这道题就是32题,主打一个电磁感应+能量+动力学三合一。下面是硬核拆解,记住口诀和套路直接往里套。
一、题目长啥样
导轨光滑、倾斜30度,上面放根金属棒。具体参数:导轨长S=1.15m,间距L=0.75m,电阻R=1.5Ω,磁场B=0.8T垂直轨道平面向上。金属棒质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω。
考点指向明确:电磁感应电流分析、焦耳热、安培力做功。
二、分问破解套路
(1)问:求金属棒克服安培力的功
核心套路:克服安培力的功,数值上就等于整个回路(金属棒+电阻)产生的总焦耳热。
解题口诀:“安培力做负功,全转焦耳热”。
操作:题目会告诉你金属棒自己产生的焦耳热 ( Q_r )(注意原文这里缺了具体数值,考试时会给出),总焦耳热 ( Q_{总} = Q_r
imes frac{R+r}{r} )。这个 ( Q_{总} ) 就是答案。
坑点:别只算棒的,要算整个回路的。
(2)问:金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度
核心套路:牛顿第二定律 + 电磁感应瞬时公式。
解题步骤:
1. 求感应电动势:( E = BLv )(这是送分公式)。
2. 求感应电流:( I = frac{E}{R+r} )(串联电路别忘r)。
3. 求安培力:( F_{安} = BIL )(方向沿斜面向上,阻碍运动)。
4. 列牛二方程:( mgsin30^circ
5. 代入v=2m/s,解出加速度a。注意g取9.8还是10看清题目。
高频考点:这里最容易错的就是安培力公式和力的方向,记住“阻碍”就对了。
(3)问:求最大速度及判断动能定理用法正误
前半截(判断):有同学用 ( W_G
后半截(求解):
1. 最大速度标志:加速度为零,即合力为零。此时 ( mgsin30^circ = F_{安}' )。
2. 安培力表达式:( F_{安}' = BI'L = frac{B^2 L^2 v_m}{R+r} )(这里 ( I' = frac{BLv_m}{R+r} ))。
3. 解方程:( mgsin30^circ = frac{B^2 L^2 v_m}{R+r} )。
4. 代入数据:( 0.2
imes 9.8
imes 0.5 = frac{0.8^2
imes 0.75^2
imes v_m}{1.5+0.5} )。
5. 算出 ( v_m ) 即可。
终极口诀:“最大速度看平衡,重力下滑分力等于安培力”。
三、真题答案和高频考点再强调
标准答案形态:答案最终会是一个数值(有单位),过程分步给。
本题高频考点链:( E=BLv rightarrow I=E/(R+r) rightarrow F_{安}=BIL rightarrow ) 牛二/动能定理。这条链子必须烂熟。
同卷参考:这套卷子电磁感应还考了第20题(圆环摆过非均匀磁场),也是楞次定律和安培力方向的定性分析,可以和这道大题对照着看。整体试卷难度适中,基础题占76%,这类大题属于那24%的区分题。