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用微元法巧解a—t图象

2014-10-17高捷

理科考试研究·高中 2014年8期
关键词:物理量导体导轨

高捷

图象问题是高考考查的热点.在全国各地的高考试题中,均有一定数量的图形考题出现,且占有较大的分值比例,有关图象试题的设计意图,明显由“注重对状态的分析”转化为“注重对过程的理解和处理.处理该类问题过程中往往要借助于物理图象的斜率,物理图象的斜率代表一物理量随另一物理量变化的快慢,即用两物理量增量的比值来表示,斜率往往代表另外一个有特定意义的物理量,如s-t图象中的斜率为速度,v-t图象中的斜率为加速度,由此可推知,任一图象中的斜率均可表示为 ,那么a-t图象的斜率表示什么物理意义呢?a-t图象一般考查的是变力作用下加速度随时间的变化关系,学生往往不会分析加速度随时间变化的快慢,学生在这方面失分较多,笔者平时教学过程中,尝试用微元法教学,效果比较明显.

例1(2012年江苏 4)一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘将皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是().

解析皮球在上升过程中,由牛顿第二定律可知皮球的加速度为a=mg+kvm=g+kmv,因为皮球的速度在逐渐减小,所以加速度也随之逐渐减小,当皮球上升至最高点时,速度为零,加速度为g,先排除B、D两个答案.又因为题中加速度大小与时间关系图象,其ΔaΔt是怎样变化的.由a=mg+kvm=g+kmv可知Δa=kΔvm,两边同除以Δt得ΔaΔt=kmΔvΔt,而ΔvΔt=a,由上述分析可知a减小,所以ΔaΔt减小,正确选项为C.

例2(2011年江苏 8)如图所示,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.下列图象正确的是().

解析在t=0时,将单刀双掷开关S由1掷到2,电容器放电,开始时i=ER,因安培力作用使导体棒做加速运动,导体棒的速度增大,产生反向感应电动势,使回路的电流强度减小,安培力减小,加速度减小,当a=0时,速度达最大值为vm,接着导体棒以最大速度vm做匀速运动,电容器两极电压为BLvm(L为导轨宽度),所以A、B、C选项均错误.对D而言,设在某一时刻t时,设导体棒运动的速度为v,电容器的放电电流为i0,根据牛顿第二定律有B(i0-BLvr)L=ma,其|ΔaΔt|是怎样变化的.由a=B(i0-BLvr)Lm可知Δa=-B2L2ΔvmR,两边同除以Δt得|ΔaΔt|=-B2L2mR ΔaΔt,而ΔaΔt=a,由上述分析可知a减小,所

以ΔaΔt减小,D选项正确.endprint

图象问题是高考考查的热点.在全国各地的高考试题中,均有一定数量的图形考题出现,且占有较大的分值比例,有关图象试题的设计意图,明显由“注重对状态的分析”转化为“注重对过程的理解和处理.处理该类问题过程中往往要借助于物理图象的斜率,物理图象的斜率代表一物理量随另一物理量变化的快慢,即用两物理量增量的比值来表示,斜率往往代表另外一个有特定意义的物理量,如s-t图象中的斜率为速度,v-t图象中的斜率为加速度,由此可推知,任一图象中的斜率均可表示为 ,那么a-t图象的斜率表示什么物理意义呢?a-t图象一般考查的是变力作用下加速度随时间的变化关系,学生往往不会分析加速度随时间变化的快慢,学生在这方面失分较多,笔者平时教学过程中,尝试用微元法教学,效果比较明显.

例1(2012年江苏 4)一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘将皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是().

解析皮球在上升过程中,由牛顿第二定律可知皮球的加速度为a=mg+kvm=g+kmv,因为皮球的速度在逐渐减小,所以加速度也随之逐渐减小,当皮球上升至最高点时,速度为零,加速度为g,先排除B、D两个答案.又因为题中加速度大小与时间关系图象,其ΔaΔt是怎样变化的.由a=mg+kvm=g+kmv可知Δa=kΔvm,两边同除以Δt得ΔaΔt=kmΔvΔt,而ΔvΔt=a,由上述分析可知a减小,所以ΔaΔt减小,正确选项为C.

例2(2011年江苏 8)如图所示,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.下列图象正确的是().

解析在t=0时,将单刀双掷开关S由1掷到2,电容器放电,开始时i=ER,因安培力作用使导体棒做加速运动,导体棒的速度增大,产生反向感应电动势,使回路的电流强度减小,安培力减小,加速度减小,当a=0时,速度达最大值为vm,接着导体棒以最大速度vm做匀速运动,电容器两极电压为BLvm(L为导轨宽度),所以A、B、C选项均错误.对D而言,设在某一时刻t时,设导体棒运动的速度为v,电容器的放电电流为i0,根据牛顿第二定律有B(i0-BLvr)L=ma,其|ΔaΔt|是怎样变化的.由a=B(i0-BLvr)Lm可知Δa=-B2L2ΔvmR,两边同除以Δt得|ΔaΔt|=-B2L2mR ΔaΔt,而ΔaΔt=a,由上述分析可知a减小,所

以ΔaΔt减小,D选项正确.endprint

图象问题是高考考查的热点.在全国各地的高考试题中,均有一定数量的图形考题出现,且占有较大的分值比例,有关图象试题的设计意图,明显由“注重对状态的分析”转化为“注重对过程的理解和处理.处理该类问题过程中往往要借助于物理图象的斜率,物理图象的斜率代表一物理量随另一物理量变化的快慢,即用两物理量增量的比值来表示,斜率往往代表另外一个有特定意义的物理量,如s-t图象中的斜率为速度,v-t图象中的斜率为加速度,由此可推知,任一图象中的斜率均可表示为 ,那么a-t图象的斜率表示什么物理意义呢?a-t图象一般考查的是变力作用下加速度随时间的变化关系,学生往往不会分析加速度随时间变化的快慢,学生在这方面失分较多,笔者平时教学过程中,尝试用微元法教学,效果比较明显.

例1(2012年江苏 4)一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘将皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是().

解析皮球在上升过程中,由牛顿第二定律可知皮球的加速度为a=mg+kvm=g+kmv,因为皮球的速度在逐渐减小,所以加速度也随之逐渐减小,当皮球上升至最高点时,速度为零,加速度为g,先排除B、D两个答案.又因为题中加速度大小与时间关系图象,其ΔaΔt是怎样变化的.由a=mg+kvm=g+kmv可知Δa=kΔvm,两边同除以Δt得ΔaΔt=kmΔvΔt,而ΔvΔt=a,由上述分析可知a减小,所以ΔaΔt减小,正确选项为C.

例2(2011年江苏 8)如图所示,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.下列图象正确的是().

解析在t=0时,将单刀双掷开关S由1掷到2,电容器放电,开始时i=ER,因安培力作用使导体棒做加速运动,导体棒的速度增大,产生反向感应电动势,使回路的电流强度减小,安培力减小,加速度减小,当a=0时,速度达最大值为vm,接着导体棒以最大速度vm做匀速运动,电容器两极电压为BLvm(L为导轨宽度),所以A、B、C选项均错误.对D而言,设在某一时刻t时,设导体棒运动的速度为v,电容器的放电电流为i0,根据牛顿第二定律有B(i0-BLvr)L=ma,其|ΔaΔt|是怎样变化的.由a=B(i0-BLvr)Lm可知Δa=-B2L2ΔvmR,两边同除以Δt得|ΔaΔt|=-B2L2mR ΔaΔt,而ΔaΔt=a,由上述分析可知a减小,所

以ΔaΔt减小,D选项正确.endprint

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