力电综合问题思路分析

力、电综合问题思路分析

“3+X”综合能力测试就其试题结构而言，首先是学科内的综合考查．其次是学科间

的综合．以力、电知识为载体的综合命题是科内综合的主要形式之一．

考生在力、电综合题的解答过程中，出现的失误突出表现为：（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）面对带电粒子在复合场中的运

动，不能具体问题具体分析，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

中的适用性感到困惑，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．

●难点磁场

1．（★★★）(2001 年全国)如图21-1 所示，虚线框abcd 内为

一

矩形匀强磁场区域，ab=2bc,磁场方向垂直于纸面；实线框

a′b′c′d′是一正方形导线框，a′b′边与ab 边平行．若

图21-1

将导线框匀速地拉离磁场区域，以W表示沿平行于ab 的方向拉出过程中外力所做的１功，W表示以同样速率沿平行于bc 的方向拉出过程中外力所做的功，则２A．W＝W B．W＝２W１２１２D．＝２C．＝４W１２１２W W W

21-2图1．

★★★★）如图=置在水平面上，两轨道间距l21-2 甲所示．一对平行光滑轨道放2．（直，杆及轨道0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂=1m，电阻R．0．20 场方向Ｔ的匀强磁场中，磁B=0．5的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度

使之做匀加垂直轨道面向下．现在一外力F 沿轨道方向拉杆，所示．求杆的质21-2 乙t 速运动，测得力F 与时间的关系如图．m 和加速度a量●案例探究21-图电容器的极［例1］（★★★★）如图21-3 所示，已经充电的平行板3在光滑水平面上，，在板上有个小孔，电容器固定在一绝缘底座上静置板相距为d计），总质量为M．有一质量为m 的带正电的铅丸对准小孔水平向左运动（重力不，此时电容器移动的距离/2d铅丸进入电容器后，距左板最小距离为级要求．________．命题意图：考查考生综合分析能力．B 带电铅丸与左板距离最小错解分析：考生缺乏对整个物理过程的深入剖析，难以挖掘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．ｑ当铅丸进入E．电容器中场强为，v铅丸带电量为，初速度为解题方法与技巧：设０减速运动，速度减小，而铅电容器时，电容器中的电场对铅丸的电场力做功，使铅丸做匀度增大，当铅丸离左极板距丸对电容器的作用力对电容器做功，电容器向左加速运动，速离为ｓｄ，v时，铅丸和极板共速，其速度为，电容器移动距离为铅丸和电容器相互作用／２的过程中，系统水平方向动量守恒，即：v＝（m＋M）mv０m对做的功为由动能定理得电场力1d 1 ２２ｓＥｑ－mv＋－）＝mv ·（022 2 1２Mv做的功为Eqs＝电场力对M2 1d 1 ２２（m＋M）＝Eq v －mv所以有－02 2 2 m dｓ＝所以·

M m 2

［例2］（★★★★★）如图21-4 所示，在竖直放置的两条平行光滑

2图21-4．

的电容器，Ｕ、击穿电压为长导轨的上端，接有一个电容为C B有一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B．现在有一ｅ沿f，在t＝０时以初速度v根质量为m、长为L 的金属杆０ｅf 下滑多长时间电容器就被击穿?导轨下滑．问：金属杆假设图中任何部分的电阻均

可忽略不计．

级要求．命题意图：考查考生综合分析能力及实际应用能力．B

不清过程中充电电流、错解分析：对题目中呈现的物理过程缺乏细致的综合分析，弄这一问题切入充电电压三者间的逻辑制约关系，尤其找不到I=CBLa 导体棒下滑加速度及．点，使思路陷入绝境忽略不计，所以电容器解题方法与技巧：先分析金属杆的运动情况．由于电路中电阻①Ｕ杆两端的感应电动势，即BLv＝两端电压U等于金属C C上有在金属杆的运动方向ａ②mg－BLＩ＝mＵＩ·ΔC／Δt②式中的I 为电容器的充电电流，因此＝＝ΔQ／Δt C＝ａCBLt＝CBLΔv／Δ③③式代入②式④）２２＋／（mLａ＝mg CB④式表明金属杆做匀加速运动，因此t 时刻的速度２２ａt＝v＋⑤＋CB L ）］mgt＋［／（mv＝v t００时，电容器被击穿，由①式可知此时速度ＵU当电容器两端电压＝C B２２Ｕ⑥v＝／BL BＵt＝（⑥代入⑤可知当）（m＋CB L ）mg 时，电容器将被击穿．－／BL B０v●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．命题在能力立意下，惯于物理情景的重组翻新，设问的巧妙变幻，地考虑学科内的综合，．综合能力考试更多3有不回避重复的考查特点．即所谓旧题翻新，具．3．

即考查学生对学科内不同部分、环节、要素之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，

选对象，建模型，

分析状态和过程；

找规律、列方程；

检验结果行不行．

1．画草图，想情景：审题是解题的首要环节，在全面审视题目的条件，解答要求的基础上，对题目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：通过对整个题目的情景把握，选取研究对象，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，从而使解题思路显性化．

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．