例析“三种观点”在处理电磁感应与力学综合题中的效用

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1、例析“三种观点”在处理电磁感应与力学综合题中的效用 【摘要】电磁感应与力学综合试题一直是困扰学生的难题之一，在考查中多数以综合计算题的形式出现，笔者在本文中采取理论与案例相结合的方式，重点从三个方面进行剖析解决电磁学综合试题的方法和措施，以飨读者。 【关键词】电磁感应 综合问题 观点 效用 电磁学是高中物理课程教学中的重点和难点，电磁感应与力学综合题是每年高考必考试题之一，这类试题多数以压轴题的形式出现，对学生的逻辑思维能力要求较高，给不少学生带来了麻烦；笔者从自身的教学实践出发，借助于几道典型的案例分析，从三个角度重点阐述处理这类问题的具体方式与手段，希望能给读者带来一定的帮助。 一、根据“

2、力学的观点”处理电磁感应与力学综合试题 只要涉及到速度、加速度、运动状态的判断等情况，应当牢牢树立“瞬时”的意识，分析清楚受力情况，进行清晰的受力分析，并通过牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。并且在这个过程中要特别注意无具体数据时产生的多解情况。 例1：如图1所示，导体棒 可在竖直平面内足够长的金属导轨上无摩擦的滑动，导轨间距 ，导体棒 的电阻为 ，质量 ，匀强磁场垂直于纸面向内且 ，当导体棒自由下落 时，立即接通电键 ，试求：（1）分析电键接通后 棒运动情况；（2）最终 棒匀速下落的速度为多少？ 解析：（1）电键 闭合的瞬间 速度 则 大于重力 则 即 向下做加速度不断减小的加速运动，直

3、至安培力等于重力时变成匀速直线运动。（2）匀速运动时： 即 点评：本题主要考查力与运动相关知识和规律，解题的关键在于利用牛顿第二定律分析导体棒 运动特点，抓住瞬时速度和加速度发分析，值得注意的是导体棒切割磁感线构成回路时棒存在一定的初速度，必须要先判断安培力与重力的关系，才能确定运动的特征。 二、根据“能量的观点”处理电磁感应与力学综合试题 能量守恒定律是自然界的普遍规律之一，在电磁感应与力学综合试题中应该充分认识到：“摩擦力做功，有内能升高；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做功就实现电能与它形式的能转化”，利用能量守恒定律进行处理综合试题是可取的办法之一。 例2：如图2-甲所示，放置在

4、光滑绝缘水平面上的正方形金属线框边长 ，质量 ，整个装置放在方向竖直向下，磁感应强度为 的匀强磁场中，线框的一边与磁场边界 重合，线框在水平力作用下由静止开始向左运动，经过 线框被拉出磁场，线框中电流与时间的变化图像如图2-乙所示，在此过程中：（1）通过线框导线截面的电量和线框的电阻；（2）水平力 随时间变化的表达式；（3）若在线框被拉出的 过程中水平力 做功为 ，则在此过程中线框产生的焦耳热为多少？ 解析：（1）由 图像可得在 内通过线框导线截面的电量为图线与 轴围成的面积， ；由于 则 ；（2）感应电流 即 ，由 图像可知 则 ，根据牛顿第二定律得到： 即 （ ）；（3）线框从磁场中拉出的

5、瞬时速度 ；根据能的转化和守恒定律，线框中产生的焦耳热 点评：本题涉及牛顿运动定律、电磁感应、运动学规律、能量守恒、图像知识等方面的考查，综合性比较高，题目中加速度恒定是本题的明显特征之一，对学生利用所学知识处理实际问题的能力要求较高，提醒一线教师在平时的教学中应该注意培养学生的综合素质能力。 三、根据“动量的观点” 处理电磁感应与力学综合试题 例3：如图3所示，质量为 的金属杆放置于导轨间距为 的光滑的平行导轨上，导轨左端连接的电阻阻值为 ，其他电阻不计，磁感应强度为 的匀强磁场垂直于导轨平面，现给金属杆一个水平向右的初速度 ，然后任其运动，导轨足够长，试求：（1）电阻 上产生的最大热量；（

6、2）金属杆在导轨上向右移动的最大距离是多少？ 解析：（1）金属杆在安培力的作用下，最后处于静止状态。由能量守恒得电阻 上产生的最大热量为： ；（2）金属杆运动至最大距离的过程中通过导体棒截面的电量 ，对棒运用动量定理可得： 即 则 点评：本题主要考查能量守恒、动量定理等知识和规律，解题关键之处是确定通过金属棒的电量，从两个方面求出电量，建立等量关系进行求解，要求学生平时注重物理规律的理解和应用。 总而言之，高中物理电磁感应与力学综合问题是高中物理的难点，对于物理问题的处理，以上三种观点的处理方式并不是孤立的，在处理实际问题的时候，常常会综合、灵活的运用它们，从而获取最佳的解题方案，作为一线的高中物理教师在平时的教学中，应该多角度引导学生理解处理问题的有效方法与规律，进而促进课堂教学效率的提升。 【参考文献】 1魏杰民.电磁感应类高考试题分类赏析综合考查图像、电路、动力学及能量问题J.物理教师，2013（02）：87-88. 2史受华；韩东. 对高考中电磁感应现象考查的归类分析J.高考，2012（01）：42-43.第 4 页 共 4 页