高考物理復習之電磁學(xué)：構建模型 使思路暢通無(wú)阻
2009-02-21 13:46:57每日新報
電磁感應是電磁學(xué)的核心內容，也是高中物理綜合性最強的內容之一，高考每年必考。題型有選擇、填空和計算等，難度在中檔左右，也經(jīng)常會(huì )以壓軸題出現。
在知識上，它既與電路的分析計算密切相關(guān)，又與力學(xué)中力的平衡、動(dòng)量定理、功能關(guān)系等知識有機結合。習題設計靈活性很強，復習難度較大，學(xué)生掌握起來(lái)比較困難。對這章的復習一定要注意首先讓學(xué)生理清概念，然后構建模型，靈活應用電路和力學(xué)知識解決問(wèn)題。
這章主要的問(wèn)題是電磁感應與力、電的綜合問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)模型：?jiǎn)螚U模型、雙桿模型、線(xiàn)框模型等。下面就高考中最常見(jiàn)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；從導體桿所在的導軌看有“平面導軌”“斜面導軌”“豎直導軌”等。從運動(dòng)形式看有單桿在磁場(chǎng)中“勻速運動(dòng)”，單杠在磁場(chǎng)中“勻變速運動(dòng)”，單桿在磁場(chǎng)中“變速運動(dòng)”等。
�。ǘ┙獯饐螚U問(wèn)題一般思路是：
1。找電源（單桿）畫(huà)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(xiàn)圈abcd 繞垂直于勻強磁場(chǎng)的過(guò)ad邊的固定軸oo1勻角速轉動(dòng)，磁感應強度為B，角速度為，已知正方形線(xiàn)圈邊長(cháng)為L(cháng)，每邊電阻值為R，現將a、b兩點(diǎn)通過(guò)阻值為R的電阻用導線(xiàn)連接，求通過(guò)電阻R的電流。
分析時(shí)要注意的是不能把整個(gè)金屬線(xiàn)圈abcd都看做是電源，這里切割磁感線(xiàn)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動(dòng)狀態(tài)的原因，通過(guò)分析單桿受力，結合運動(dòng)過(guò)程，知道加速度和速度的關(guān)系，結合動(dòng)量定理、能量守恒就能解決。
[例2]如圖所示，足夠長(cháng)金屬導軌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(wú)摩擦地沿導軌運動(dòng)。導軌與ab桿的電阻不計，導軌寬度為L(cháng)，磁感應強度為B的勻強磁場(chǎng)垂直穿過(guò)整個(gè)導軌平面�，F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）當滑行過(guò)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(kāi)始運動(dòng)到停下共滑行了多少距離？
�。ㄈ┳⒁庾儣U問(wèn)題——由于切割長(cháng)度的變化造成感應電動(dòng)勢的變化
[例3]如圖所示，OACO為置于水平面內的光滑閉合金屬導軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中粗線(xiàn)表示），R1＝4Ω、R2＝8Ω（導軌其他部分電阻不計）。導軌OAC的形狀滿(mǎn)足方程y=2sin(■x)（單位：m）。磁感強度B＝0.2T的勻強磁場(chǎng)方向垂直于導軌平面。一足夠長(cháng)的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.0m/s水平向右在導軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn)，棒與導軌接觸良好且始終保持與OC導軌垂直，不計棒的電阻。求：（1）外力F的最大值；（2）金屬棒在導軌上運動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率；（3）在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)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(wèn)題。
[例4]如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上，每根導軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m，導軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導線(xiàn)相連，兩導軌間的距離l =0.20m。有隨時(shí)間變化的勻強磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感強度B與時(shí)間t 的關(guān)系為B=kt,比例系數k=0.020T/s。一電阻不計的金屬桿可在導軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過(guò)程中保持與導軌垂直，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(kāi)始向導軌的另一端滑動(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
構建清晰知識脈絡(luò )
�。ㄒ唬┱w上來(lái)說(shuō)對于這章內容在復習時(shí)要把握一個(gè)“變”字，對于“變”字的理解有三個(gè)層次：
1。變與不變——電磁感應的產(chǎn)生條件（即產(chǎn)生電磁感應現象，如果電路閉合即產(chǎn)生感應電流）
2。怎么變（增加、減少）——感應電動(dòng)勢的方向（楞次定律——增反減同）
3。變化的快慢——感應電動(dòng)勢的大�。ǚɡ陔姶鸥袘�——感應電動(dòng)勢大小與磁通量變化率呈正比）
�。ǘ┩瑫r(shí)復習時(shí)要注意比較法拉第電磁感應E=n■定律 及推導式E=Blv sinθ
�。ㄈ┟鞔_電量的求法
�。ㄋ模┟鞔_自感現象中燈泡亮度的變化
