新课标下安培力题型分析及解题策略

福建省宁德市福安市第八中学 詹 玲

纵观近几年的高考题，有关安培力的题型出现很多、难度很大，对学生的物理情境构建能力要求很高，对知识的理解应用和迁移能力要求也很高，还对学生的数学基础有一定要求。这就导致这类型的题目难度很高，往往学生的错误率也很高，没法达到预期的教学目标。本文将简单分析一下安培力的相关题型，并提出几点解题策略。

一、安培力的高考要求及地位

安培力及安培力的方向属于Ⅱ级要求，安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。

安培力属于力学，高考对力学都是Ⅱ级要求，所以在高考中肯定会涉及受力分析，自然受力分析是高考的重中之重。安培力的应用还会涉及电磁学（电磁感应、楞次定律、电学等）、运动学知识。综上所述，安培力知识点是综合性很强的一个考点，对学生的能力（信息获取能力、物理情境构建能力、知识迁移能力等）要求很高。

二、学生存在的问题

1.死记硬背。大部分学生存在的问题是只在形，不在意，简单来讲就是学生只背公式，没有真正理解公式的应用，所以就出现学生记了公式却不懂得如何去应用的情况。

2.获取信息能力不足。有些学生一看到题目长就烦，没有信心读取题目，典型的“畏题生”，还没做题就已经放弃了。

3.构建物理情境能力不足。物理题目很多都会涉及运动过程，需要学生对这一过程有大致的判断，能重现及预判之后的运动情况。大部分学生缺乏这种能力，所以认为物理学科很难，这也是物理学科教学的一个特点。

4.数学基础不牢。很多学生之所以学不好物理，原因之一是数学基础不行。很多物理公式应用过程都需要数学作为基础，数学不行，则没办法很好地学习物理。

5.知识迁移能力不足。物理考试经常会出现一种题型，这种题都是由所学的课本例题改编而来的，基本的知识点一样，但是，根据以往的考试结果来看，仍然有不少学生对这类题很陌生，不懂如何去做。知识没法做到迁移，不懂得如何举一反三。

三、安培力考题题型分析及解题策略

（一）类型一：斜面题型

例：如图，在与水平面成θ 角的平面上有两条光滑且相互平行的轨道，不计两轨道的电阻。在虚线框ab、cd 间存在垂直该区域向上的匀强磁场。现有两根相同的PQ、MN 导体棒先后从导轨的同一位置静止释放，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。从PQ 进入ab 开始计时，到MN 离开cd 为止，下图有关流过PQ 导体棒的I-t 图像可能正确的有（ ）

试题分析：斜面上两导体棒切割磁感线问题。

考查知识：受力分析、平衡条件的应用、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力等知识点，是一道综合性很强、难度系数很高的应用题。

考查能力：获取信息能力；数学基础；情境构建能力；知识综合应用能力。

试题解析：（1）从题目中获得的信息看，图像信息作为这道题的突破口，这道题设计的突破口很巧妙地结合在了选项的图像中。图像是物理学科中应用数学工具、为表现物理的一些规律而提供的一个很好的窗口。从四个选项中能够得到一个信息，就是PQ 棒从斜面加速进入磁场后处在一种什么样的状态，这个信息很重要，也是这道题的切入口。从中得到一个很重要的信息就是导体棒PQ 进入磁场就匀速了，也就是加速度a=0，导体棒进入磁场就会产生感应电动势E=BLv，进而产生感应电流I=E/R，得到安培力F=BIL，导体棒在斜面上只受重力与支持力是不平衡的，所以从受力分析可以得到这个安培力与其他两力组成三力平衡。从中也能体现学生读题的能力及应用知识获得信息的能力。这是解这道题的第一个难点。（2）第二个难点就是选项中间I=0的那段，如何得到有用的信息也是考查学生构建物理情境的能力。从中可以得到：PQ 棒穿过磁场后，MN 棒再穿过磁场，两次穿过磁场的速度及状态都一样，产生的感应电流都相同。所以A 答案是对的。（3）第三个难点就需要学生进行严谨的分析思考，考虑到第一种情况的同时，还应该考虑到另一种情况，即两导体棒同时在磁场中。知道这种情况还要懂得判断两导体棒切割磁感线过程中处于什么运动状态、两导体棒是共同加速还是继续匀速等问题。两导体棒在磁场中运动，两者的速度相同导致两导体棒中无电流不受安培力，从而得出两导体棒受重力的分力作用加速运动，直到PQ出磁场，与A选项不同的是，此时的MN速度比前面的速度大，在安培力的作用下做减速运动，从而导致电流减小。

试题解答：由于PQ 进入磁场时加速度为零：

A、B：若PQ 出磁场时，MN 仍然没有进入磁场，则PQ 出磁场后至MN 进入磁场的这段时间，因磁通量φ 不变，故无感应电流。因PQ、MN 在同一位置释放，故MN 进入磁场时与PQ 进入磁场时的速度相同，所以电流大小相同，A 正确，B错误。

C、D：若PQ 出磁场前，MN 已经进入磁场，由于磁通量φ 不变，故PQ、MN 均加速运动。PQ 出磁场后，MN 加速，故电流比PQ 进入磁场时电流大，D 正确，C 错误。

（二）类型二：平面类型

例：如a 图所示，水平放置且平行的两长直金属导轨，L ＝0.4m 间距，有阻值R ＝1Ω 的电阻接在导轨右端，导轨上垂直放置一根导体棒，接触良好，忽略导体棒及导轨的电阻，导轨间有方向竖直向下的正方形区域abcd 的匀强磁场，导轨与bd 连线垂直，bd=L。如图b 所示是B-t 图像，0 时刻起，导体棒从左端开始向右匀速运动，经1s 后恰好进入磁场区域，要使导体棒一直以速度v ＝1m/s 在导轨上做直线运动，问：（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E。（2）棒受到的最大安培力F，以及棒通过abd 三角形区域时，电流i-t关系式。

试题分析：平面导体棒切割磁感线问题。

考查知识：受力分析、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力等知识点。

考查能力：获取信息能力；数学基础；情境构建能力；知识综合应用能力。

解题策略：（1）对安培力公式的认识，高考试题一般在求安培力时都会涉及三个公式E=BLv，I=E/R，F=BIL 的同时应用，同时三者还会相互影响，知道电流判断安培力、电动势，通过安培力判断电流与电动势。这道题就很好地应用了三者的关系，同时还考查了学生其他方面的能力。学生对任何公式的理解都要深刻，而不是只停留在公式的表面，应通过各种实例去应用理解公式。（2）每年的高考除了考查物理知识本身外，还会考查学生数学工具在物理中的应用，这需要学生在平时的实验数据处理方面多下功夫。很多给出的图像题源于实验的数据图像处理，所以平时教师在实验课后，应该多让学生自己分析并处理数据，学生自然会对这些图像有一定的认识。（3）对于该题出现的两种情境，学生需要对物理科学现象多认识、多思考才能够考虑到这些可能。学生应该通过思考练习，多多磨炼思维的敏捷性，提升思维维度。