【摘要】電磁感應(yīng)屬于高中物理課程體系中的一個(gè)重要部分,教學(xué)效果如何直接關(guān)系到高中物理的整體教學(xué)質(zhì)量,其中解題訓(xùn)練是不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)之一,教師需給予高度重視,平常多組織學(xué)生圍繞電磁感應(yīng)進(jìn)行解題訓(xùn)練,幫助他們掌握更多的解題技巧.本文主要對(duì)高中物理電磁感應(yīng)試題的解題技巧進(jìn)行深入探討,同時(shí)分享一系列解題實(shí)例.
【關(guān)鍵詞】高中物理;電磁感應(yīng);解題技巧
電磁感應(yīng)作為高考物理中的一個(gè)熱門(mén)考點(diǎn),該部分理論知識(shí)難度相對(duì)較大,比較抽象,相關(guān)試題更是不易解決,教師需根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況科學(xué)設(shè)置電磁感應(yīng)試題專(zhuān)題訓(xùn)練,將這方面具有代表性與典型性的題目集中起來(lái),通過(guò)專(zhuān)題訓(xùn)練模式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行解題練習(xí),向?qū)W生傳授一些常用且有效的解題技巧,使學(xué)生掌握解決電磁感應(yīng)試題的方法及竅門(mén),提高學(xué)習(xí)成績(jī)[1].
1 電磁感應(yīng)定性判斷試題解題技巧
例1 在圖1中,在水平桌面上豎直放置一個(gè)條形磁鐵,然后把一個(gè)閉合的圓形鋁環(huán)由這根條形磁鐵正上方從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始釋放,那么在這個(gè)圓形鋁環(huán)下落過(guò)程中將會(huì)( )
(A)鋁環(huán)里面出現(xiàn)的感應(yīng)電流方向不發(fā)生變化.
(B)這根條形磁鐵對(duì)桌面產(chǎn)生的壓力一直比自身重力大.
(C)圓形鋁環(huán)受到的安培力是先上后下.
(D)圓形鋁環(huán)的加速度不會(huì)比g大.
分析 處理這道電磁感應(yīng)定性判斷類(lèi)的題目時(shí),首先應(yīng)當(dāng)大致了解條形磁鐵的磁場(chǎng)規(guī)律,知道其磁感線的具體方向,然后結(jié)合楞次定律對(duì)圓形鋁環(huán)的受力情況和感應(yīng)電流產(chǎn)生的方向進(jìn)行研究和判斷,并結(jié)合排除法快速找到正確選項(xiàng)[2].
詳解 在(A)選項(xiàng)中,基于圓形鋁環(huán)整個(gè)運(yùn)動(dòng)情況來(lái)看,先接近條形磁鐵、再遠(yuǎn)離,結(jié)合楞次定律從上往下展開(kāi)觀察,當(dāng)它接近條形磁鐵時(shí)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,離開(kāi)時(shí)則為順時(shí)針,所以是錯(cuò)誤的;
在(B)選項(xiàng)中,當(dāng)圓形鋁環(huán)運(yùn)動(dòng)至條形磁鐵正中間部位時(shí),無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,此時(shí)條形磁鐵對(duì)桌面所產(chǎn)生的壓力即為自身重力,也錯(cuò)誤;
在(C)選項(xiàng)中,根據(jù)楞次定律能夠判斷出,圓形鋁環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的安培力始終是向上的,(C)選項(xiàng)同樣錯(cuò)誤;
運(yùn)用排除法,只有(D)選項(xiàng)是正確的.
2 電磁感應(yīng)圖象判斷試題解題技巧
例2 在圖2中,有一個(gè)邊長(zhǎng)是a的正方形區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)是一個(gè)方向相反、大小一樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng),具體分布情況如圖所示,另外有一個(gè)邊長(zhǎng)也是a的正方形邊框,當(dāng)時(shí)間t=0時(shí),沿著x軸方向慢慢進(jìn)到這個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,設(shè)邊框中電流的順時(shí)針?lè)较蚴钦较?,那么圖3中哪個(gè)表示的是邊框位移與電流的關(guān)系( )
(A) (B)
(C) (D)
分析 雖然本題從表面看比較復(fù)雜,但是如果能夠采用特殊位置法展開(kāi)判斷,選擇邊框運(yùn)動(dòng)到一些特殊位置進(jìn)行研究,問(wèn)題就會(huì)簡(jiǎn)便一些,且同樣搭配排除法.
詳解 當(dāng)正方形邊框剛剛進(jìn)到勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)右手定則判斷出出現(xiàn)的感應(yīng)電流方向是順時(shí)針,故(A)被排除;
當(dāng)正方形邊框離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),出現(xiàn)的感應(yīng)電流也是順時(shí)針?lè)较?,(C)排除;
當(dāng)正方形邊框同勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域相重合時(shí),其位移是a,接著沿x軸繼續(xù)往右進(jìn)行運(yùn)動(dòng),出現(xiàn)的感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針,可把(D)排除;
綜合起來(lái),正確答案是(B).
3 電磁感應(yīng)定量計(jì)算試題解題技巧
例3 在圖4中,有一個(gè)寬度是L,上端連接一個(gè)電阻R,且長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌,與水平桌面之間的角是θ,其中一個(gè)電阻是r、質(zhì)量是m的導(dǎo)體棒ab位于導(dǎo)軌上面,處于靜止?fàn)顟B(tài),兩者之間動(dòng)摩擦因數(shù)是μ=tanθ,圖中虛線區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)磁場(chǎng),強(qiáng)度大小是B,且垂直于導(dǎo)軌,當(dāng)這個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)沿這導(dǎo)軌往斜上方進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒ab隨著運(yùn)動(dòng),始終不離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng),最stDqWvNELzw556ErdC+1Qc8SPbEsOGLTCZjnrY1ac2g=終達(dá)到速度v0時(shí)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng),假如忽視導(dǎo)軌電阻,那么( )
(A)當(dāng)導(dǎo)體棒ab以v0速度進(jìn)行勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)軌兩端電勢(shì)差為RR+rBLv0.
(B)這個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小是v0+2mg(R+r)sinθB2L2.
(C)當(dāng)導(dǎo)體棒ab以v0速度進(jìn)行勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),該電路所消耗的總功率是(2mgsinθ)2B2L2(R+r).
(D)當(dāng)導(dǎo)體棒ab在這個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)電阻R的電荷量大小是BLR+r.
解 針對(duì)(A)選項(xiàng),可直接直接采用公式E=BLv0,故不正確;
針對(duì)(B)選項(xiàng),當(dāng)導(dǎo)體棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),根據(jù)平衡條件可得mgsinθ+μmgcosθ=BIL,
因?yàn)棣?tanθ,I=BL(v-v0)R+r,
故聯(lián)立起來(lái)可求得v=v0+2mg(R+r)sinθB2L2,所以正確;
針對(duì)(C)選項(xiàng),該電路所消耗總功率是P=I2(R+r)=(2mgsinθ)2B2L2(R+r),也正確;
針對(duì)(D)選項(xiàng),當(dāng)導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)電阻R的電荷量大小是BL2R+r,故不正確;
綜合起來(lái),正確答案是(B)(C).
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在高中物理電磁感應(yīng)解題訓(xùn)練活動(dòng)中,教師不僅需做好對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的講授工作,還需開(kāi)展專(zhuān)題訓(xùn)練,指導(dǎo)學(xué)生解題時(shí)以擁有穩(wěn)固的理論知識(shí)為基礎(chǔ),根據(jù)題目實(shí)際情況靈活采用相應(yīng)的解題技巧,積累更多的物理解題經(jīng)驗(yàn),并能夠遷移至其他試題中.
參考文獻(xiàn):
[1]張衛(wèi)星.電磁感應(yīng)相關(guān)問(wèn)題解題技巧分析[J].數(shù)理天地(高中版),2023(18):15-16.
[2]劉俊廷.高考中電磁感應(yīng)常見(jiàn)題型及解題策略[J].數(shù)理天地(高中版),2023(14):25-26.