这道“暗藏套路”的物理大题,张朝阳解析易错点
近日,一道“暗藏套路”的物理大题引发网友热议。搜狐创始人、董事局主席兼CEO、物理学博士张朝阳在直播中提出,该题难度系数较大,并且网上流传的解题思路有误。
据悉,这道物理大题来自2023年高考新课标理科综合物理真题试卷,适用于安徽、山西、吉林、黑龙江、云南等省。直播中,#张朝阳解答高考物理易错知识点#,并通过详细推导做出了正确解题思路。
“这道高考题有两问,第一问很简单,但是会把大家带入‘一个坑’中。”他提到,在第一问的基础上,很多人会在第二问往错误的方向去想,从而导致解题错误。为了详细说明考生所面临的“陷阱”,张朝阳还故意演示了一遍错误思路:根据第一问的分析,线圈完全进入磁场后磁通量不再变化,因此回路中没有电流产生,此时线圈受到的合力为0,于是在第二问中线圈完全进入磁场后没有能量损失,它会匀速运动直至磁场边沿。张朝阳还提升大家,这个思路是目前网络上关于这道题的主要解题思路,可惜它是错的。
实际上,在第二问的场景中,线圈已经接上了一个电阻,从而形成了一个新的回路。当线圈完全进入磁场后,虽然线圈的磁通量不再改变,但是新回路中磁通量是在不断变大的,因此整个回路存在感生电流。张朝阳提醒,可以从另一个角度来理解这件事情:线圈两侧的动生电动势是同向的,因此相当于两个电池并联在一起,这两个电池一同向新回路中的电阻供电,所以回路中存在电流。于是,在此种情况中线圈会受到安培力的作用导致减速。
根据此思路,张朝阳使用动量定理,结合电磁学的知识求解了线圈在各个阶段的速度变化,发现线圈刚好在磁场的右侧边缘停下,因此线圈的整个运动过程可分为两个阶段,第一个阶段是线圈进入磁场中的阶段,第二个阶段是线圈完全在磁场中运动的阶段。根据能量守恒定律,线圈损失的动能变成了回路中电阻的热量,因此,根据电阻功率表达式及电阻串联、并联的等效电阻公式,张朝阳成功得到题目要求的电阻发热量,从而正确求解了这道物理高考题。
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