2. 职业资格
  3. 案例： 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目：如图6所示，水平面(纸面)内间距为Z的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻，金属杆进

案例： 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目：如图6所示，水平面(纸面)内间距为Z的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻，金属杆进

admin2018-06-29  25
问题 案例：
    下面为一道物理试题和某学生的解答过程。
    题目：如图6所示，水平面(纸面)内间距为Z的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域．且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。

求：
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小：
(2)电阻的阻值。
解：(1)设加速度为a，得：
ma=F-2μmg①
到左边界速度v=at②
由电磁感应定律，电动势E=Blv③
联立①②③得：

(2)设电流为，，则I=E／R⑤
安培力f=BIl⑥
则F-f-2μmg=0⑦
联立④⑤⑥⑦得

答：电动势大小为

问题：
(1)指出此道试题检测了学生所学哪些知识点?
(2)给出正确解题过程。
(3)针对学生解题过程中存在问题，设计一个教学片段，帮助学生解决此类问题。
选项
答案(1)本题考查受力分析与匀速直线运动、电磁感应、欧姆定律、通电导体在磁场中受力、受力平衡等知识点。 (2)正确解题过程： 解：(1)金属杆进入磁场前做匀加速直线运动，设加速度为a，由牛顿第二定律： F-μmg=ma① 到达左边界速度v=at0② 电动势E=Blv③ 联立①②③得[*]。 (2)金属杆在匀速运动时受力平衡，F-F安-f=0 f=μmg F安=BIl [*] 联立解得 [*] (3)教学片段： 师：同学们，我们先来分析一下杆的运动情况，在进入磁场前和进入磁场后。杆分别做什么运动? 生：进入磁场前匀加速运动，进入磁场后匀速运动。 师：非常好。那么，匀加速的时候，对杆进行受力分析，在水平方向上杆受到了什么力? 生：匀加速运动时，杆受到了拉力F和摩擦力的作用。进入磁场后，拉力和摩擦力以及安培力平衡。 师：好，我们分别来分析一下各阶段的受力。进入磁场前，拉力是固定的F，摩擦力怎么算呢? 生：摩擦力等于动摩擦因数乘支持力，支持力大小等于重力大小，摩擦力大小等于μmg。金属杆与铁杆有两部分接触，所以总摩擦力应该是2μmg。 师：摩擦力大小为μ乘以导轨所受的正压力这句话表述是非常准确的，大家想一想，这里两根导轨对金属杆的正压力是多大呢?是不是都等于金属杆的重力呢? 生：哦，我知道了，每根导轨上承担的正压力是金属杆重力的一半，因此，杆所受摩擦力大小为[*]=μmg，而不是μ.2mg。 师：非常好，不能看到几个正压力几个接触点就简单地认为摩擦力就是几倍的μmg，考虑摩擦力一定要辨别清楚它所受到的正压力。接下来这个问题能解决了吗? 生：能。
解析
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