“意”犹未尽,再续“后”缘——由2021年高考全国乙卷第25题引发的思考

2021-08-12 03:50:08易杰
物理教师 2021年7期
关键词:磁场模型

易 杰

(宁夏固原市回民中学,宁夏 固原 756000)

2021年高考全国乙卷第25题考查法拉第电磁感应定律和牛顿运动定律综合运用,结构大胆创新,在内容中创设了斜面为光滑,棒、框匀速运动的场景.具有明显的斜面“板块模型”特征,过程多,难度比较大.斜面“板块模型”的考查曾在2015年高考全国2卷第25题出现过,彼时没有涉及到电磁感应定律内容.此次试卷中选择题第21题中已有水平面的“板块模型”,因而本题作为计算题,在“板块”模型上适当拓展.以下是笔者对这道高考题的思考,欢迎同行批评指正.

1 原题及常规解法

图1

(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;

(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;

(3)导体框匀速运动的距离.

解法:(1)棒、导体框一起滑动时,有

得到v1=1.5 m/s.

对棒,在磁场中受到的安培力

从而得到棒所受到的安培力F=0.18 N.

(2)当棒进入磁场中匀速运动,有

此时框,有

框进入磁场中匀速运动,则有

其中v2为框EF刚进入磁场中的速度,从棒进入磁场开始到框进入磁场过程中,框做匀加速运动,有

联立式(4)-(7),可得

(3)磁场的宽度即为棒匀速的位移,而时间磁场宽度d=v1t1=0.3 m,当框匀速运动时,对棒受力分析,有

得到a3=9 m/s2.当棒加速到与框的速度相同瞬间,所受滑动摩擦力瞬间消失,这时框就开始加速运动,经历时间

2 意犹未尽,提出探讨

笔者在和同事讨论此题的时候,认为3个设计的问题对应3个运动过程,彼此呈递进关系,显然停留在“板块模型”的考查范围.作为电磁感应定……

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