原題:如圖所示,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L.導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面.在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u,重力加速度大小為g.忽略所有電阻.讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑,求: (1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系;(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系.評析:本題屬于含電容器的單導(dǎo)體棒問題,是根據(jù)豎直光滑導(dǎo)軌上的含電容器的單導(dǎo)體棒這一經(jīng)典模型改編而成的,即將豎直導(dǎo)軌改成了斜面導(dǎo)軌,將光滑導(dǎo)軌改成了粗糙導(dǎo)軌,物理情景變得復(fù)雜了很多,因此本題重視對經(jīng)典模型的拓展,對高中物理教學(xué)起到了良好的導(dǎo)向作用.本題粗看感覺很眼熟,讓學(xué)生有信心去完成答題,但細(xì)看后發(fā)現(xiàn)對能力的要求較高,體現(xiàn)了命題低起點(diǎn)高要求的特點(diǎn).本題涉及電磁感應(yīng)、電容、電流強(qiáng)度、安培力、牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等多方面知識點(diǎn),綜合性較強(qiáng).解題的關(guān)鍵在于先得出回路中的電流與加速度的關(guān)系,再由牛頓第二定律求出導(dǎo)體棒的加速度的大小,從而論證得出金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),因此,本題是考查綜合能力和分析論證能力的好題,有較高的區(qū)分度,體現(xiàn)了較強(qiáng)的選拔功能.注:這樣拓展可考查運(yùn)用能量的觀點(diǎn)解決物理問題的能力以及分析推理能力. 變式:將磁場方向改為豎直向下,其他條件不變,求金屬棒運(yùn)動(dòng)的加速度的大小.注:這樣變式可在原題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考查有效速度、平衡條件、力的正交分解法等相關(guān)知識,綜合性得到加強(qiáng). 作者簡介:黃尚鵬、 男、監(jiān)利市實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)教師、中學(xué)物理一級教師、監(jiān)利縣骨干教師,徐進(jìn)名師工作室導(dǎo)師。主要成績:荊州市優(yōu)質(zhì)課競賽貳等獎(jiǎng)、湖北省教學(xué)設(shè)計(jì)大賽壹等獎(jiǎng)、湖北省課件評比壹等獎(jiǎng)、湖北省論文評比貳等獎(jiǎng)、監(jiān)利縣電教作品大賽最佳作者。長期從事高中物理教學(xué)和研究工作,在各種國家級、省級知名刊物上發(fā)表教育教學(xué)論文三十余篇,其中在國家級核心期刊上發(fā)表論文14篇。
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