■王文海
高中物理電學和磁學問題,對于同學們來講難度較大。如何提高求解涉及這一內(nèi)容問題的效果,提高學習能力,是同學們必須面對的問題。下面就高中物理電學和磁學的解題方法進行分析。
圖像法是解決電學和磁學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,在磁感應強度為B的勻強磁場中有兩條平行金屬導軌,金屬導軌的間距為L,電阻R和電容C分別連在兩條金屬導軌上,磁場方向與導軌平面垂直。導體桿ab放置在金屬導軌上,其電阻為r。在拉力的作用下導體桿勻速向右運動,已知速度為v。忽略導軌的電阻,以及導體桿與導軌之間的摩擦,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,導體桿做勻速運動,當電路穩(wěn)定后,電容器的電壓不變,導體桿運動產(chǎn)生的感應電動勢E=BLv,電阻R中的電流。
等效替代就是將復雜、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。在電學和磁學問題中,等效代替法多用于復雜電路問題的處理,通過對復雜問題的分析找出關鍵因素,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S2,先將開關S1撥向1,調(diào)節(jié)R2,使電流表有一適當?shù)闹挡⒂浵缕渥x數(shù)I1,然后將開關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,當開關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;當開關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
高中物理電學和磁學中有很多問題都可以利用對稱法快速、準確地求解,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)生的感應電動勢。
總而言之,在電學和磁學問題中,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。同學們在學習時,應總結(jié)學習經(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。