对一道物理习题的解答深入讨论引发的思考.pdf

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1、，高一：垫间的动摩擦因数=0．2，g取10m／s．是电动机多消耗的电能．(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端?解法1：(功能关系)在旅行包匀加速运动时间t=1S内，(2)电动机为传送此旅行包需要多消耗多少电能?旅行包位移s=1m解析：(1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端后，旅行传送带位移带=Vot=2m，旅行包相对于传送带的位移包相对于传送带向左滑动，旅行包在滑动摩擦力的作用下向右对带一1：1m．做匀加速运动由于滑动摩擦力做功而增加的内能为：Q=相对=棚g相对=60J由牛顿第二定律得旅行包的加速度n===Ixg=mm旅行包增加的动能为：AEk=1删02=60J．2m

2、／s．当旅行包的速度增大到等于传送带速度时，二者相对静止电动机多消耗的电能为：AE+Q：120J．解法2：(转化研究对象)以匀速运动的传送带为研究对象匀加速运动时间￡=v_L=1s；匀加速运动位移s=÷送带对旅行包施加摩擦力厂=，=1m．由牛顿第三定律，旅行包对传送带施加反作用力f：此后旅行包匀速运动，匀速运动时间：f：巩g为使传送带匀速运动，电动机主动轮需对传送带施加动旅行包从左端运动到右端所用时间t：tl+f=3S．力：F：f=f=Izmg=60N．(2)分析：首先要弄清什么是电动机“多消耗的电能”——电动机对传送带做功：W自=，s带：60×2J=120J．当皮带空转时，

3、电动机会消耗一定的电能．现将旅行包置于皮所以电动机多消耗120J的电能．带上，在摩擦力作用下，旅行包的动能增加；另外，滑动摩擦力[广东省南海桂城中学(528200)]做功还会使一部分机械能转化为内能，这两部分能量之和，就对一道物理习题的解答深入讨论引发的思考一任纪成我们知道，各门科学中，物理与数学关系最亲，数学知识及向右上方，为使小球仍从C点射出，求矩形匀强磁场区域④的)最小方法是学习物理的重要工具，它提供了对物理问题进行数量分面积．析和计算的方法，提供了物理概念与物理规律简捷精确的表达第一问和第二问原题中给出了详细的解答，这儿不再重方式；同时它也是进行推理论证的有效工具和抽

4、象手段．所以复．第三问的原题解答如下．能熟练地运用数学处理物理问题，是学好物理的必要条件．题目：(2015年普通高等学校招生全国统一考试模拟试题)如图1所示，AB是半径为的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中且电场线方向与圆面平行．今将一个质量为m(不计重力)，带电量为q的小球从A点以大小相等的初速度沿不同方向抛出时小球经过圆周上不同的点，在所有的点中小球类平抛运动到达C点的动能最大，已知OC与AB的夹角为=60。，试求：(1)电场强度的大小；图1图2(2)若撤去电场，在圆形区域内加上一个匀强磁场，仍使小若撤去电场，在适当位置加上一个最小面积的矩形磁场球从A点射入，其速度方向与直

5、径AB成30。指向右上方，为使小日，仍使小球从c点射出，则圆心在速度的垂线上，如图2中的球仍从C点射出，求对应的磁感应强度；0点，~lL'b球在磁场中转90。的圆心角，图2中的阴影矩形即为(3)若撤去电场，在圆形区域适当位置加上矩形域的匀强所求．由几何关系知矩形的长为o=√2R，宽为b=R：一磁场B，仍使小球从A点射人，其速度方向与直径AB成30。指。●_●。●-。●_●。_●_●。一^／一(÷)，整理可得矩形区匀强磁场区域的最小面积为V厶菇，高一二I；EJS=ab=(一1)尺②当沿DC方向射出时，带电粒子运动轨迹如图5所示，此时圆心角2为钝角，此图中的比图4中的n，b都要大

6、，所以图由洛伦兹力提供向心力g。=m鲁5中对应的矩形匀强磁场区域的最小面积要大于图4中对应的矩形匀强磁场区域的最小面积．得mvo，于是s=(．1)二、深入探讨1．研读完原题及详细的解答后，笔者对第三问的解答提出了异议(1)为什么带电粒子在A点就会受到洛伦兹力开始偏转?(2)粒子从c点射出时速度的方向为什么必须沿着OC方向?图5图6(3)f13=J=R~=大，J、未知，当半：的值彳艮大时③当沿EC方向射出时，带电粒子运动轨迹如图6所示，此时圆心角／3为锐角，此图中的a，b比图4中的a，b都要小，所以粒子还能从C点射出吗?图6中对应的矩形匀强磁场区域的最小面积要小于图4中对应2．

7、异议分析的矩形匀强磁场区域的最小面积，所以／3越小口、b也越小，则(1)从A点射入不一定在A点受洛伦兹力立即偏转，有可能矩形匀强磁场区域的面积越小，矩形匀强磁场区域的最小面积从A点沿与直径AB成30。的AF方向先匀速运动一段位移再受求解过程如下：洛伦兹力发生偏转．如图7所示过A点作线段AG／／OC，且AG=R2，以c点为(2)从C点射出不一定沿OC方向射出．圆心，以为半径作圆C，过点G作圆C的切线伽，则HC=R，(3)当Rz：mvo较小时(R：