给大家讲两道特别有意思的压轴题,都是磁场里关于能量转换的。咱们先看一道导体棒在磁场里“飞”起来的。导体棒冲到磁场里面的时候,要是速度最大的时候,其实它就像浮在空中一样。这个时候它对斜面的压力N一下子就没了。 这是为啥呢?你把安培力的方向、重力的分量都画在一个平面上,会发现安培力水平向左阻碍运动,但垂直斜面的那个分力会随着速度变大越来越大,最后刚好把重力垂直斜面的分力给扛住了。这个时候导体棒就像被托起来了,对斜面就没有正压力了。 还有一个难点就是求摩擦力做功。摩擦力跟压力N有关,可N一直在变小,直接积分特别麻烦。换个思路看看:减少的那部分压力ΔN其实就是安培力垂直斜面的那个分力F⊥。F⊥和安培力沿着斜面向下的分力F′之间是tan α的关系。全程产生的焦耳热Q只有F′产生的。 这样一来,ΔN乘以位移d s就等于F′乘以d s再乘以tan α,两边约掉d s后得到ΔN等于F′乘以tan α。这意味着减少的压力做的功和克服安培力做的功是成正比的。把这部分“减掉的功”从摩擦生热里减掉,再加上焦耳热Q,就能算出摩擦生热W f了。全程都不用积分摩擦力,只要用安培力“偷换概念”就行。 下面这道题呢?图上只给了个E-s图象,横轴是位移s,纵轴是动能E。你要仔细看这个图象的变化趋势:图象先是平滑下降的直线段然后变平缓了。这说明动能是在减少的,阻力先是变大后变小。 这就告诉我们安培力一定是指向圆心的恒力。只要认定安培力恒定下来了,问题就好办了:线圈半径R可以通过图象的截距读出来;磁感应强度B可以通过R和恒定安培力F B等于m乘以加速度a″算出来;再把速度v对时间积分一下就能补上整个过程了。 还有一道高考原题很有意思:MN刚进磁场的时候速度最大。如果这个时候PQ已经不在磁场里面了,安培力突变一下动能就不守恒了;如果PQ还在磁场里的话安培力还在起作用,但焦耳热已经开始增加了。这两种情况对应的能量曲线不一样得很多。 建议大家把图截成一帧一帧的来对比看看这两种情况下动能是怎么变化的。谁先变成零谁就是正确答案呢!