攻克电磁学的四种武器.doc

用心爱心专心攻克电磁学的四种武器在进行期中考试的复习时对所学的基础知识进行系统的梳理是很重要的但同时也不能忽视对一些典型的解题思想、方法的总结。在电磁感应、交流电部分蕴含着非常丰富的物理思想与方法试举几例以起到抛砖引玉的作用。一.妙“补”对有些不规则或不闭合的导体切割磁感线的问题可以采用填补法来加以解决。例1.如图1所示半径为r的半圆形金属导线处于磁感应强度为B的匀强磁场中磁场方向垂直于线圈所在平面试求导线在下列情况中产生的感应电动势：图1（1）导线在自身所在平面内沿垂直于直径OO’的方向以速度v向右匀速运动。（2）导线从图示位置起绕直径OO’以角速度匀速转动。解析：（1）假设另有一直导线OO’以同样的速度v向右匀速平动由于半圆形导线OAO’和直导线OO’在相同的时间内切割的磁感线相等所以在产生感应电动势这一点上半圆形导线OAO’与直导线OO’等效。从而可得：。（2）假设用直导线将O、O’连结形成闭合回路OAO’O使其以同样的角速度绕OO’匀速转动由于直导线OO’是转轴不切割磁感线所以半圆形导线OAO’与闭合回路OAO’O产生的感应电动势相等从而由可得：。二.等“效”等效思想是在效果等同的前提下通过相互替代把复杂的物理现象、物理过程转化成简单的物理现象、物理过程从而使问题便于研究和处理的一种科学思维方法。运用等效思想可使问题化繁为简化难为易。在电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势该导体或回路就相当于电源。确定电源后就可以画出等效电路将电磁感应问题转化为电路问题再结合电路规律就可以将问题解决。例2.将一根粗细均匀、电阻值为r的电阻丝弯成圆环水平固定在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中圆环直径为d另有一长度为d、电阻为的金属棒ab水平放在圆环的一侧边沿如图2所示。现用外力拉着ab棒使之以速度v紧靠着圆环做匀速直线运动运动过程中保持棒与电阻丝良好接触。当棒到达图中虚线所示位置时加在棒上的外力的瞬时功率为多大？图2解析：金属棒ab到达图中虚线位置时金属棒把圆环分成相等的两部分每部分的电阻均为。棒ab切割磁感应线产生感应电动势它就是电路中的电源等效电路如图3所示。图3ab棒切割磁感应线产生的感应电动势为。电路总电阻由于金属棒做匀速运动通过外力做功把其他形式的能转化为电能又通过电流做功把这些电能转化为热能所以外力做功的功率就等于闭合电路的电功率也等于整个电路的热功率即三.优“整”整体法是物理中常用的方法。有时在研究对象的确定和物理过程的选取上优先考虑整体法常可起到简化解题过程的功效。例3.电阻为R的矩形导线框abcd边长ab＝Lad＝h质量为m自某一高度自由落下通过一匀强磁场磁场的方向为水平方向磁场区域的宽度为h如图4所示若线框恰好以恒定速度通过磁场线框中产生的焦耳热是___________（不考虑空气阻力）。图4解析：将线框穿过磁场看作一个整体的物理过程。线框进出磁场中时线框中磁通量发生变化产生感应电流；产生的感应电流在磁场中受到安培力方向与重力方向相反线框做匀速运动故线框下落减少的重力势能最后全部转化为内能即焦耳热。线框通过磁场时重力势能减少为2mgh故产生的焦耳热是2mgh。四.活“迁”一些表面上看起来似乎难以解决的电磁学问题若能将学过的力学知识的模型迁移过来即可达到“柳暗花明又一村”的效果。例4.如图5所示一根足够长的水平滑杆SS’上套有一质量为m的光滑金属圆环在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的木制轨道PP’PP’穿过金属环的圆心现使质量为M的条形磁铁以水平速度v0沿木制轨道向右运动。则（）图5A.磁铁穿过金属环后两者将先后停下来B.磁铁将推动滑环一起运动C.磁铁与圆环的最终速度D.整个过程最多能产生热量解析：由于电磁感应现象m所受安培力阻碍磁铁对其的相对运动安培力水平向右m做加速运动而该安培力的反作用力作用于磁铁磁铁做减速运动最终两者达到共同速度。整个过程类似于碰撞可以将力学中的子弹打击木块的模型迁移过来。据动量守恒：得；在此过程中损失的机械能全部转化为热能。所以正确答案为BCD。