力電綜合問題思路研究分析

#/6力電綜合問題思路分析力、電綜合題的解答過程中，出現(xiàn)的失誤突出表現(xiàn)為：（1）不能對帶電體進行全面的受力情況分析，常出現(xiàn)漏力的情況，導致錯誤.（2）面對帶電粒子在復合場中的運動，不能具體問題具體分析，受思維定勢的影響，生搬硬套重力場中物體運動的規(guī)律導致錯誤.（3）對力學中規(guī)律（牛頓第二定律、動量定理、動能定理、動量守恒定律等）在場中的適用性感到困惑，不能據(jù)帶電粒子的受力及運動情況靈活選擇力學規(guī)律求解.考題實例如圖所示，虛線框 內(nèi)為一矩形勻強磁場區(qū)域， 磁場方向垂直于紙面;實線框abcd是一正方形導線框，ab邊與邊平行若將導線框勻速地拉離磁場區(qū)域，以?表示沿平行于的方向拉出過程中外力所做的功，2表示以同樣速率沿平行于的方向拉出過程中外力所做的功，則]=2 2=2] 圖1-11=22 2=4]圖1-2如圖 甲所示一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距，電阻Q；有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度 T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下現(xiàn)在一外力沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力與時間的關(guān)系如圖乙所示求桿的質(zhì)量和加速度精選例題[例]如圖所示，已經(jīng)充電的平行板電容器的極板相距為，在板上有個小孔，電容器固定在一絕緣底座上靜置在光滑水平面上，總質(zhì)量為有一質(zhì)量為的帶正電的鉛丸對準小孔水平向左運動（重力不計），鉛丸進入電容器后，距左板最小距離為 ，此時電容器移動的距離命題意圖：考查考生綜合分析能力級要求 團?圖1-錯解分析：考生缺乏對整個物理過程的深入剖析，難以挖掘帶電鉛丸與左板距離最小時速度相等"這一隱含條件，從而無法據(jù)動量守恒定律及動能定理切入求解如解題方法與技巧：設(shè)鉛丸帶電量為q,初速度為。，電容器中場強為當鉛丸進入電容器時，電容器中的電場對鉛丸的電場力做功，使鉛丸做勻減速運動，速度減小，而鉛丸對電容器的作用力對電容器做功，電容器向左加速運動，速度增大，當鉛丸離左極板距離為d/2時，鉛丸和極板共速，其速度為，電容器移動距離為s,鉛丸和電容器相互作用的過程中，系統(tǒng)水平方向動量守恒，即：0=（+）由動能定理得電場力對做的功為TOC\o"1-5"\h\z—Eq?（s+）=2— 2電場力對做的功為 =2所以有一=（+）2— 20所以s=?［例］如圖所示，在豎直放置的兩條平行光滑長導軌的上端，接有一個電容為、擊穿電壓為U的電容器，有一勻強磁場與導軌平面垂直，磁感應強度為現(xiàn)在有一根質(zhì)量為、長為的金屬桿ef在=0時以初速度。沿導軌下滑問：金屬桿e下滑多長時間電容器就被擊穿假設(shè)圖中任何部分的電阻均可忽略不計 閉?/圖1-4命題意圖：考查考生綜合分析能力及實際應用能力級要求錯解分析：對題目中呈現(xiàn)的物理過程缺乏細致的綜合分析,弄不清過程中充電電流、導體棒下滑加速度及充電電壓三者間的邏輯制約關(guān)系，尤其找不到 這一問題切入點，使思路陷入絕境.解題方法與技巧：先分析金屬桿的運動情況.由于電路中電阻忽略不計,所以電容器兩TOC\o"1-5"\h\z端電壓等于金屬桿兩端的感應電動勢，即U= ①、、在金屬桿的運動方向上有—1=a ②②式中的為電容器的充電電流，因此【=△/△=?△U/△、=△/△=a ③③式代入②式a=、/g（、＋、2BL2） ④④式表明金屬桿做勻加速運動，因此時刻的速度vt=v0＋at=v0＋［、g/t（、＋、2BL2）］ ⑤當電容器兩端電壓=U時，電容器被擊穿，由①式可知此時速度、Bv=U/BL ⑥⑥代入⑤可知當=(U/ —J(+22)時，電容器將被擊穿?錦囊妙計一、高考走勢從歷年高考試題可以觀察到：1力.、電綜合命題多以帶電粒子在復合場中的運動、電磁感應中導體棒動態(tài)分析，電磁感應中能量轉(zhuǎn)化等為載體考查學生理解能力、推理能力、綜合分析能力及運用數(shù)學知識解決物理問題的能力.2命.題在能力立意下，慣于物理情景的重組翻新，設(shè)問的巧妙變幻，即所謂舊題翻新，具有不回避重復的考查特點.3綜.合能力考試更多地考慮學科內(nèi)的綜合，即考查學生對學科內(nèi)不同部分、環(huán)節(jié)、要素之間內(nèi)在聯(lián)系的掌握程度，以及運用學科知識和方法，分析、解決實際問題的能力.學科內(nèi)綜合仍將成為近年綜合測試的主題.因此，力、電綜合問題，仍將是近年綜合測試不可回避的命題熱點，應引起足夠的關(guān)注.二、力電綜合類命題審題思路力電綜合類題目以力和能量為主線，通過力學知識和電學知識的串接滲透作為背景，進行綜合命題，其解題思路和解題步驟可以以“口訣”的形式加以理解記憶：畫草圖，想情景，選對象，建模型，分析狀態(tài)和過程；找規(guī)律、列方程；檢驗結(jié)果行不行..畫草圖，想情景：審題是解題的首要環(huán)節(jié)，在全面審視題目的條件，解答要求的基礎(chǔ)上，對題目的信息進行加工處理，畫出示意圖(包括受力分析圖，運動情景圖和軌跡圖)，借助圖示建立起清晰的物理情景..選對象，建模型：通過對整個題目的情景把握，選取研究對象，通過抽象、概括或類比等效的方法建立相應的物理模型，并對其進行全面的受力分析.如案例1，通過類比將鉛丸與木板的作用轉(zhuǎn)化為已有的"子彈擊木塊"模型，案例2將金屬桿等效為電源模型，其電路等效為一個含電容器的電流回路模型，從而使解題思路顯性化..分析狀態(tài)和過程:對物體參與的全過程層層分析，對每一個中間過程的特點規(guī)律加以研究.分析挖掘相鄰過程中的臨界狀態(tài)和臨界條件，尋找各階段物理量的變化與聯(lián)系..找規(guī)律、列方程:在對物理狀態(tài)和物理過程深刻把握的基礎(chǔ)上，尋找題設(shè)條件與所求未知物理量的聯(lián)系，從力的觀點或能量的觀點，依物理規(guī)律(牛頓第二定律，能的轉(zhuǎn)化與守恒，動量守恒定律等）列出方程求解.檢驗結(jié)果行不行:對題目的所求結(jié)果進行檢驗，并對其結(jié)果進行物理意義上的表述和討論.此外，在解題過程中，要特別注意以下兩點，第一：對物體受力分析要全面，切忌漏力，要時刻關(guān)注電場力=e安培力=I）洛倫茲力（=q）在具體情景中隨物體帶電屬性（電荷的正負），運動狀態(tài)（速度的大小和方向）的變化特點.第二，力學的規(guī)律普遍適于力電綜合問題的求解.利用能量觀點分析求解時，不再拘泥于機械能間轉(zhuǎn)化，要總攬全局，站在更高的角度來分析能量間（機械能與電勢能、磁場能、內(nèi)能等）的轉(zhuǎn)化途徑與轉(zhuǎn)化方向，從而列出能量轉(zhuǎn)化和守恒方程圖2-5?殲滅難點訓練如圖 所示，方向水平的勻強電場中，有一帶電體自點豎直向上入射，它的初動能為E°=4J,當上升至最高點時，動能E=5J那么，當它向下運動通過與在同一水平線上的o點時，其動能E0,= J如圖所示，均勻?qū)Ь€制成的金屬環(huán)，垂直磁場方向放在磁感強度為1T的勻強磁場中，圓環(huán)總電阻為04Q,另有一直導體長cm其電阻為Q,一端處于圓環(huán)圓心，另一端與圓環(huán)相接，金屬轉(zhuǎn)柄的電阻為Q,它以10轉(zhuǎn)/s的轉(zhuǎn)速沿圓弧轉(zhuǎn)動，求中電流的最小值是多少方向如何有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如圖所示帶電粒子經(jīng)過3口2之間的電場加速后，進入「「P2之間的狹縫PrP2之間存在著互相正交的磁場］和電場，只有在這一區(qū)域內(nèi)不改變運動方向的粒子才能順利通過。上的狹縫，進入磁感應強度為2的勻強磁場區(qū)域后做勻速圓周運動，打在屏A'A上并發(fā)出亮光，記錄下亮光所在的位置，量取狹縫到亮光的距離d,即可測出帶電粒子的荷質(zhì)比為多少4有有一個內(nèi)阻及損耗均不計的直流發(fā)電機，其定子的磁場恒定，先把它的電樞線圈與一個電阻連接，再在電樞的轉(zhuǎn)軸上纏繞足夠長的輕繩，繩下端懸掛一個質(zhì)量為的重物，如圖 a所示，重物最后以］速度勻速下降現(xiàn)將一不計內(nèi)阻、電動勢為的電源接入電路，如圖b所示，懸掛重物不變，最后重物以2的速度勻速上升，求2等于多少圖1-8為了測量列車運行的速度和加速度大小，可采用如圖a所示的裝置，它是由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋沒在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成（記錄測量儀未畫出）當.列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，據(jù)此求出列車在各位置的速度和加速度.圖1-9如圖b所示，假設(shè)磁體端部磁感應強度=T,且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面相垂直磁體的寬度與線圈寬度相同且都很小，線圈匝數(shù)=5,長為02，電阻