电磁学易错问题例析

甘肃 谢维军

电磁学易错问题例析

甘肃 谢维军

归类解决错题是学生提高学习成绩有效的方法之一，也是学生必备的学习能力之一。

在高考中，力、电内容各半。解决电学问题会涉及更多的知识，综合要求高，所以有些问题对于基础知识理解不到位的同学来说容易出错，因此，防错纠错工作要做到坚持不懈，特别是后期复习中更要抓紧落实。本文列举部分电磁学中的易错题分析，一来将错纠错，二来希望能引起大家重视。

一、将重力场中的结论简单迁移至复合场中致错

【例1】（2014·湖南十三校第二次联考）在如图1所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动，下列说法正确的是（ ）

A.带电小球一定做匀速圆周运动

B.带电小球一定做变速圆周运动

C.带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小

D.带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小

【解析】当小球所受重力与电场力合力为零时，绳子的拉力提供向心力，合外力做功为零，小球做匀速圆周运动，当小球所受重力与电场力合力不为零时，合外力对小球所做的功不为零，小球速度大小发生变化，小球做变速圆周运动，故A、B项错误；当小球做匀速圆周运动时，细线的拉力提供向心力，在圆周上任何一点细线的拉力都相等，如果小球做非匀变速圆周运动，小球带正电时，在最高点细线拉力最小，如果小球带负电，在最高点，小球的拉力最大，故C项错误；小球所受重力与电场力不相等，做变速圆周运动，且小球带负电时，在最低点细线拉力最小，故D项正确。

【答案】D

【点悟】复合场可以是重力场、电场、磁场之间的任意组合，也可以是共同组合。当带电粒子在复合场中做圆周运动时，要注意物理最高点和几何最高点的不同。

小球质量为m，轻绳长度为L，做圆周运动在最高点A有F＋mgsinθ＝mv2A在最高点A有在最高点A有F＋mg＋kq2L2＝mv2A在最高点C有F＋mg-qvCB＝mv2CLLLF＋ （mg）2＋（Eq）槡2＝mv2AL共性：在最高点，当弹力F为0，对应不同的临界速度，最低点到最高点可以利用动能定理将联系列式

解答时充分利用重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力不做功，重力做功改变物体的重力势能，电场力做功改变电势能的特征。

C.小球进入DH轨道后，上升的最高点与P点等高

D.小球经过O点时，对轨道的弹力可能为

【解析】小球沿AC下滑过程中的受力如图3所示：

利用牛顿第二定律可有

【答案】AD

二、忽视题给条件，受力分析不准确致错

【例2】一个质量为m、带有电荷-q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，如图4所示，小物体以速度v0从x0点沿Ox负方向运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f＞qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，则它在停止运动前可能通过的总路程为 （ ）

【错因】上述错误主要是审题不清，对条件f＞qE没有深入思考。

【答案】AC

【点悟】判断带电粒子在电场、复合场中的运动时，出现错误大多数与受力分析不准确有关，比如研究对象是带电体，有没有考虑电荷的正负电性呢？若考虑到【例1】及其【点悟】中的情况是不一样，小球在管道的最高点时，对管的弹力方向向内还是向外等，题干中这些不明确的因素在解答时都要考虑周全，否则必将漏解。

【引申】某空间存在着如图5所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上。物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块。水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动。在A、B一起向左运动的过程中，以下关于A、B受力和运动的说法中正确的是 （ ）

A.A对B的压力变小

B.B对A的摩擦力保持不变

C.A对B的摩擦力变大

D.B对地面的压力保持不变

【解析】A、B一起向左加速，速度增大，A所受洛伦兹力向下且增大，A项错误；F＝（mA＋mB）a，fA＝mAa，A所受摩擦力保持不变，B项正确；C、D项错误。本题中静摩擦力和滑动摩擦力易混淆，认为压力变大，摩擦力也变大而错选C项。

【答案】B

三、将选电阻和选电源混为一谈致错

【例3】如图6所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电。已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲＞r乙＞r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是（ ）

A.接在甲电源上时，通过R的电流最大

B.接在丙电源上时，通过R的电流最大

C.接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大

D.接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大

【答案】BD

【点悟】（1）电源恒定时，E、r不变，当R＝r时，电源的输出功率最大，但是效率不是最大，只有50%。关于功率的最大情况有下列两种。

①定值电阻上消耗的最大功率：当电路中的电流最大时定值电阻上消耗的功率最大。

②滑动变阻器上消耗的最大功率：此时分析要看具体的情况，可结合电源输出的最大功率的关系，把滑动变阻器以外的电阻看作电源的内电阻，此时的电路可等效成为一个新电源和滑动变阻器组成的新电路，然后利用电源输出的最大功率关系分析即可。

（2）电阻恒定，选电源时依照本例解析。

两种情况的理论依据都是闭合电路欧姆定律。

四、不理解理想变压器工作原理乱套公式致错

【例4】在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图7所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比n1∶n2＝2∶1。在不接负载的情况下 （ ）

A.当线圈1输入电压为220V的交变电流时，线圈2的输出电压为110V

B.当线圈1输入电压为220V的交变电流时，线圈2的输出电压为55V

C.当线圈2输入电压为110V的交变电流时，线圈1的输出电压为220V

D.当线圈2输入电压为110V的交变电流时，线圈1的输出电压为110V

【答案】BD

【点悟】对于理想变压器，电压跟匝数成正比只是在通过原、副线圈的磁通量相同的条件下才成立。所以解决变压器问题前，先要看清磁路是单循环还是“两个循环”，线圈是怎样绕制的。若是双线绕制通有交流电，磁通量抵消，变压器的公式也不能使用。

五、不能统筹兼顾将图象与过程结合起来判断出错

【例5】压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图8所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图9甲、乙、丙、丁所示，下列判断中不正确的是 （ ）

A.甲图表示电梯可能做匀速直线运动

B.乙图表示电梯可能做匀加速上升运动

C.丙图表示电梯可能做匀加速上升运动

D.丁图表示电梯可能做变减速下降运动

【解析】甲图电流表示数不变，且为I0，说明压敏电阻的阻值不变化，物体m对压敏电阻的压力等于物体的重力，说明电梯的加速度a＝0，则电梯处于匀速运动或者静止状态，A项正确；乙图电流表示数由I0不断变大，说明压敏电阻的阻值不断减小，物体对压敏电阻的压力逐渐变大，则物体向上的加速度逐渐变大，速度方向不能确定，B项错误；丙图中电流表示数不变，且为2I0，说明压敏电阻的阻值不变，且压力大于物体的重力，物体的加速度向上，且恒定，但是速度方向不能确定，C项正确；丙图电流表示数由2I0不断减小，说明压敏电阻的阻值不断增大，物体对压敏电阻的压力逐渐减小，则物体向上的加速度逐渐减小，速度方向不能确定，故D项正确。

【答案】ACD

【点悟】学生解答本题易错之处是以为电流均匀变化，物体做匀变速运动，电流不变，以为物体受到的弹力不变，判断物体处于平衡状态出错，所以对于图象与信息的结合题，要仔细的审题，找出图象与变化过程中物理量之间的关系判断，不要简单的凭感觉判断。

（作者单位：甘肃省武山县第一高级中学）