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案例: 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目:如图(a)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=1m,电阻R1=3Ω,R2=1.5Ω,导轨上放一质量m=1kg,电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨
案例: 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目:如图(a)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=1m,电阻R1=3Ω,R2=1.5Ω,导轨上放一质量m=1kg,电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨
admin
2018-06-30
51
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(a)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=1m,电阻R
1
=3Ω,R
2
=1.5Ω,导轨上放一质量m=1kg,电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨宽度相等,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度b=0.8 T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向下,现用一拉力F沿水平方向拉杆,使金属杆由静止开始运动。图(b)为通过R
1
中的电流平方随时间变化的I
1
2
一t图线,
求:
(1)5s末金属杆的动能;
(2)5s末安培力的功率。
解:(1)5s末流过R
1
的电流为
电压为U
1
=I
1
R
1
=6V,
金属杆与R
1
并联,故E=U
1
=BLv
解得v=7.5 m/s
故此时动能为
(2)5s末干路电流为
安培力大小为F
安
=BIL,功率为P=Fv,
解得P=36 W。
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)本题考查的知识点为磁场中的闭合电路欧姆定律、安培力、闭合电路的感应电动势及电功率。 (2)正确解答过程: ①5s末R
1
的电流为[*],R
2
与R
1
的电流关系是,I
1
:I
2
=R
2
:R
1
,故[*]。 干路电流I=I
1
+I
2
=6 A。 电路电动势为E=Ir+I
1
R
1
=6A×1Ω+2A×3Ω=12V 又因为E=BLv,解得v=15 m/s 故5 s末金属杆的动能[*]。 ②5 s末安培力大小为F
安
=BIL,功率为P=Fv。 代入数据解得P=72 W。 (3)教学片段: 师:在电路中什么是路端电压?什么是电动势? 生:路端电压是外电路的电压,电动势是内外电压之和。 师:为什么电动势不等于外电路电压? 生:因为电源有内阻会占用一部分电压。 师:没错,在闭合电路中我们需要考虑电源内阻上占用的部分电压,我们称之为内电压,其余部分的电压才是路端电压,用公式表示为:E=U
内
+U
外
=Ir+U
外
,故电源电压并不等于外电路电压。大家一起来分析一下这道题。可以先画等效电路图。 学生思考并画等效电路图。 师:大家跟着老师来画一下等效电路图。哪部分充当电源呢? 生1:金属杆相当于电源。 师:两个电阻是什么关系呢? 生2:并联。 师:嗯,非常好。接下来再把量名称都标上,大家看一下自己画的和老师画的(右图)一样吗? [*] 生:一样。 师:好,那这道题是不是可以解决了?在以后的做题过程中,一般情况下我们都会忽略内阻。但如果在题干中提到了内阻,此时内阻不能忽略。大家知道了吗? 生:知道了。
解析
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物理学科知识与教学能力题库教师资格分类
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物理学科知识与教学能力
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