近日,一道“隐藏套路”的物理大题引发网友热议。搜狐创始人、董事局兼CEO、物理学博士张朝阳在直播中指出,这道题难度系数大,网上流传的解题思路是错误的。
据悉,这道物理大题来自2023年高考新课标理科综合物理试卷,适用于安徽、山西、吉林、、云南等省份。直播中,#张朝阳解答了高考物理中容易出错的知识点#,并通过详细的推导做出了正确的解题思路。
“这次高考有两道题。第一个问题很简单,但会把大家带入一个‘坑’。”他提到,在第一个问题的基础上,第二个问题很多人会往错误的方向想,导致解题失误。为了详细解释考生面临的“陷阱”,张朝阳还特意论证了错误的思路:根据第一题中的分析,线圈完全进入磁场后,磁通量不会发生变化,因此回路中没有电流。此时线圈上的合力为零,所以第二题中线圈完全进入磁场后没有能量损失,会匀速运动直到磁场边缘。张朝阳也提拔了大家。这个思路是目前互联网上解决这个问题的主要思路,可惜是错的。
实际上,在第二个问题的场景中,线圈已经接了一个电阻,这样就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变化,但新回路中的磁通量是不断增加的,所以整个回路中都有产生的电流。张朝阳提醒,这件事可以从另一个角度来理解:线圈两边的电动势方向相同,所以相当于两个电池并联,共同给新回路中的电阻供电,所以回路中有电流。所以,在这种情况下,线圈会因为安培力而变慢。
按照这个思路,张朝阳利用动量定理并结合电磁学的知识,求解了线圈在各个阶段的速度变化,发现线圈刚好停在磁场的右边缘,所以线圈的整个运动过程可以分为两个阶段,第一阶段是线圈进入磁场的时候,第二阶段是线圈完全在磁场中运动的时候。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,张朝阳根据电阻功率表达式和串并联电阻的等效电阻公式,成功得出了题目要求的电阻发热量,从而正确解答了这道物理高考题。
来源:光明网