把握方法技巧 解答电磁学习题

叶丽香

摘 要：电磁现象是自然界中非常常见的一种现象，同时也是高中物理学科中的重要知识内容.电磁学知识内容较为抽象，学习和理解的难度比较大，学生常常会出现困惑和疑问，对于一些物理问题常常无从下手，影响学生解题效果，不利于学生解题能力培养.在高中物理教学中，为了加强学生解题能力锻炼，强化学生解题思维，掌握解題方法和技巧，结合实际的电磁学解题，开展解题方法讲解和训练.本文分析高中物理电磁学解题的有效方法.

关键词：高中物理;电磁学;解题方法

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2022）25-0122-03

电磁学作为高中课程的重要内容，不仅涉及到电流现象、电磁辐射和电磁场等知识，同时电磁学知识和动能、势能等知识密切相关.虽然电磁学知识内容较为抽象，通过课堂教学要求学生掌握电磁学基本原理，合理利用解题方法，对典型题目进行归纳和总结，灵活掌握和利用解题方法，保证电磁学问题有效解答.因此，在课堂活动中，传授学生科学的解题方式，加强学生解题思维和解题能力培养，提高学生知识应用能力.

1 巧妙利用图像法，化抽象为具体

高中物理电磁场解题中，图像法是一种有效的解题方式，具有直观形象的优势，借助一个或者多个图形，将物理问题展示出来，根据其中的几何关系，将抽象物理问题转化成具体图形，有效解答题目.在电磁场知识学习中，引导学生不断归纳和总结，结合知识点特点引入图像法，降低题目解答难度，提高学生解题效率，保证学生解题准确性.

例1 如图1所示，圆形筒横截面中，O是轴线，R是半径，在圆筒内部存在匀强磁场，并且与圆筒的轴线平行.如果B是磁感应强度，H点是真空状态下的小孔.带电粒子p的质量为m，q是其电荷量，以某个初速度进入圆筒内部，并且和圆筒碰撞，从小孔处射出.圆筒内部光滑，碰撞存在弹性.当p的速度是多少时，p和圆筒内壁碰撞次数最少，从进入圆筒到射出的时间是多少？

解析 通过对题目进行分析，可以得出此题主要是利用洛伦磁力解答的题目，可以采取图像法完成解题.如果说P和筒壁仅仅碰撞一次，那么p是直线运动，根据题干内容分析，p和圆筒内壁碰撞不止一次.在圆筒内部有着匀强磁场，P由于洛伦磁力的影响，发生一定的偏转，p和圆筒内壁之间碰撞属于弹性碰撞，在发生碰撞的前后，其速度大小没有发生改变，结合圆筒内壁形状进行猜想，P和筒壁碰撞出现对称情况.在解题时，以几何图形分析作为突破点，找出圆的三等分点，结合受力情况对P运动轨迹进行描述，根据其几何关系完成求解.

2 灵活利用微元法，化宏观为微观

微元法主要是将研究对象作为整体中的微小部分，通过对这一微小部分和整体关系进行分析和研究，完成整体问题的思考和解答.在高中物理解题中，微元法虽然使用的比较少，却是一种重要的物理思想.在高中电磁场相关题目解答中，灵活引入微元法，将复杂物理问题转化成常见的物理规律，将非理想物理模型转化成学生熟悉的理想模型，实现宏观问题微观化的转化，完成物理问题的思考和解答.

3 利用等效代替法，简化解题过程

高中物理电磁学解题中，一些物理题目具有一定的共性，利用共性完成解题，因此，面对一些物理问题，可以采取等效代替的方式解答，将复杂物理问题转化成熟悉问题.在等效替代前，需要进行物理量的比较，寻找物理量的相同点，有效解决共性问题，提高学生解题速度，保证学生解题准确性.

例2 如图2所示，三角形MKN属于等边三角形，且是由均匀细导线制作，在均匀恒定磁场中，磁感应强度是B，三角形MKN以MN为轴线以角速度为ω做转动运动，MN和磁场方向垂直，并且三个线框电阻是R，图中线框位置刚好是t=0.求解（1）任意时刻t线框中的电流;（2）假设M点的电动势是0，则MK线框上任意一点A在t=0时的电动势是多少？

解析 通过分析题意得出，在解题时，利用法拉第电磁感应定律，求解三角形切割磁感线产生的电动势.因为MN和磁感线垂直，另外两条边和磁感线不垂直，在磁感线切割时，其投影长度是有效长度，为dcos60°，如图3.通过这样的方式，将题目进行转化，求解出垂直磁感应强度B方向，长度是d，距离MN轴距离为12dcos60°的导向产生的电动势就可以.借助这样的等效替代方式，将复杂电磁场问题转化简单问题，完成物理问题的有效解答.4 借助守恒转化法，明确解题思路

高中物理电磁学解题中，借助守恒定律转化物理问题，让学生掌握更多解题思路.作为高中物理教师，有效利用守恒转换的方式，简化高中物理解题，有效解决物理问题.在守恒定律的利用中，可以通过能量守恒、质量守恒和电荷守恒等，对复杂问题进行转化，从不同角度思考问题，明确解题思路，强化学生解题能力，提高学生解题效率.

例3 一个均匀绝缘的细圆环的质量是m，半径是R，在其上均匀分布一个带电量为q的正电荷.当对其施加外力后，圆环围绕圆心与环面垂直的中心线做匀速转动.圆环从静止到运动过程中，当角速度达到ω0时，一共做了多少功.

解析 在解题时，需要对题目进行分析，由于外力的方向与大小在不断变化，因此，做的功也处于变化中，按照这样的方式求解，其过程非常复杂，计算也较为困难.因此，教师可以引导学生从其他方面入手，寻找其他解题思路，对其进行综合分析，得出做功的本质是能量的转化，求解外力做功后转化的能量，完成做功综合求解.

5 运用数学知识，构建参数关系

数学知识与物理有着密切的联系，因此在解答电磁感应相关习题时应提高数学知识应用意识，结合习题创设的情境积极联系所学的数学知识、数学结论，构建数学知识与物理问题之间的内在联系.教学实践中应注重给学习者预留空白时间，先要求其根据题意尝试着运用数学知识进行分析，思考解题需要运用哪些数学知识.当学习者一时难以找到解题思路时应注重运用多媒体技术化抽象为直观，降低解题难度，增强解题自信.

例4 在真空中存在一棱长d=6cm的正四面体，顶点为分别为ABCD.该四面体处在匀强电场中，电场方向平行于ABD平面.若A、B和C点的电势分别为（2-6）V，（2+6）V和2V.则该四面体的外接球面上电势最低值、最高值分别为（  ）.

A.-1V、5V    B.0、5V

C.（2-23）V、（2+23）V

D.（2-22）V、（2+22）V

解析 根据题意画出如图4所示图形，由匀强电场与等势面之间的关系，设O为AB的中点O1，该点电势为2V.CO2和电场线垂直，因此，C点电势为2V，则平面O1CD为等势面，BA和电场线平行，方向沿BA，电场强度大小为E=UBA/d=200V/m.由数学知识可知正四面体的外接球半径R=6d/4=1.5cm，ΔU=ER=3V.球心O点的电势为2V，则正四面体的外接球面上的最低电势和最高电势分别为：φO-ΔU=-1V.φO+ΔU=5V，综上选择A项.

6 运用平衡状态，寻找解题思路

高中物理部分电磁学习题创设的情境较为复杂，难度不尽相同，解题的思路也多种多样.实践中应注重启发学习者树立解题的自信心，通过认真审题寻找解题的蛛丝马迹.实践表明运用物体所处的平衡状态，构建相关的平衡方程是求解未知参数的重要思路.为提高学习者解题的正确性，解题时应做好物体在不同运动情形中的受力分析，并根据题干中给出的关键词，如“刚好”、“恰好”等，构建平衡方程，实现习题的顺利突破.例5

如图5，间距为L光滑足够长的金属导轨和水平面呈θ=30°固定，虚线ab、cd均和导轨垂直，在其和导轨围成的矩形区域内存在垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场.将PQ、MN两根质量均为m，阻值均为R的金属棒靠在一起置于导轨上.释放PQ当其到达ab瞬间，再将MN释放.PQ进入磁场后做匀速运动，PQ到达cd时MN刚好到达ab.忽略导轨电阻，重力加速度为g，则MN通过磁场过程中，PQ上产生的焦耳热为.

解析

在高中教学中，物理学科有着重要的地位，也是学生学习困难的学科.电磁学是高中物理课堂的重要内容，也是学生解题中的难点内容，因此，应当重视学生解题教学，帮助学生掌握解题方法，强化学生物理解题思维训练.在实际的解题教学中，结合典型例题进行归纳和总结，让学生掌握多种解题方法，灵活利用物理原理和思维，结合题目特点采取解題方法，提高学生解题效率和质量.

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[责任编辑：李 璟]