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2015年西城二模物理第24题（压轴题）解析

2015年05月11日，分类：高中物理研究；标签归档: 西城二模, 高考物理试题

2015年高考模拟西城二模物理第24题命题较难，超过了近几年北京高考压轴题的平均难度，特别是最后一问很难，估计重点班里也没有几个学生做出来。

这道题是2014年北京物理试卷第24题的变形，不过难度大了很多。王尚老师建议同学们把这两道题放到一起看，对你彻底理解这里很有帮助。

即便压轴题的难度很大，同学们应该顺着命题者的意思，应该列出几个公式，拿一些步骤分，这是解题和应试的技巧。高考的一份可太关键了。

西城二模已经结束，高考生加油！

比如，第一问的b，即便你不会利用微积分的原理求，起码应该列出来动量定理公式，有公式就有分数。为什么列动量定理？试问一下，是匀变速运动过程吗？所以求解t的公式，优先考虑动量定理，这样的求解思路，同学们要在课下认真梳理，不要等到了考场，再去想办法。

再比如：电流的围观表达式：I=neSv，这是利用功率求解必须的公式（宏观和围观联系起来的公式），写出来就有分数。

安培力（及其他外力）动量定理的应用，我考前与北京八中和161中学的学生很认真的分析过，他们这里都没有问题。最后一问考得比较难，八中的学生也只拿了两分，还好的其他地方基本上没有丢分，物理单科考了110，比八少平均分也高出一些。下面给出考点，原题和解析，文章最后，我把最后一问的功率分析和受力分析之间的联系做了推导，能力很强的学生，建议看一下，便于你理解为什么qE中的E是外界的电压U外决定的。这一步很难理解。

针对西城二模物理第24题，王尚老师特别强调如下2点：

（1）是金属离子对电子的束缚作用，其实就是内电阻，因为束缚，有一定的外力，就会克服这部分力而做工，类似于克服摩擦力做功，就会产生摩擦热。这就是内电阻产生焦耳热的围观体现。

（2）是今年西城一模物理压轴题和二模的压轴题，都考到了宏观和围观的联系（微元法使用），这一点特别要重视，这可能是2015年高考物理命题的趋势。

2015年西城二模物理第24题考点

知识点梳理：电磁感应、焦耳热、电路分析（电阻之比等于焦耳热之比）、微积分解决动量的问题、洛伦兹力与安培力的关系、沿着导体棒方向洛伦兹力做功的能量转化，功能关系（或能的转化与守恒定律）。

2015年西城二模物理第24题原题

24．（20分）如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L，顶端接有阻值为R的电阻。将一根金属棒从导轨上的M处以速度v0竖直向上抛出，棒到达N处后返回，回到出发点M时棒的速度为抛出时的一半。已知棒的长度为L，质量为m，电阻为r。金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻。重力加速度为g。

（1）金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，求：

a．电阻R消耗的电能；

b．金属棒运动的时间。

（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子的碰撞。已知元电荷为e。求当金属棒向下运动达到稳定状态时，棒中金属离子对一个自由电子沿棒方向的平均作用力大小。

北京高考模拟考试西城二模物理第24题解析

2015年西城二模物理第24题答案

24．（20分）解：

（1）a．金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，由能量守恒

回路中消耗的电能 2015年西城二模物理第24题（压轴题）解析〖2分〗

电阻R消耗的电能 2015年西城二模物理第24题（压轴题）解析

〖2分〗

b．方法一：

金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，由动量定理

2015年西城二模物理第24题（压轴题）解析〖2分〗

将整个运动过程划分成很多小段，可认为在每个小段中感应电动势几乎不变，设每小段的时间为Δt。

则安培力的冲量

physics

physics

physics

又 physics ， physics ， physics

因为 physics ，所以 physics 〖2分〗

解得 physics 〖2分〗

方法二：

金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，由动量定理

physics 〖2分〗

将整个运动过程划分成很多小段，可认为在每个小段中感应电动势几乎不变，设每小段的时间为Δt。

则安培力的冲量

physics

physics

因为棒的位移为0，则 physics

所以 physics

〖2分〗

解得 physics 〖2分〗

方法三：

金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，由动量定理

physics 〖2分〗

棒的速度v随时间t变化的图象如图所示。

physics

因为棒所受安培力

physics

所以棒所受安培力F安随时间t变化的图象亦大致如此。

棒的位移为0，则v-t图线与横轴所围”总面积”为0，F安-t图线与横轴所围”总面积”也为0，即整个过程中安培力的冲量 physics 。

〖2分〗

解得 physics

〖2分〗

（2）方法一：

当金属棒向下运动达到稳定状态时
physics
〖2分〗

其中
physics

解得
physics
〖2分〗

沿棒方向，棒中自由电子受到洛伦兹力 physics 、电场力 physics 和金属离子对它的平均作用力f作用。因为棒中电流恒定，所以自由电子沿棒的运动可视为匀速运动。

则
physics
〖2分〗

又 physics

physics
〖2分〗

解得 physics
〖2分〗

方法二：

当金属棒向下运动达到稳定状态时

单位时间内机械能减少
P= physics
〖2分〗

金属棒生热功率
Pr = physics
〖2分〗

回路中的电流
physics

设棒的横截面积为S，棒中单位长度的自由电子数为n，棒中自由电子定向移动的速度为v，金属离子对自由电子的平均作用力为f。

则
Pr= physics
〖2分〗

physics
〖2分〗

所以
physics
〖2分〗

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文章发布于2015年05月11日。文章标签: 西城二模, 高考物理试题
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