力、电综合问题思路分析

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1、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。一、遭遇

2、难点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。若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W１表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W２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：A、W１=W２B、W２=2W１C、W１=2W２D、W２=4W１图21-1图21-22.（★★★★）如图21-2甲所示。一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道

3、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B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。现在一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图21-2乙所示。求杆的质量m和加速度a。二、案例探究［例1］（★★★★）如图21-3所示，已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（重力不计），铅丸进入电容器后，距左板最小距离为d/2，此时电容器移动的距离________。命题意图：考查考生综合分

4、析能力。B级要求。难点21第5页（共5页）图21-3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：设铅丸带电量为q，初速度为v0，电容器中场强为E。当铅丸进入电容器时，电容器中的电场对铅丸的电场力做功，使铅丸做匀减速运动，速度减小，而铅丸对电容器的作用力对电容器做功，电容器向左加速运动，速度增大，当铅丸离左极板距离为d/2时，铅丸和极板共速，其速度为v，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：mv0=

5、（m+M）v由动能定理得电场力对m做的功为：－qE（s+）=mv2－m电场力对M做的功为：qEs=Mv２所以有：－qE=（m+M）v2－m所以：s=图21-4［例2］（★★★★★）如图21-4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C、击穿电压为UB的电容器，有一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B。现在有一根质量为m、长为L的金属杆ef，在t=0时以初速度v0沿导轨下滑。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可忽略不计。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：对题目中呈现的

6、物理过程缺乏细致的综合分析，弄不清过程中充电电流、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I=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UC等于金属杆两端的感应电动势，即：UC=BLv①在金属杆的运动方向上有：mg－BLI=ma②②式中的I为电容器的充电电流，因此：I====CBLa③③式代入②式，得：a=④④式表明金属杆做匀加速运动，因此t时刻的速度难点21第5页（共5页）vt=v0+at=v0+⑤当电容器两端电压UC=UB时，电容器被击穿，由①式可

7、知此时速度：v=⑥⑥代入⑤可知当t=（－v0）（m+CB2L2）mg时，电容器将被击穿。三、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，即所谓旧题翻新，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

8、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