一道力电综合题的错解分析

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1、一道力电综合题的错解分析　　题目（2011年上海）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.15m，两导轨间距L=0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端a、b接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5Ω，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J.（取g=10m/s2）求：（1）金属棒在此过程中克服安培力的功W安；（2）金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a；（3）为求金属棒下滑的最大速度

2、vm，有同学解答如下：由动能定理W重-W安=112mv2m，….由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答.　　第（1）问学生错解：金属棒克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为金属棒的电能.　　由功能关系知W安=Qr，得到W安=0.1J.　　分析当金属棒的速度为v时，感应电动势大小为E=BLv，通过金属棒的电流大小为I=BLv1R+r，　　金属棒受到的安培力大小为　　F=BIL=B2L2v1R+r，　　此时安培力的功率为P安=-Fv=-B2L2v21R+r，　　而金属棒的电功

3、率为Pr=I2r=B2L2v21（R+r）2?r，　　整个回路的电功率为4　　P总=EI=B2L2v21R+r=B2L2v21（R+r）2（R+r）=PR+Pr，　　显然，安培力功率的绝对值等于整个回路的电功率.因此，金属棒克服安培力做了多少功，整个回路（而不是金属棒）的电能就增加了多少.　　正确答案下滑过程中克服安培力的功即为整个回路产生的焦耳热，由于R=3r，　　因此QR=3Qr=0.3J，　　由功能关系知W安=QR+Qr，　　得到W安=0.4J.　　点评同学们在应用功能关系解题时，一定要认清什么力做功量度了哪个研

4、究对象的何种能量的转化，切忌张冠李戴.　　第（3）问学生错解由于释放金属棒后，金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，所以当金属棒的加速度为零时，其速度最大.设金属棒最大速度为vm，则　　mgsin30°=B2L2vm1R+r，　　解得vm=5.6m/s.　　分析金属棒受到重力、支持力和安培力作用，其下滑过程有三种可能：若导轨足够长，金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速直线运动；金属棒一直做变加速运动，到达轨道末端时，加速度恰好为零；若导轨很短，金属棒一直做加速度逐渐减小的加速运动.总之，不论哪种情况，金属棒到达导

5、轨末端时的速度必然是其运动过程中的最大速度.　　正确答案金属棒下滑时受重力、支持力和安培力作用，其运动满足mgsin30°4-B2L21R+rv=ma，上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动.无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大.由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确.根据动能定理　　mgs?sin30°-W安=112mv2m，　　解得vm=2.74m/s.　　点评同学们在解题时，一定要认真分析研究对象所经历的物理过程，切忌生搬硬套、死记结论.　　点评物理图线的斜率，其大小

6、为k=纵轴量的变化量/横轴量的变化量.但对于不同的具体问题，k的物理意义并不相同.描述电荷在电场中受到的电场力F与电量q关系的F-q图象的斜率表示电场强度，同样，电势对电场方向位移图象的斜率也表示场强.　　2.7运用“类比法”求解　　例10如图11所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小为E，方向平行于圆平面.在圆周平面内，将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，经过c点时小球的动能最大.已知∠cab=30°，若不计重力和空气阻力，则

7、电场的方向为　　A.沿a→bB.沿a→cC.沿O→cD.沿b→c　　解析在匀强电场中仅电场力做功，小球到达c点时的动能最大，则ac间电势差最大.与重力场类比，可知c点为其几何最低点（也是电势最低点），又根据电场方向与等势面垂直，且与“重力”竖直向下类比，则电场方向沿O→c方向.故选C.4　　点评类比是以比较为基础的，通过对两个（类）不同对象进行比较，找出它们之间的相似点或相同点，然后以此为根据，把其中某一（类）对象的有关知识或结论推移到另一个（类）对象中去的方法.　　2.8综合运用力学规律求解　　例11在水平方向的匀强

8、电场中，有一带电微粒质量为m，电量为q，从A点以初速v0竖直向上射入电场，到达最高点B时的速度大小为2v0，如图16所示.不计空气阻力.试求该电场的场强E.　　解析带电微粒能达到最高点，隐含微粒的重力不能忽略的条件.因此，微粒在运动过程中受到竖直向下的重力mg和水平向右的电场力qE.微粒在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上做