分析高中物理電學和磁學的解題方法

■王文海

高中物理電學和磁學問題，對于同學們來講難度較大。如何提高求解涉及這一內容問題的效果，提高學習能力，是同學們必須面對的問題。下面就高中物理電學和磁學的解題方法進行分析。

1.圖像法

圖像法是解決電學和磁學問題比較常見的方法之一，也是提高解題效果的有效手段。應用圖像法進行解題，可以將問題條件或要求直觀地呈現出來，提高解題的效果。

圖1

例如，如圖1所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中有兩條平行金屬導軌，金屬導軌的間距為L，電阻R和電容C分別連在兩條金屬導軌上，磁場方向與導軌平面垂直。導體桿ab放置在金屬導軌上，其電阻為r。在拉力的作用下導體桿勻速向右運動，已知速度為v。忽略導軌的電阻，以及導體桿與導軌之間的摩擦，求電阻R中的電流、拉力的功率、電容器極板所帶的電荷量。

解決這一問題時，同學們可以先從圖像入手，再結合定義與公式，根據已知條件進行計算，最終確定答案。如電阻R中電流的求解：根據題意可知，導體桿做勻速運動，當電路穩定后，電容器的電壓不變，導體桿運動產生的感應電動勢E=BLv，電阻R中的電流。

2.等效替代法

等效替代就是將復雜、抽象的物理過程通過等效變換轉換成簡單、直接的物理過程。在電學和磁學問題中，等效代替法多用于復雜電路問題的處理，通過對復雜問題的分析找出關鍵因素，通過等效變換明確解題思路。

例如，如圖2所示，R1是電阻箱，R2為滑動變阻器。為了測電阻Rx的阻值，閉合開關S2，先將開關S1撥向1，調節R2，使電流表有一適當的值并記下其讀數I1，然后將開關S1撥向2，保持_____的值不變，調節_____，直到使電流表的示數等于I1時，電阻Rx的值就等于電阻箱R1的讀數。

解答這一問題可以采用等效替代法分析處理，當開關S1接1時，調節滑動變阻器R2，使得電流表處于表盤中間位置附近；當開關S1接2時，保持滑動變阻器R2滑片位置不動，通過調節變阻箱R1，使得電流表讀數為I1，此時變阻箱的電阻即為待測電阻Rx的阻值。

圖2

3.對稱法

高中物理電學和磁學中有很多問題都可以利用對稱法快速、準確地求解，比如對稱電路、電場強度、帶電粒子在電場或磁場中的運動等。

例如，在半徑為R的圓柱形區域內，存在與圓柱軸線平行的勻強磁場，一根長為3R的金屬棒MN與磁場方向垂直放置，金屬棒的M、N兩端位于圓形磁場的邊界上，磁感應強度B隨時間t勻速變化，變化率為，求金屬棒MN中產生的感應電動勢的大小。

解答這一問題時，可以先采用對稱法畫出平面圖，構建一個對稱點，然后計算金屬棒MN中產生的感應電動勢。

總而言之，在電學和磁學問題中，合理采用圖像法、對稱法、等效替代法，可以快速解決問題，得到正確答案。同學們在學習時，應總結學習經驗，加強對解決問題方法的探究，并能靈活運用，逐步提高解決問題的能力。