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阅读案例,并回答问题。 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目:如图(
阅读案例,并回答问题。 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目:如图(
练习题库
2022-08-02
73
问题
阅读案例,并回答问题。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=Im,电阻R1=3ΩRz=1.5Q,导轨上放一质量m=1kg,电阻r=lQ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:0.8T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。中的电流平方随时间变化的I21-6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,的电流为11=√A=2A,电压为U1=I1R1=6V,金属杆与R,并联,故E=U1=BLv解得v=7.5m/s故此时动能为Ek=1/2mv2=28.125J(2)5s末干路电流为,I==6A,安培力大小为F安=BIL,功率为P=fv解得P=36W。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
解析
(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,I1=√4A=2A,R2与R1的电流关系是,I1:I2:R1:R2故I2=4A。干路电流I=I1+I2=6A。电路电动势为E=Ir+I1R1=6Ax1Ω+2Ax3Ω=12V又因为E=BLv.解得v=15m/s故5s末金属杆的动能Ek=mv2=112.5J。②5S末安培力大小为F安=BIL,功率为P=fv。代入数据解得P=-72W。(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:F=U自+U外=,r+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。
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中学物理学科知识与教学能力
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