力电综合问题思路分析

1、力电综合问题思路分析力、电综合题的解答过程小，出现的失误突出农现为：（1）不能对带电体进行全面的受 力情况分析，常出现漏力的情况，导致错误.（2）而对带电粒子在复合场中的运动，不能貝 体问题具体分析，受思维定势的影响，生搬硬套重力场中物体运动的规律导致错误.（3）对 力学中规律（牛顿第二定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等）在场中的适川性感到 困惑，不能据带电粒子的受力及运动情况灵活选择力学规律求解.考题实例1. 如图1-1所示，虚线框abed |aj为一矩形匀强磁场区域， sbe,磁场方向垂直于纸而；实线框日'b' r d'是一正方形 导线框，边与日方边平行.若将

2、导线框匀速地拉离磁场区 域，以侏表示沿平行于"的方向拉出过程中外力所做的功，* 2表示以同样速率沿平行于力的方向拉出过程小外力所做的功，则a. /fl =肌c. /fi = 2 肌k % 兀* k另 并 x k 兴图1-22. 如图1-2甲所示一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距1=0.20 m,电阻ql.o q；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻 皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度 広0.5 t的匀强磁场屮，磁场方向垂血轨道面向 下.现在一外力尸沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力尸与时间t的关系如图1-2 乙所示.求杆的质量加和加速度日.精选例题

3、例1如图1-3所示，己经充电的平行板电容器的极板相距为d,在 板上有个小孔，电容器固定在一绝缘底座上静置在光滑水平面上，总质量为 修有一质量为刃的带正电的铅丸对准小孔水平向左运动（重力不计），铅丸 进入电容器后，距左板最小距离为2,此时电容器移动的距离图1-3命题意图：考査考牛综合分析能力级要求.错解分析：考生缺乏对整个物理过程的深入剖析，难以挖掘带电铅丸与左板距离最小时速度相等这一隐含条件，从而无法据动量守恒定律及动能定理切入求解.解题方法与技巧：设铅丸带电最为g,初速度为心，电容器屮场强为£当铅丸进入电 容器时，电容器小的电场对铅丸的电场力做功，使铅丸做匀减速运动，速度减小，而铅

4、丸对 电容器的作用力对电容器做功，电容器向左加速运动，速度增人，当铅丸离左极板距离为 d / 2时，铅丸和极板共速，其速度为r,电容器移动距离为s,铅丸和电容器相互作用的 过程中，系统水平方向动量守恒，即：/nvq =（仍+m） v由动能定理得电场力对加做的功为d17 19e q j s 七 一 ）=mv mv22 2电场力对，"做的功为eqs=丄mv2所以有eq =丄5十m） / 丄刃旳$2 2 2所以$ = -x x x x图1-4m + m 2例2如图卜4所示，在竖直放置的两条平行光滑长导轨的上端，接有一个电容为g击穿电压为s的电容器，有一匀强磁场 与导轨平面垂直，磁感应强度为

5、b.现在有一根质量为人长为l的 金属杆必 在f=0吋以初速度心沿导轨卜滑.问：金属杆ef下 滑多长时间电容器就被击穿?假设图中任何部分的电阻均nj忽略不计.命题意图：考查考生综合分析能力及实际应用能力.b级要求.错解分析：对题口小呈现的物理过程缺乏细致的综合分析，弄不清过程屮充电电流、导 体棒下滑加速度及充电电压三者间的逻辑制约关系，尤其找不到l=cbla这一问题切入点, 使思路陷入绝境.解题方法与技巧：先分析金属杆的运动情况由于电路中电阻忽略不计，所以电容器两端电压弘等于金属杆两端的感应电动势，即uc=blv在金属杆的运动方向上冇mgbl i =m a 式中的/为电容器的充电电流，因此1=2

6、 卜t=ca u：/ a t=cbl v / a t= cbl a 式代入式a =mg/ gn+c/f l1) 式表明金属杆做匀加速运动，因此广时刻的速度rt= ko + a t= v+ _mgt / (仍+龙厂)当电容器两端电压66= ub吋，电容器被击穿，山式可知此时速度ur/bl代入可知当t= ( uj bf-ro) 5+of , 飓时，电容器将被击穿.锦囊妙计一、高考走势从历年高考试题可以观察到：1 力、电综合命题多以带电粒子在复合场中的运动、电磁感应中导体棒动态分析，电磁 感应中能量转化等为载体考查学生理解能力、推理能力、综合分析能力及运用数学知识解决 物理问题的能力.2.命题在能力

7、立意下，惯于物理情景的重组翻新，设问的巧妙变幻，即所 谓i口题翻新，具有不回避重复的考查特点.3.综合能力考试更多地考虑学科内的综合，即考 查学生对学科内不同部分、环节、要索z间内在联系的掌握程度，以及运用学科知识和方法, 分析、解决实际问题的能力学科内综合仍将成为近年综合测试的主题因此，力、电综合问 题，仍将是近年综合测试不可回避的命题热点，应引起足够的关注.二、力电综合类命题审题思路力电综合类题目以力和能量为主线，通过力学知识和电学知识的串接渗透作为背景，进 行综合命题，其解题思路和解题步骤可以以“口诀”的形式加以理解记忆：画草图，想情景，选对彖，建模型，分析状态和过程；找规律、列方程；检

8、验结果行不行.1. 画草图，想情景：审题是解题的首要环节，在全而审视题目的条件，解答要求的基础 上，对题冃的信息进行加工处理，画出示意图（包括受力分析图，运动情景图和轨迹图），借 助图示建立起清晰的物理情景.2. 选对象，建模型：通过対整个题目的情景把握，选収研究対象，通过抽象、概括或类 比等效的方法建立相应的物理模型，并对其进行全面的受力分析如案例1,通过类比将铅 丸与木板的作用转化为已有的子弹击木块模型，案例2将金属杆等效为电源模型，其电路 等效为一个含电容器的电流回路模型，从1何使解题思路显性化.3. 分析状态和过程:对物体参与的全过程层层分析，对每一个中间过程的特点规律加以 研究.分析

9、挖掘相邻过程中的临界状态和临界条件，寻找各阶段物理量的变化与联系.4. 找规律、列方程:在对物理状态和物理过程深刻把握的基础上，寻找题设条件与所求 未知物理量的联系，从力的观点或能量的观点，依物理规律（牛顿第二定律，能的转化与守 恒，动量守恒定律等）列出方程求解.5. 检验结果行不行:对题目的所求结果进行检验，并对其结果进行物理意义上的表述和 讨论.此外，在解题过程中，要特别注意以下两点，笫一：对物体受力分析要全而，切忌漏力, 要时刻关注电场力（尸=必，安培力（f=bi 1）,洛伦兹力（f= qvb在具体情景中随物体 带电属性（电荷的止负），运动状态（速度的大小和方向）的变化特点第二，力学的规

10、律普遍 适于力电综合问题的求解.利用能最观点分析求解时，不再拘泥于机械能间转化，要总揽全 局，站在更高的角度來分析能量间（机械能与电势能、磁场能、内能等）的转化途径与转化方向，从而列出能量转化和守恒方程.歼灭难点训练图2'51如图卜5所示，方向水平的匀强电场f中，冇一带电体p自0点竖直向上入射，它的初动能为艮。=4j，当p上升至最高点m时，动能e.m= 5 j .那么，当它向下运动通过与0在同一水平线上的/点时，其动能ew =j .2.如图1-6所示，均匀导线制成的金属环，垂总磁场方向放在磁感强度力点、” 为1 t的匀强磁场中，圆环总电阻为0. 4 q,另有一直导体莎长10 cm,其*

11、m x x x x 电阻为0. 1q, 一端处于鬪环|员1心，另一端与圆环相接，金属转柄的电阻 图16 为0. 1q，它以1 0转/ s的转速沿圆弧转动，求屮电流的最小值是多少?方向如何?3. 有-种质谱仪的结构如图1-7所示.带电粒子经过，和$之间的电场加速后，进入p卩2之间的狭缝.p、p2之间存在着互相正交的磁场5和电场£只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过so上的狭缝，进入磁感应强度为丛的匸爭匀强磁场区域后做匀速闘周运动，打在屏a上并发出亮光，记录下亮' ?:，光所在的位置，最取狭缝到亮光的距离d，即可测出带电粒子的荷质比为 百7”多少？4. 有一个内阻及损

12、耗均不计的直流发电机，其定子的磁场恒定，先把它的电枢线圈与一个电阻斤连接，再在电枢的转轴上缠绕足够长的轻绳，绳 下端悬挂一个质量为刃的重物，如图21-8( a)所示，重物最后以力速度匀速下降.现将一不 计内阻、电动势为f的电源接入电路，如图(b)所示，悬挂重物不变，最后重物以巾的速 度匀速上升，求巾等于多少？图1-85. 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1-9( a)所示的装置，它是|卜一 块安装在列车午头底部的强磁体和埋没在轨道地而的一组线圈及电流测量记录仪组成(记录 测量仪未画出)当列车经过线圈上方时，线圈屮产牛的电流被记录下來，据此求出列车在各 位置的速度和加速度.图1-9如图21-9(b)所示，假设磁体端部磁感应强度b=0. 004t, 口全部集中在端而范围内, 与端面相垂直.磁体的宽度与线圈宽度相同只都很小，线圈匝数77=5,长为0. 2 m,电阻 /?= 0. 4 q