶電荷產(chǎn)生的場強，這是大家熟悉的點電荷電場。根據(jù)圓弧總長為（2 R d）,則電荷的線密度為Q/（2 R d）,圓弧AB的帶電量為q d Qd /（2 R d）。在R>>d的條件下，A B可視為點電荷。所以，環(huán)心的電場強度為E kq/R2 kQd/（2 R d）,方向指向圓心。針對訓

9、練3. 一條長為l的細線上端固定在。點，下端系一個質(zhì)量為 m的小球，將它置 于一個很大的勻強電場中，電場強度為E,方向水平向右，已知小球在B點時平衡，細線與豎直線的夾角為“，如圖 7所示，求：（1）當懸線與豎直方向的夾角為多大時，才能使小球 由靜止釋放后，細線到豎直位置時，小球速度恰好為零。（2）當細線與豎直方向成“角時，至少要給小球一個多大的沖量，才能使小球做圓周運動？4、利用推論技巧在電磁學的物理規(guī)律中，有一些重要推論，利用推論解題，可使問題簡捷。例如，根據(jù) 楞次定律及其能量轉(zhuǎn)化和守恒的實質(zhì)，還可以得出以下簡捷實用的推論。.動態(tài)規(guī)律一一當回路與磁場接近或者回路的磁通量增加時，一定相互排斥或

10、者向減少磁通量的方向運動；反之，一定相互吸引或者向增加磁通量的方向運動。.靜態(tài)規(guī)律一一當回路兩側(cè)的磁感線對稱對布，即不論向什么方向運動，都不能阻礙磁通量變化或者磁通量變化都相同時，回路將靜止不動一一處于穩(wěn)定或者不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。. “因反果同”規(guī)律一一正方向穿過回路的磁通量增加（或者減少）與反方向穿過回 路的磁通量減少（或者增加），引起的感應電流方向相同?！傲阒捣纸纭币?guī)律一一當感應電流為交流電時，零值是電流改變方向的分界點，也是線圈的磁通變化率（/ t）為零，磁通量（）最大的位置；而感應電流達到最大值時，磁通變化率最大，而磁通量卻為零。例5如圖8, a、b、c、d為四根相同的銅棒，c、d固定在同一水平面上 a、b對稱地放 在c、d棒上，它們接觸良好，。點為四根棒圍成的矩形的幾何中心。一條形磁鐵沿豎直方向向。點落下，則銅棒 a、b可能：(A)保持靜止(C)分另1J向O點靠近(B)分別遠離。點(D)無法判斷解析：無論磁鐵的哪個磁極在下方，磁鐵向下移，都將使穿過回路的磁通量增加，由推 論1, (C)對。針對訓練4.如圖9所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸 。轉(zhuǎn)動的閉合矩形導線框，當 滑動變阻器的滑片