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高中物理电磁学解题技巧

作者:admin 更新时间:2019年03月21日 16:47:47

  【摘要】电磁现象是自然界中存在的一种极为普遍的现象,在高中物理的教学中也占有极大的比例。高中物理电磁学部分包括电流现象、电磁辐射、电磁场等诸多内容,同时,结合经典的电磁运动规律来阐释电能与动能、势能间的相互转化以及相关的应用。高中物理电磁学是电磁物理的基础,是为学生阐述诸多事物原理的部分,具有极其重要的作用。


  【关键词】高中物理电磁学解题技巧


  【中图分类号】G633.7【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2017)01-0144-02


  一、电磁学中“电路”的解题


  1.动态直流电路分析


  直流电路分析是电磁部分结构相对简单的部分,思考范围也仅限于电路中,一般各种变量只与电路中原件有关,不涉及电磁场影响。


  例如:电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是()


全天北京赛车PK10计划精准版  A.电压表和电流表读数都增大


全天北京赛车PK10计划精准版  B.电压表和电流表读数都减小


  C.电压表读数增大,电流表读数减小


  D.电压表读数减小,电流表读数增大


  本题考查变化电路电压与电流变化趋势,当触头由中点滑向b端时,便是动态分析电路变化过程,电流随电压变化,因此我们解题时先考虑电压变化过程,在变化过程中,闭合电路总电阻R总是逐�u增大的,因此电路总电流I是逐渐减小的,由此可以确定电阻R1电压下降值为UR1、而电源内部电压下降值为Ur,二者均减小;而总电源电压不变的情况下,可知电源外的电路电压U与并联电路电压U′皆为逐渐增大。通过上题可以看出,电路中元件参数值变化,会引起电压、电流、功率等数值的变化,解决这类问题涉及到的知识点细致且多,但直流电路问题一般不涉及不规律变化,在解题过程中建立宏观空间思维与极限思维相结合的方式来思考便可顺利解决问题。


  2.非纯电阻电路分析


  非纯电阻电路是指电路含有电动机、电解槽等装置,与纯电阻电路电能转化方式较为简单相比,非纯电阻电路电能可以转化为机械能、化学能等其他形式的能量。在转化过程中,其电能及电路的电流、电压、电功率有时会成非线性变化,学生的解题往往受到这些因素的干扰。


  例如汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图二所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V、内阻为0.05?赘,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()


  A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8W


  解析:电动机未启动时,U灯=E-I1r=12.5-10×0.05V=12V,电灯功率P灯=U灯I=120W。


  在解决非纯电阻电路的问题时,要先分析电路变化前后的稳定状态,如问题还需再进一步分析时再思考电路变化过程中的变化趋势,再利用变化稳定状态验证所判断的趋势是否正确。电动机是常用的设备,也是目前非纯电阻电路考查的主要方向。


  二、电磁学中“电磁”运动的解题


  电磁运动是电场、磁场与物体相互作用的结果,在学习过程中,主要解决的问题是研究其带来的运动形式,以及电、磁、运动之前的相互转化过程,因此正确理解“两两相加产生第三方”这句原理就能正确解决问题。


全天北京赛车PK10计划精准版  1.电磁感应充当电源角色


  电磁感应最直接的效应就是机械能转化成电能,即充当了电源的角色,但该电源的供电参数需要配合运动作用来进行计算。


  例如:如图三(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图三(b)所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内通过电阻R1上的电流大小和方向。


  2.磁场内带电粒子的圆周运动问题


  磁场内的带电粒子运动是常考项目,其在场内的圆周运动可以与其他运动相结合演变成各类题目,其现实运用极为广泛。


  例如:如图四所示真空中宽为d的区域内有强度为B的匀强磁场方向如图,质量m带电-q的粒子以与CD成θ角的速度V0垂直射入磁场中。要使粒子必能从EF射出,则初速度V0应满足什么条件?EF上有粒子射出的区域?


  如图四所示,带电粒子在磁场内做圆周运动,其半径是根据速度来确定,当速度很小时,圆周半径也小,不考虑能量损失时,就会在磁场内做半径很小的圆周运动,当速率增大后,轨道半径逐渐增大,当轨道与边界相切时是从另一侧射出的临界状态,如速率再增大,则粒子就会从另一侧飞出,鉴于上述思路;对于射出区域,只要找出上下边界即可。


  带电粒子在磁场内的运动要抓住洛伦兹力的圆周特点,利用力学的圆周运动来进行计算分析。


  三、结语


  高中物理电磁学部分的问题往往结合着运动力学的性质,因为电、磁、运动两者存在方能产生第三方,缺一不可,因此要在运动力学方面要熟练掌握。此外,随着学习内容及掌握知识逐渐增多,难度上升的同时,解决的思路也在逐渐的拓宽,可以利用能量等定律来多角度研究电、磁、运动的关系。高中物理的学习要特别注意空间思维与极限思维的培养,建立良好的宏观的、全过程运动情况的分析能力,这样才能使电磁学的学习与以往的力学等知识有机的结合起来,使物理学习达到一个良好的效果。


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