用力学观点解决电磁问题.docx

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1、用力学观点解决电磁问题解决电磁问题，主要以力学思路为主线，突出场的性质和电磁感应现象中的规律，具体采用的途径有：1.动力学观点（牛顿运动定律和运动学公式）；2.动量观点（动量定理、动量守恒定律）；3.能量观点（动能定理、能的转化和守恒定律）.有关这部分内容的高考命题，题目一般变化情况复杂，综合性强，多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系等知识有机地结合在一起，对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，以及用数学方法解决物理问题的能力要求较高，在复习中要高度重视，强化训练.解决电磁问题的基本思路往往是应用力学知识解决电磁学问题，并没有太多新的知识和方法，只是在处理此类问

2、题时，物体的受力除受常规力（重力、弹力、摩擦力等）外，还受到场力.比如在电场中，带电体（或点电荷）还受到电场力（或库仑力）；在磁场中，通电导体还受到安培力，运动电荷还受到洛伦兹力.我们要告诉考生在遇到此类问题时，不必惊慌，应该冷静下来思考，此类问题往往就是应用我们熟悉的力学知识进行解题.一、应用动力学观点解决电磁学问题问题的实质是动力学知识，即牛顿第二定律和运动学公式的应用.动力学两大类问题：已知物体受力情况，确定运动情况；反过来已知物体运动情况，确定受力情况.基本思路为：例1：如图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角均为，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀

3、强磁场中，一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑.设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计.（1）杆ab将做什么运动？（2）若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动（agin），求拉力F与时间t的关系式.解析：（1）金属杆受力如图所示：当杆向下滑动时，速度越来越大，安培力F安变大，加速度变小.随着速度的变大，加速度越来越小，ab做加速度越来越小的加速运动，最终加速度变为零，杆做匀速运动.（2）经过时间t，ab杆的速度v=at感应电流由牛顿第二定律得：F+mgin-BILco=ma二、应用动量观点

4、解决电磁学问题通电直导线在磁场中要受到安培力的作用，速度发生变化，安培力随之变化.通常直导线（或线框）的运动为非匀变速直线运动，不能用牛顿定律结合运动学公式解题，而动量定理适用于非匀变速直线运动.在？驻t时间内安培力的冲量F？驻t=BLI？驻t=BLq，式中的q是通过导体截面的电量.2.在电磁场中，只要系统满足动量守恒条件，对系统也可以应用动量守恒定律解题例2：如图所示，在匀强磁场区域内与B垂直的平面中有两根足够长的固定金属平行导轨，在它们上面横放两根平行导体棒构成矩形回路，长度为L，质量为m，电阻为R，回路部分导轨电阻可忽略，棒与导轨无摩擦，且接触良好.开始时图中左侧导体棒静止，右侧导体棒具

5、有向右的初速v0，试求两棒之间距离增长量某的上限.分析：当右侧导体棒运动时，产生感应电动势，两棒中有感应电流通过，右侧导体棒受到安培力作用而减速，左侧导体棒受到安培力作用而加速.当它们的速度相等时，它们之间的距离最大.设它们的共同速度为v，则据动量守恒定律可得：对于左侧导体棒应用动量定理可得：BLIt=mv所以，通过导体棒的电量：点评：本题结合冲量公式F？驻t=BLI？驻t=BLq应用动量定理，使貌似复杂的电磁问题迅速得到解决.应用动量守恒定律和动量定理知识解题，是我们熟悉的力学知识.三、应用能量观点解决电磁学问题在解决电磁问题时，我们经常应用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律，

6、所以我们必须熟练掌握.动能定理：W总=？驻Ek功能关系：W=？驻E能量守恒：？驻E增=？驻E减例3：如图所示，在倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度为L.一个质量为m，边长也为L的正方形金属框以速度v进入磁场时，恰好做匀速直线运动.若ab边到达gg与ff中点位置时，线框又恰好做匀速直线运动，且设金属框电阻为R，则金属框从开始进入磁场到ab边到达gg与ff中点位置的过程中产生的热量是多少？解析：设线框刚进入磁场时速度为v，则回路感应电动势和感应电流分别为：E1=BLv，I1=.线框ab边越过ff后做初速度为v、加速度逐渐减小的加速运动.设当ab边到达gg与ff中点位置时速度为v2，则回路感应电动势和感应电流设线框从刚进入磁场到边ab到达gg与ff中点位置的过程中产生的热量为Q，由能量转化与守恒定律得电磁感应中的能量转化特点：外力克服安培力做功，把机械能或其他能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能（如内能）.这一功能转化途径可表示为：应用能量的知识解决难度较大的电磁问题，收到事半功倍的效果，使问题简单化了.责任编辑罗峰