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文档简介

1、高考压轴题选析 近几年高考试题上演变迹象明显,特别是压轴题,不在象以前的那么难难得无法下手,难得无从看笔,“一般人”只能放弃!近几年的压轴题虽然看起仍然很凶,但实质已经温和得多,“一般人”只要沉着应对,冷静分析,机智处理,得高分也不是不可能,甚至得全分也并非太难,这里录几例近几年的高考压轴题,并对其简析,望研习后能有所启发。1(05上海23)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动,在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝将激光器与传感器上下对准,使二者间连线与转轴平行,分别置于圆盘的上下两侧,且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动,激光器连续向下发射激光束在圆盘转动过程中,当狭缝经过激光器与传感器之

2、间时,传感器接收到一个激光信号,并将其输入计算机,经处理后画出相应图线图(a)为该装置示意图,图(b)为所接收的光信号随时间变化的图线,横坐标表示时间,纵坐标表示接收到的激光信号强度,图中t1=1010-3s,t2=0.810-3s(1)利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度;(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向;(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度t3解析:(1)由图线读得,转盘的转动周期T0.8s角速度(2)激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为:由于脉冲宽度在逐渐变窄,表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少,即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加,因此激光器和探测器沿半

3、径由中心向边缘移动)(3)设狭缝宽度为d,探测器接收到第i个脉冲时距转轴的距离为r1,第i个脉冲的宽度为ti,激光器和探测器沿半径的运动速度为vr3r2r2r1vTr2r1r3r2由、式解得评析与点拔:本题是组合题,由圆盘的匀速圆周运动与沿半径的匀速直线运动组合而成,更利用激光传感器记录光信号随时间变化规律,在两个相互独立的运动间建立了联系。通过图象表述圆周运动的情况,并暗示直线运动规律,整体看情景设计新颖,出乎一般考生意料,入题有一定的难度。其实解此题的关键其一:要坚定信心,不要被表面困难吓倒,入题难的问题,往往深入易!其二:要认真读题,仔细分析,把两种运动分开,分别寻找解题要素,然后再合起

4、考虑找其联系,这样一定可以找到解题的正确思路,不仅本题如此,所有较难的问题大多如此!本题通过圆周运动的周期及激光束相对圆盘通过狭缝的时间,利用圆周运动线速度的定义式,把r、T、t的关系确立下来,即 ,这是解决本题的突破口;同时由沿半径向外的匀速运动,可知,r3r2r2r1vT。这就要求考生能够从这种陌生的情景中抽象出匀速运动直线模型和圆周运动运动模型,并把它们之间的关系联系起来,在此处体现了考生的分析能力和运动学基础知识应用的能力。2.(07江苏19)如图所示,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面高,上端套着一个细环。棒和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k1)。断开轻绳

5、,棒和环自由下落。假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直,空气阻力不计。求:(1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环的加速度。(2)从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程s。(3)从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功。解析:(1)设棒第一次上升过程中,环的加速度为a环环受合力 F环=kmgmg由牛顿第二定律 F环=ma环由得 a环=(k1)g,方向竖直向上(2)设以地面为零势能面,向上为正方向,棒第一次落地的速度大小为v1由机械能守恒解得 设棒弹起后的加速度a棒由牛顿第二定律 a棒=(k+1)g棒第一次弹起的最大高度

6、解得 棒运动的路程 s=H+2H1=(3)设环相对棒滑动距离为l根据能量守恒 mgH+mg(H+l)=kmgl摩擦力对棒及环做的总功W=kmgl解得 评析与点拔:本题是力学组合题,对考生的理解能力和分析综合能力要求较高。初看起来本题涉及情景复杂,难以下手,更难看到通向结果之路。其实,只要不被题目的表象迷惑,紧紧抓住隔离与整体法,确定研究对象,从最基本的受力分析入手,是容易入题的。尤其是本题第(1)、(2)问,在分析棒或环的运动状态时,只要把它们隔离后,分别应用牛顿运动定律,进行独立处理,通过受力分析确定它们的加速度,结合运动学公式,就能解决问题。而往往有考生,囿于具体细节,纠缠不清,弄乱了思路

7、,无法入手。其实没有那么多难。有些过程是可以回避。第(3)问涉及运动过程更复杂,如果滑入运动过程分析就很麻烦了,当从能量切入考虑,这也是力学解题中的一般思路,先考虑能量解法此过程中只有重力和摩擦力做功,是机械能向内能转化,而重力做功跟两物体在空中的下落的始末位置决定,摩擦力做功与环在棒上的相对运动的位移决定,由此入题,可以顺利解决。3.(06天津25)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了 LMCX3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成。两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O

8、点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。引力常量为G,由观测能够得到可见星 A的速率 v和运行周期 T。(1)可见星 A所受暗星 B的引力 FA 可等效为位于 O点处质量为m 的星体(视为质点)对它的引力,设 A和 B的质量分别为 m1、m2,试求 m (用 m1、m2 表示);(2)求暗星B的质量 m2 与可见星 A的速率 v、运行周期 T和质量m1之间的关系式;(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量 ms 的2倍,它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.710 5 m/s,运行周期T=4.710 4 s,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6

9、.671011 Nm 2 /kg 2 ,ms=2.010 30 kg)解析:(1)设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速相同,其为。由牛顿运动运动定律,有FAm12r1FBm22r2FAFB设A、B之间的距离为r,又rr1r2,由上述各式得r 由万有引力定律,有FAG将代入得FAG令FAG比较可得 (2)由牛顿第二定律,有 又可见星A的轨道半径 r1 由式可得(3)将m16ms代入式,得 代入数据得 设m2nms,(n0),将其代入式,得 可见,的值随n的增大而增大,试令n=2,得若使式成立,则n必须大于2,即暗星B的质量m2必须大于2m1,由此得出结论:暗

10、星B有可能是黑洞。评析与点拔:本题考查的是天体运动中常见的“双星系统”模型,面对这样的动力学天体运动模型,考生在平常的练习中是常见的,觉得“心中有底”,对于心态的影响是积极的,容易切入。第(1)问中从天体运动的知识角度来说,物理模型中圆周运动模型比较简单,考生如果抓住一点入手做题,这一问复分是容易的。第(2)(3)问能力要求比较高,特别是数学知识应用能力要求高,在具体的解算过程中,要能根据题问要求及相关信息,通过比较,分析得出满足要求的数学结论,并明白数学结论相应的物理意义。本题进入容易深入难,完美解决此题就更难了,考生要有较高的分析推理能力和数学知识应用能力。当年考查分析知本题的区分度较高。

11、4.(06全国、25)有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的倍(mg其中 q=Q又有 Q=C由以上三式有 (2)当小球带正电时,小球所受电场力与重力方向相同,向下做加速运动。以a1表示其加速度,t1表示从A板

12、到B板所用的时间,则有q+mg=ma1郝d=a1t12当小球带负电时,小球所受电场力与重力方向相反,向上做加速运动,以a2表示其加速度,t2表示从B板到A板所用的时间,则有qmg=ma2d=a2t小球往返一次共用时间为(t1+t2),故小球在T时间内往返的次数n=郝双由以上关系式得n=小球往返一次通过的电量为2q,在T时间内通过电源的总电量Q=2qn由以上两式可得郝双制作Q=郝评析与点拔:本题考查的是带电小球在匀强电场中的加速或减速运动,以及通过接触起电方式实现电容器两极板间的电荷转移,使得电路中形成了“电流”。这样的命题方式,新颖别致,这一在电场力和重力共同作用下的动力学模型看起来没有什么新

13、意,实际上嵌入了新的物理元素即电荷的转移,“不同寻常,出乎意料”,这也是本题出彩之处,这方面在中学物理中没有可对比的模型参照,不过,带电小球在电场中的运动模型比较简单。本题中利用牛顿运动定律来处理小球在空间的周期性运动,并确定周期性运动的总次数,利用每周期转移的电量,即可求出总电量。本题的分析推理能力要求较高,同时对训练学生的应变能力是个很好的范例。5.( 05江苏17)如图所示,M、N为两块带等量导种电荷的平行金属板,S1、S2为板上正对的小孔,N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于纸面向外和向里,磁场区域右侧有一个荧光屏,取屏上与S1、S2共线的O点为

14、原点,向上为正方向建立x轴。M板左侧电子抢发射出的热电子经小孔S1进入两板间,电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略。(1)当两板间电势差为U0时,求从小孔S2射出的电子的速度v0。(2)求两金属板间电势差U在什么范围内,电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上 。(3)若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上,试在答题卡的图上定性地画出电子运动的轨迹。(4)求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系。M荧光屏BBddOS1S2NK解析:(1)由动能定理得 (2)电子不穿出磁场区域的监界半径为d由动能定理和牛顿第二定律得 取(3)电子的运动轨迹如图M荧光屏BBddOS1S2NK(4)

15、由动能定理、牛顿第二定律及几何关系联立得评析与点拔:带电粒子在有界磁场中的偏转,一直受到高考的青睐,现在是,将来也是,本题考查的核心是电子经电场加速后进入对称分布的有界磁场,由于磁场方向相反,电子在磁场中是先向逆时针方向后向顺时针方向偏转相同的角度,出磁场后速度方向与初始进入时的方向相同,在磁场中的偏转具有“对称性”;根据圆周运动中半径、圆心角及条形磁场的宽度等建立相关的几何关系,确立偏位移与加速电压的关系。本题的立意情景较新,但并不难,只要紧紧跟随粒子运行的径迹分析,弄懂每阶段受力运动情况并结合几何方法进行综合处理,就容易突破。6.( 06全国25)如图所示,在x0与x0的区域中,存在磁感应

16、强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件?xyB2B1Ov解析:粒子在整个过程中的速度大小恒为v,交替地在平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动,轨道都是半个圆周。设粒子的质量和电荷量的大小分别为和,圆周运动的半径分别为和,有得 现分析粒子运动的轨迹.如图所示,在平面内,粒子先沿半径为r1的半圆C1运动至y轴上离O点距离为的点,接着沿半径为的半圆运动至O1点,OO1的距离此后,粒子每经历一次“回旋”(即从y轴出发沿半径为r1的半圆和半径为

17、r2的半圆回到原点下方的y轴),粒子的y坐标就减小d。设粒子经过n次回旋后与y轴交于OOn点,若OOn即nd满足nd=2 r1则粒子再经过半圆就能经过原点,式中1,2,3,为回旋次数.由式解得1,2,3,联立式可得、应满足的条件:1,2,3,评析与点拔:本题的磁场分布特征是以y轴为分界线,在x0与x0的区域内的匀强磁场的磁感应强度B1B2,这使得电子在每一个周期内的运动具有空间周期性,正由于本题中的这种几何特性,成为本题的“亮点”。其实磁偏转中轨迹出现空间周期分布的问题情景在教学训练中不在少数,但在本题中的这种分布又有别于“平常”,这就要求把自己掌握的基本方法,迁移到本题中进行分析,确立解题的

18、突破口,即把每周期因圆周半径不同在y轴上前进的距离与较大半径r1联系起来,即nd=2r1,便可演算出B1与B2的比例关系。回顾本题,寻找nd=2r1是本题的难点,数学中的解析几何知识是核心,这也就突显数学在物理的魅力。7(07广东20)如图所示,是某装置的垂直截面图,虚线A1A2是垂直截面与磁场区边界面的交线,匀强磁场分布在A1A2的右侧区域,磁感应强度B=0.4T,方向垂直纸 面向外,A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45。A1A2在左侧,固定的薄板和等大的挡板均水平放置,它们与垂直截面交线分别为S1、S2,相距L=0.2m。在薄板上P处开一小孔,P与A1A2线上点D的水平距离为L。在小孔处

19、装一个电子快门。起初快门开启,一旦有带正电微粒通过小孔,快门立即关闭,此后每隔T=3.0103s开启一次并瞬间关闭。从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒,它经过磁场区域后入射到P处小孔。通过小孔的微粒与档板发生碰撞而反弹,反弹速度大小是碰前的0.5倍。(1)经过一次反弹直接从小孔射出的微粒,其初速度v0应为多少?(2)求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间。(忽略微粒所受重力影响,碰撞过程无电荷转移。已知微粒的荷质比。只考虑纸面上带电微粒的运动)。解析:如下图所示,设带正电微粒在S1S2之间任意点Q以水平速度v0进入磁场,微粒受到的洛仑兹力为f,在磁场中做圆周运

20、动的半径为r,有:f=qv0B 由得:欲使微粒能进入小孔,半径r的取值范围为: 代入数据得:80m/sv0160m/s欲使进入小孔的微粒与挡板一次相碰返回后能通过小孔,还必须满足条件: 其中n=1,2,3, 由可知,只有n=2满足条件,即有:v0=100m/s (2)设微粒在磁场中做圆周运动的周期为T0,从水平进入磁场到第二次离开磁场的总时间为t,设t1、t4分别为带电微粒第一次、第二次在磁场中运动的时间,第一次离开磁场运动到挡板的时间为t2,碰撞后再返回磁场的时间为t3,运动轨迹如答图2所示,则有: (s) 评析与点拔:本题模型建构几乎有点过份,命题者极尽想象之能事,为了避开中学生的熟悉领域

21、可谓费尽心力!题目情景设计不仅是形式上的新,更重要的是过程比较复杂,对考生的分析综合能力要求较高。切入有难度,但事涉知识难度并不大,只要冷静分析,就会发现它的模型仍属“常规”,本题从物理角度分析,可用微粒在磁场中的圆周运动模型的几何性质,以及由磁场边界与水平方向成45角的约束条件,确定两个弦切角都是45,而这个角度跟进入磁场中的速度大小无关,因而出磁场时的方向就确定了(即偏转角就确定了);轨迹的半径大小因速度大小的变化而变化,由几何关系可分析出半径的可变范围,从而确定速度大小的约束条件。固定薄板上的小孔处安装了周期性开关的电子快门,控制着微粒进出,又形成了一个约束条件,微粒就是在这样的“双重约

22、束”下运动,情景中的疑问就是这样不知不觉地生成了,分析能力层次的要求也就提升了。本题考生还是容易入题的,但能够深入到什么程度,这就由考生的水平决定了。本题的区分度较高,充分体现它的选拔功能。8(07全国25)两屏幕荧光屏互相垂直放置,在两屏内分别去垂直于两屏交线的直线为x和y轴,交点O为原点,如图所示。在y0,0x0,xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场,两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点出有一小孔,一束质量为m、带电量为q(q0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场,最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0xa的区域中运动的

23、时间之比为25,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围(不计重力的影响)。解析:对于y轴上的光屏亮线范围的临界条件如图1所示:带电粒子的轨迹和x=a相切,此时r=a,y轴上的最高点为y=2r=2a对于 x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示:左边界的极限情况还是和x=a相切,此刻,带电粒子在右边的轨迹是个圆,由几何知识得到在x轴上的坐标为x=2a;速度最大的粒子是如图2中的实线,又两段圆弧组成,圆心分别是C和C由对称性得到C在 x轴上,设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2,满足解得 由数学关系得到:代入数

24、据得到: 所以在x 轴上的范围是 评析与点拔:从本题的情况来看,代表性显示出近年来的全国高考题典型特点是求平稳,在难度上不求大起大落。在能力立意的前提下,考查学生的基础理解能力和分析能力,在问题的综合性没有太高的要求。本题利用粒子在相邻的大小相等、方向相反的有界磁场中的偏转规律,特别是在两个磁场中的轨迹圆的圆心对称的特点,建立了几何关系,从而求出了粒子在荧光屏打出的亮线范围。9.(07全国25)如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O点的距离

25、为l,一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求:(1)粒子经过C点时速度的大小和方向;(2)磁感应强度的大小B。解析:(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度,有qEma加速度沿y轴负方向。沿粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,则有hat2 lv0t 由式得v0 设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量v1 由式得 v 设粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为,则有tan由式得arctan (2)粒子从C点进入磁场后在磁场中

26、作速度为v的圆周运动。若圆周的半径为R,则有qvB 设圆心为P,则PC必与过C的速度垂直,且有R。用表示与y轴的夹角,由几何关系得RcosRcosh RsinlRsin 由式解得R 由式得B 评析与点拔:本题是带电粒子在电磁场中运动,但电磁场不是叠加场,而是相邻场,这样的模式在学习中都能够找到它的“原形”,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动,在有界磁场中作不完整的圆周运动,两种情况下的运动,既相互独立,又有关联的几何关系,处理的方法比较明朗,思维上没有刻意设置类似“陷阱”的复杂的障碍,只要稳妥地逐步深入,就能解决问题。在这样的物理情景中,在几何关系上增加了思维冗余,比如,在本题中要求考生利用粒子

27、从电场进入磁场时的偏转角,建立圆周运动半径跟类平抛运动的“水平”位移和“竖直”位移间的关系,而带电粒子从电场再进入磁场时的位置与圆心的连线形成的半径与y轴之间的夹角的设定,及建立起它们之间的关系是本题的核心,也是解决问题的“转折点”,由此求出运动半径,从而求出磁感应强度值。解决本题要有知识的积累、方法的形成,特别是在现有知识和方法的基础上进行推理分析。10(06重庆24)有人设想用如图所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子。粒子在电离室中电离后带正电,电量与其表面积成正比。电离后,粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁

28、场区域II,其中磁场的磁感应强度大小为B,方向如图。收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。半径为r0的粒子,其质量为m0、电量为q0,刚好能沿O1O3直线射入收集室。不计纳米粒子重力。()(1)试求图中区域II的电场强度;(2)试求半径为r的粒子通过O2时的速率;(3)讨论半径rr2的粒子刚进入区域II时向哪个极板偏转。解析:(1)设半径为r0的粒子加速后的速度为v0,则设区域II内电场强度为E,则v0 q0B= q0E电场强度方向竖直向上。(2)设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v,则由得(3)半径为r的粒子,在刚进入区域II时受到合力为F合=qEqvB=qB(

29、v0v)由可知,当rr0时,v0,粒子会向上极板偏转;rv0,F合0,粒子会向下极板偏转。评析与点拔:离子速度选择器原理安排在教材磁场一章的习题中,对于每一位考生来讲都是非常熟悉的,而高考并没有避开,时常在高考中体现,对这样的模型情有独钟,并非偶然,说明此模型能够较好地考查学生的理解能力和推理能力。在本题中只是在原模型的基础上,“嵌入”了新“花絮”,即球状纳米粒子的“带电量与其表面积成正比”,当把这个关键句理解后,“问题”就被消去了“迷雾”。这一模型在高考中的再现,主要是考查迁移能力。11(07上海23)如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,

30、质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。(1)求导体棒所达到的恒定速度v2;(2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?(3)导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?(4)若t0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其vt关系如

31、图(b)所示,已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。解析:(1)EBL(v1v2),IE/R,FBIL,速度恒定时有:f,可得:v2v1。(2)fm,(3)P导体棒Fv2f,P电路E2/R,(4)因为fma,导体棒要做匀加速运动,必有v1v2为常数,设为Dv,a,则fma,可解得:a。评析与点拔:以电磁感应中的基本规律为载体,结合牛顿运动定律来处理导体棒在磁场中的运动问题,这样的背景题,在全国及自主命题的各省高考试卷中几乎每年都光顾,命题的切入点各不相同,但离不开导体相对于磁场做切割运动,常规中是导体棒主动相对于磁场运动,这种形式,大家都熟。磁场主动运动

32、,引起导体棒相对于磁场运动而被动切割磁感线,产生电动势,进而闭合回路中的导体棒受安培力作用,这种有违“常规”,“一反常态”的手法,立意创新。实际上,只要辩证地分析一下,就会发现这还是导体切割磁感线,速度仍是导体棒相对于磁场的速度,把问题转化为常规模型,围绕电动势EBL(v1v2),结合牛顿运动定律和能量转化规律来处理。本题对于我们的启示是,从最基本的物理要素入手,用已知的知识和方法处理问题。12(07北京24)用密度为d、电阻率为、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框。如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略

33、不计。可认为方框的边和边都处在磁极之间,极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)。(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在数值方向足够长);(2)当方框下落的加速度为时,求方框的发热功率P;(3)已知方框下落时间为t时,下落高度为h,其速度为vt(vtvm)。若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同,求恒定电流I0的表达式。解析:(1)方框质量 方框电阻 方框下落速度为v时,产生的感应电动势 感应电流 方框下落过程,受到重力G及安培力F,方向竖直向下,方向竖直向下当F=G时,方框达到最大速度,即v=vm则 方框下落的最大速度 (2)方框下落加速度为时,有,则 方框的发热功率 (3)根据能量守恒定律,有 解得恒定电流I0的表达式 。评析与点拔:本题再次体现从情景中抽象出模型对解题的重要性:导体棒水平贴着竖直放置的“U”框

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