高考物理復(fù)習(xí)之電磁學(xué)：構(gòu)建模型 使思路暢通無阻
2009-02-21 13:46:57每日新報(bào)
電磁感應(yīng)是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，也是高中物理綜合性最強(qiáng)的內(nèi)容之一，高考每年必考。題型有選擇、填空和計(jì)算等，難度在中檔左右，也經(jīng)常會(huì)以壓軸題出現(xiàn)。
在知識(shí)上，它既與電路的分析計(jì)算密切相關(guān)，又與力學(xué)中力的平衡、動(dòng)量定理、功能關(guān)系等知識(shí)有機(jī)結(jié)合。習(xí)題設(shè)計(jì)靈活性很強(qiáng)，復(fù)習(xí)難度較大，學(xué)生掌握起來比較困難。對(duì)這章的復(fù)習(xí)一定要注意首先讓學(xué)生理清概念，然后構(gòu)建模型，靈活應(yīng)用電路和力學(xué)知識(shí)解決問題。
這章主要的問題是電磁感應(yīng)與力、電的綜合問題，主要有以下幾個(gè)模型：單桿模型、雙桿模型、線框模型等。下面就高考中最常見的單桿模型加以分析。
�。ㄒ唬� 從組合情況看有桿與電阻、桿與電容、桿與電感、桿與彈簧等；從導(dǎo)體桿所在的導(dǎo)軌看有“平面導(dǎo)軌”“斜面導(dǎo)軌”“豎直導(dǎo)軌”等。從運(yùn)動(dòng)形式看有單桿在磁場(chǎng)中“勻速運(yùn)動(dòng)”，單杠在磁場(chǎng)中“勻變速運(yùn)動(dòng)”，單桿在磁場(chǎng)中“變速運(yùn)動(dòng)”等。
（二）解答單桿問題一般思路是：
1。找電源（單桿）畫等效電路，利用閉合電路歐姆定律求電流。
[例1]如圖所示，正方形線圈abcd 繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過ad邊的固定軸oo1勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，角速度為，已知正方形線圈邊長為L，每邊電阻值為R，現(xiàn)將a、b兩點(diǎn)通過阻值為R的電阻用導(dǎo)線連接，求通過電阻R的電流。
分析時(shí)要注意的是不能把整個(gè)金屬線圈abcd都看做是電源，這里切割磁感線的僅僅是bc邊，故這個(gè)電路的等效電路如圖所示。
2。抓住力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，通過分析單桿受力，結(jié)合運(yùn)動(dòng)過程，知道加速度和速度的關(guān)系，結(jié)合動(dòng)量定理、能量守恒就能解決。
[例2]如圖所示，足夠長金屬導(dǎo)軌MN和PQ與R相連，平行地放在水平桌面上。質(zhì)量為m的金屬桿ab可以無摩擦地沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌與ab桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過整個(gè)導(dǎo)軌平面�，F(xiàn)給金屬桿ab一個(gè)瞬時(shí)沖量I0，使ab桿向右滑行。
（1）回路最大電流是多少？ （2）當(dāng)滑行過程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q時(shí)，桿ab的加速度多大？（3）桿ab從開始運(yùn)動(dòng)到停下共滑行了多少距離？
�。ㄈ┳⒁庾儣U問題——由于切割長度的變化造成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化
[例3]如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中粗線表示），R1＝4Ω、R2＝8Ω（導(dǎo)軌其他部分電阻不計(jì)）。導(dǎo)軌OAC的形狀滿足方程y=2sin(■x)（單位：m）。磁感強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面。一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn)，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計(jì)棒的電阻。求：（1）外力F的最大值；（2）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率；（3）在滑動(dòng)過程中通過金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系。
�。ㄋ模┳⒁鈫螚U切割與磁場(chǎng)改變同時(shí)發(fā)生的問題。
[例4]如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l =0.20m。有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度B與時(shí)間t 的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s。一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在t=0時(shí)，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t=6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力。
天津四中 金省
理清概念
構(gòu)建清晰知識(shí)脈絡(luò)
�。ㄒ唬┱w上來說對(duì)于這章內(nèi)容在復(fù)習(xí)時(shí)要把握一個(gè)“變”字，對(duì)于“變”字的理解有三個(gè)層次：
1。變與不變——電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件（即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如果電路閉合即產(chǎn)生感應(yīng)電流）
2。怎么變（增加、減少）——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向（楞次定律——增反減同）
3。變化的快慢——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大�。ǚɡ陔姶鸥袘�(yīng)定律——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化率呈正比）
�。ǘ┩瑫r(shí)復(fù)習(xí)時(shí)要注意比較法拉第電磁感應(yīng)E=n■定律 及推導(dǎo)式E=Blv sinθ
�。ㄈ┟鞔_電量的求法
�。ㄋ模┟鞔_自感現(xiàn)象中燈泡亮度的變化
