文档介绍：物理模型的构建
随着高考改革的深入,新高考更加突出对考生应用能力及创新能力的考查,大量实践应用型、信息给予型、估算型命题频繁出现于卷面,由此,如何于实际情景中构建物理模型借助物理规律解决实际问题则成了一个重要环节.
●难点磁场
AB
图30-1
1.(★★★★)如图30-1所示,AB为半径R=2 m的一段光滑圆槽,A、B两点在同一水平面上,且长20 cm,将小球由A点释放,则它运动到B点所用的时间为多少?(g取10 m/s2)
图30-2
2.(★★★★★)真空中,速度v=×107 m/s的电子束水平地射入两平行金属板间,如图30-=×10-2 m,间距d=×10-3 m,极板不带电时,电子束将沿两极板的中线通过,若两极板间加50 Hz的交流电压U=Umsinωt,当所加电压的最大值Um超过某一数值U0时,将开始出现以下现象:电子束有时通过极板,有时间断(不能通过),求U0的大小.
●案例探究
[例1](★★★★)如图30-3所示,在光滑的水平面上静止着两小车A和B,在A车上固定着强磁铁,总质量为5 kg, N·s瞬间冲量,若两车在运动过程中不发生直接碰撞,则相互作用过程中产生的热能是多少?
图30-3
命题意图:以动量守恒定律、能的转化守恒定律、楞次定律等知识点为依托,考查分析、推理能力,等效类比模型转换的知识迁移能力.
错解分析:通过类比等效的思维方法将该碰撞等效为子弹击木块(未穿出)的物理模型,是切入的关键,也是考生思路受阻的障碍点.
解题方法与技巧:由于感应电流产生的磁场总是阻碍导体和磁场间相对运动,A、B两车之间就产生排斥力,以A、B两车为研究对象,,当A、B车速度相等时,两车相互作用结束,据以上分析可得:
I=mBvB=(mA+mB)v,vB== m/s=10 m/s,
v== m/s
从B车运动到两车相对静止过程,系统减少的机械能转化成电能,电能通过电阻发热,:
Q=mBv2- (mA+mB)v2
=×10×102-×15×()2 J= J
图30-4
[例2](★★★★★)在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时,由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触,常使用一种电磁泵,图30-,当电流通过导电液体时,·h,磁场的宽度为L,磁感应强度为B,液体穿过磁场区域的电流强度为I求驱动力造成的压强差为多少?
命题意图:.
错解分析:考生惯于已知物理模型的传统命题的求解,在此无法通过原型启发,将液体类比为磁场中导体,建立起熟知的物理模型,无法使问题切入.
图30-5
解题方法与技巧:此题的题源背景是电磁泵问题,它的原理是,当电流流过液体时,液体即为载流导体,在磁场中将受到安培力作用,力的方向由左手定则判定,,从电磁场的原理图中可抽象出如图30-5所示的模型,,根据安培