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2011年高考江苏卷物理第5题的解析与拓展

2012-01-23王鹤新

物理通报 2012年4期

王鹤新

(江阴市第一中学 江苏 无锡 214400)

高考题凝结了多位专家的智慧与心血,那么如何去解析高考题,拓展高考题,以便更好地把握高考的动向?本文以2011年高考江苏卷物理第5题为例进行了简单的分析.

【例题】如图1所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计.匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好.t=0时,将开关S由1掷到2.q,i,v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图像中正确的是

图1

解析:将开关S由1掷到2,电容器充完电后(电容器两极板的电压UC=E)开始放电,即q减小.由

可知UC减小,回路中产生放电电流.导体棒在安培力作用下开始向右加速,即v增加.一旦加速,导体棒就会切割磁感线产生感应电动势(上端正,下端负),在整个回路中起到反串的作用.回路中的电流

开始减小;导体棒的加速度

开始减小.因此导体棒做加速度不断减小的加速运动.当导体棒的加速度a=0时,i=0,导体棒产生的感应电动势Blv与电容器两极板间的电势差UC相等, 即

UC=Blv

设在加速过程中的任一段时间Δt内,导体棒的速度变化Δv=aΔt,电容器两极板上电荷量的减小量Δq=iΔt.对导体棒运用牛顿第二定律分析,得

Bil=ma

BΔql=mΔv

B(q1-q2)l=mvm

B(CE-CBlvm)l=mvm

导体棒最终做速度为vm的匀速直线运动,选项C错误.电容器最终所带电荷量

选项A错误. 回路中电流i逐渐减小,im=0,选项B错误. 加速度逐渐减小,选项D正确.因此,正确图像如图2所示.

图2

拓展1:电阻R替换导体棒,如图3所示.

图3

拓展……

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