高中物理微元法解決物理試題技巧小結(jié)及練習(xí)題及解析(編輯修改稿)
2025-04-05 04:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 道上滑行時間為△t．由于磁場B（x）沿x方向均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律△t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢為：===所以，通過金屬棒電荷量為：q=△t=△t=b．金屬棒在弧形軌道上滑行過程中，感應(yīng)電流為：I1==金屬棒在水平軌道上滑行過程中，由于滑行速度和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度都在減小，所以，此過程中，金屬棒剛進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流最大．剛進(jìn)入水平軌道時，金屬棒的速度為：v=所以，水平軌道上滑行過程中的最大電流為：I2==若金屬棒自由下落高度，經(jīng)歷時間t=，顯然t＞t所以，I1=＜==I2．綜上所述，金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．答：（1）金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E是L2．（2）金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q為+mg﹣．（3）a．金屬棒在水平軌道上滑動過程中通過導(dǎo)體棒的電荷量q為．b．金屬棒在全部運(yùn)動過程中金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．【點(diǎn)評】本題中（1）（2）問，磁通量均勻變化，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律研究感應(yīng)電動勢是關(guān)鍵．對于感應(yīng)電荷量，要能熟練地應(yīng)用法拉第定律和歐姆定律進(jìn)行推導(dǎo)．8．根據(jù)量子理論，光子具有動量．光子的動量等于光子的能量除以光速，即P=E/c．光照射到物體表面并被反射時，會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)．光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)．（1）激光器發(fā)出的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S．當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時，試計(jì)算單位時間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動量．（2）若該激光束被物體表面完全反射，試求出其在物體表面引起的光壓表達(dá)式．（3）設(shè)想利用太陽的光壓將物體送到太陽系以外的空間去，當(dāng)然這只須當(dāng)太陽對物體的光壓超過了太陽對物體的引力才行．現(xiàn)如果用一種密度為1．0103kg/m3的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時，它將能被太陽的光壓送出太陽系．試估算這種平板的厚度應(yīng)小于多少（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）？設(shè)平板處于地球繞太陽運(yùn)動的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽系內(nèi)各行星對平板的影響．已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽常量為1．4103J/m2?s（即在單位時間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽光能量），地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為5．9103m/s2）【答案】（1）P/C （2）p壓強(qiáng)=F/S=2P/Cs （3）1．6106m【解析】試題分析：（1）設(shè)單位時間內(nèi)激光器發(fā)出的光子數(shù)為n，每個光子能量為E，動量為p，則激光器的功率為P=nE所以單位時間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動量為（2）激光束被物體表面反射時，其單位時間內(nèi)的動量改變量為△p=2 p總=2P/c．根據(jù)動量定理可知，物體表面對激光束的作用力 F=△p =2P/c．由牛頓第三定律可知，激光束對物體表面的作用力為F=2P/c，在物體表面引起的光壓表達(dá)式為：p壓強(qiáng)=F/S=2P/cS．（3）設(shè)平板的質(zhì)量為m，密度為ρ，厚度為d，面積為S1，太陽常量為J，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為a，利用太陽的光壓將平板送到太陽系以外的空間去必須滿足條件：太陽光對平板的壓力大于太陽對其的萬有引力．由（2）得出的結(jié)論可得，太陽光對平板的壓力F=2JS1/c．太陽對平板的萬有引力可表示為f=ma，所以，2JS1/c． ma，平板質(zhì)量m=ρdS1，所以 ，2JS1/c． ρdS1a，解得：d=1．6106m．即：平板的厚度應(yīng)小于1．6106m．考點(diǎn)：動量定理、萬有引力定律【名師
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