内容正文:
编者注:历年高考物理试卷中的解答题一般会有两道,一道是力学解答题,一道是电
磁学解答题。力学解答题往往会借助板块模型、传送带模型等考查力学主干知识内容;电
磁学解答题的命题角度主要有两个:一是带电粒子在电场或磁场中的运动,二是电磁感应
中的综合问题。本期借助两道高考原题的赏析,展示物理解答题的求解策略,为同学们的
复习备考提供参考。
优化重点模型复习 强化解答题型训练
———2022年高考辽宁卷中电磁感应解答题赏析
■山东省滨州市第一中学 成树明
物理解答题往往具有多个研究对象或含有
多个物理过程,涉及多个物理概念和规律,具有
综合性强、难度大的特点。下面以2022年高考
辽宁卷中的一道电磁感应解答题为例,总结这
类问题的命题特点,展现求解此类问题的方法
与技巧,并给出行之有效的备考建议,希望能够
帮助同学们提高解答此类问题的能力。
一、真题呈现
题目 (2022年高考辽宁卷)如图1所
示,两平行光滑长直金属导轨水平放置,间距
为L。abcd 区域内分布有匀强磁场,磁感应
强度大小为B,方向竖直向上。初始时刻,磁
场外的细金属杆 M 以初速度v0 向右运动,
磁场内的细金属杆 N 处于静止状态。两金
属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导
轨垂直。两金属杆的质量均为 m,在导轨间
的电阻均为R,感应电流产生的磁场及导轨
的电阻忽略不计。
图1
(1)求金属杆 M 刚进入磁场时受到的安
培力F 的大小和方向。
(2)若两金属杆在磁场内未相撞且金属
杆N 出磁场时的速度为
v0
3
,求:
①金属杆 N 在磁场内运动过程中通过
回路的电荷量q;
②初始时刻金属杆 N 到边界ab的最小
距离x。
(3)初始时刻,若金属杆 N 到边界cd 的
距离与(2)问初始时刻的相同,到边界ab的
距离为kx(k>1),求金属杆 M 出磁场后不
与金属杆N 相撞条件下k的取值范围。
解析:(1)金属杆 M 以初速度v0 向右刚
进入磁场时,产生的感应电动势E=BLv0,
根据闭合电路欧姆定律得E=2IR,则金属
杆 M 所受的安培力大小F=BIL,联立以上
各式解得F=
B2L2v0
2R
。根据右手定则可知,
回路中的电流方向沿逆时针;根据左手定则
可知,安培力方向水平向左。
(2)①金属杆 N 在磁场内运动的过程
中,根据动量定理得BIL·Δt=m·
v0
3-0
,
又有q=I·Δt,解得q=
mv0
3BL
。
②设两金属杆在磁场中相对靠近的位移
为Δx,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路
欧姆定律得E=
BL·Δx
Δt
,E=I·2R,又有
q=I·Δt,整理得q=
BL·Δx
2R
,解得Δx=
2mv0R
3B2L2
。若两金属杆在磁场内刚好相撞,则
初始时刻金属杆N 到边界ab的距离取最小
值,即x=Δx=
2mv0R
3B2L2
。
(3)两金属杆出磁场后在平行光滑长直
金属导轨上运动,若金属杆 N 到边界cd 的
距离与(2)问初始时刻的相同,到边界ab的
距离为kx(k>1),则金属杆 N 运动到边界
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物理部分 高考真题之赏析
高考理化 2023年7—8月
cd 时的速度大小恒为
v0
3
。设金属杆 N 出磁
场时,金属杆 M 的速度为v1,根据动量守恒
定律得mv0=mv1+m·
v0
3
,解得v1=
2
3v0
。
此时金属杆 M 到边界cd 的距离s=(k-
1)x,若要保证金属杆 M 出磁场后不与金属
杆N 相撞,则存在两种临界情况:①金属杆
M 减速出磁场,出磁场时的速度刚好等于金
属杆 N 的速度,对金属杆 M 应用动量定理
得-BI1L·Δt1=m·
v0
3-m
·2
3v0
,又有
q1=I1·Δt1=
BL·(k-1)x
2R
,解得k=2。
②金属杆 M 运动到边界cd 时,速度恰好减
小到 零,对 金 属 杆 M 应 用 动 量 定 理 得
-BI2L·Δt2=0-m·
2v0
3
,又有q2=I2·
Δt2=
BL·(k-1)x
2R
,解得k=3。综上所述,
金属杆 M 出磁场后不与金属杆N 相撞条件
下k的取值范围为2≤k<3。
二、真题赏析
本题以典型的双杆模型构建问题情境,
考查的知识点包括左手定则、