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(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

admin2018-06-30  15
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R1中的电流平方随时间变化的I12一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R1的电流为

电压为U1=I1R1=6V，
金属杆与R1并联，故E=U1=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R1的电流为[*]，R2与R1的电流关系是，I1：I2=R2：R1，故[*]。 干路电流I=I1+I2=6 A。 电路电动势为E=Ir+I1R1=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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