高中物理电磁学的解题方法分析

吴静

【摘 要】对于高中物理的学习，同学们普遍反映物理知识太过深奥，解答物理习题更是难乎其难。特别是电磁学部分，由于其所涉及的知识复杂且抽象，即便学生努力的理解了知识点也会在解答习题的过程遇到重重障碍。本文就对此介绍几种解决电磁学习题的常用方法，并通过案例对部分方法进行详细分析，希望对同学们的解题提供帮助。

【关键词】电磁学；解题方法

一、解决电磁学习题的常用方法

通过对高中物理电磁学习题的研究和总结，发现常用的解题方法主要有图像法、对称法、等效替代法、微元法、综合法、隔离法等。虽然解题方法有很多，但不能胡乱使用，要根据每种解题方法的特点以及其适用的习题类型合理选择。如图像法比较适用于解决与洛伦兹力有关习题，等效替代法往往用于对复杂电路习题的解决，微元法多用于解决与安培力有关的习题等等。下面通过例题进一步了解部分解题方法。

二、具体例题分析

（一）图像法

在电磁学部分运用图像法解题是一种普遍且有效的手段。尤其在研究带电粒子在磁场中或在复合场中的运动时，图像法能直观、形象的将复杂的问题变得简单明了。虽然图像法有诸多好处，但该方法依赖于对几何关系的熟练掌握。如对几何关系掌握较差的同学可以努力学习来弥补或者不采用此方法解题。

案例：如图1，在x0y平面内，以0为中心的圆形区域内分布着匀强磁场，且磁场方向垂直于x0y平面。有一个带电粒子质量为m所带电荷量为q，以原点0为起点，沿x轴正方向以初速度v开始运动。当带电粒子运动到p时其速度方向与y轴夹角为30。P到0的距离为L，不考虑重力的影响，求：

（1）磁感应强度B的大小？（2）在x0y平面上磁场区域的半径R？

分析：带电粒子垂直进入磁场，洛伦兹力充当向心力做匀速圆周运动，依据公式可得出轨道半径。由带电粒子入射点的速度方向及出射点的速度方向，可找到轨道的圆心在y轴正方向上。在图中画出图像，根据几何关系，找到轨道半径和L的关系，求出磁场强度；找到轨道半径和磁场区域半径的关系，可得出磁场区域半径。

（二）等效替代法

等效替代指的是将复杂物理过程转化为具有等效效应的简单过程的方法。其宗旨是将繁杂的物理过程转换成一个或多个简单而直接的物理过程，从而使物理问题变得简单。在电磁学部分最常用到等效替代法的就是对复杂电路习题的处理。从题目中给的多个条件或未知量中跳出来，抓住主要问题、主要过程，将其他的物理過程等效替换成简单的过程化难为易。

案例：如图2，在电路当中，电源电动势为E、内阻为r、电阻R1、R2的值未知，已知在R=10Ω时，电流表的示数为1A；在R=18Ω时，电流表的示数为0.5A；求：当电流表示数为0.1A时，R的取值？

分析：此题如使用常规方法，会面临许多的未知量，从而大大增加了解题的难度。因此，在面对这种未知量过多的问题时，要学会变换思路，充分利用等效替代法。例2就是将图中虚框部分看作整体，将其作为一个等效电源，这样就避免了无关因素对解题的影响，使问题简单化大大提高了解题效率。

（三）对称法

在物理学习中我们不难发现对称现象的存在，正因如此我们才能更快捷高效的探索物理现象寻找物理规律。在高中物理电磁学这部分，运用对称法解决物理问题是非常便捷的。比如求解电场强度、对带电粒子在电场或磁场中的运动轨迹判断等都运用了对称的思想。

案例：如图3，x0y平面是无限大导体的上表面，导体充满z<0的空间，z>0空间是真空。在z=h处有一电荷量为q的点电荷，其会在导体表面产生感应电荷。空间任何一点的电场，均为点电荷同导体表面上的感应电荷共同激发。当静电平衡时，导体内部场强为零。设在A=h/2处电场强度的大小为？

三、总结

通过对电磁学习题的分类总结，介绍了几种常见的解题方法，旨在帮助同学们灵活解题开阔解题思路。当然要学会灵活自如的运用各种解题方法是一项系统而漫长的过程，不能一蹴而就，要根据同学们的实际水平循序渐进的掌握各种解题方法。并且在学习过程中，要及时沟通相互交流，对于好的巧妙的解题思路供大家学习，对于易错或比较复杂的解题办法，要学会另辟蹊径，找到简单有效的解题方法。相信通过大家不断的努力和学习，对物理电磁学习题定能迎刃而解得心应手。

【参考文献】

[1]刘宇晗.高中物理竞赛中电磁学的解题方法分析[J].科技风，2016（24）：162+177endprint