2010年高考物理总复习学案20:高考电磁学导棒问题归类分析
2010年高考物理总复习学案20:高考电磁学导棒问题归类分析第3页

轨道和电阻的闭合电路中产生感应电流③,杆所受安培力FB=BIL ④,再由牛顿第二定律∑F=ma故F-FB=ma ⑤,联立求解①~⑤式得⑥.在图线上取两点代入⑥式,可得a=10m/s2,m=0.1kg.

解法二:从F-t图线可建立方程 F=1+0.1t ①,棒受拉力F和安培力FB作用,做匀加速直线运动,其合力不随时间t变化,并考虑初始状态FB=0,因而FB的大小为FB=0.1t ②,再由牛顿第二定律:∑F=ma有F-FB=ma ③,联立①②③可得ma=1 ④.又∵FB=BIL ⑤,而⑥,⑦,联立⑤⑥⑦得⑧,而v=at,故⑨,②/⑨得:⑩,再由④与⑩式得.

  评析:解法一采用了物理思维方法,即用力学的观点,再结合其F-t图象将其所求答案一一得出.解法二则采用了数学思维方法,先从F-t图象中建立起相应的直线方程,再根据力学等知识一一求得,此解法不落窠臼,有一定的创新精神.我们认为,此题不愧为电磁学中的经典习题,给人太多的启发,的确是一道选拔优秀人才的好题.

  例2:如图(2-1-2)所示,两根竖直放置在绝缘地面上的金属框架上端接有一电容量为C的电容器,框架上有一质量为m,长为L的金属棒,平行于地面放置,与框架接触良好且无摩擦,棒离地面的高度为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直,开始时电容器不带电,将棒由静止释放,问棒落地时的速度多大?落地时间多长?

  分析和解:此题主要用来考查考生对匀变速直线运动的理解,这种将其电容和导棒有机地综合在一起,使之成为一种新的题型.从另一个侧面来寻找电流的关系式,更有一种突破常规思维的创新,因而此题很具有代表性.

  经分析,导棒在重力作用下下落,下落的同时产生了感应电动势.由于电容器的存在,在棒上产生充电电流,棒将受安培力的作用,因此,棒在重力作用和安培力的合力作用下向下运动,由牛顿第二定律∑F=ma,得故mg-FB=ma ①,FB=BiL ②.

由于棒做加速运动,故v、a、ε、FB均为同一时刻的瞬时值,与此对应电容器上瞬时电量为Q=C·ε,而ε=BLv.设在时间△t内,棒上电动势的变化量为△ε,电容器上电