这样读懂一道题:深圳26届高三二模物理卷压轴题(电磁感应问题)
目标： 看到题，条件反射考什么、怎么答、哪里抢分。15.(16分)科创节上某同学设计了一款"划船机",结构如图甲所示，MN、MN'是两根足够长的固定平行金属导轨,间距为L,N.N点等高。边界P0Q0、P1Q1、P2Q2、P3Q3、…PnQn将导轨平面分隔成n个正方形区域,各区域内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面,且相邻磁场方向相反第一，科创节上某同学设计了一款"划船机",对健身比较了解的就知道这是一款锻炼身体的健身器材，它需要腿部发力、背部用力，核心肌群传导力、手肩控制力！如果不知道，但了解过划船的，也大概知道是与力有关的问题！如果也没了解过划船机、也没见过划船的学生怎么办？？那么你就需要知道，这肯定是一道物理计算题，还是压轴题，因此无论如何，都会与力有关，所以需要确定研究对象、并对研究对象受力分析和运动分析！第二，（划船机）结构如图甲所示，也就是给出了划船机的简化后的结构示意图，我们需要通过结构图知道研究对象在哪里手力，在哪里运动！并且图像能够帮助我们更好的理解题干中的文字描述，所以图像一定要认真看！并且在平时也要经常练习通过观察图片提取信息的能力，这样你才能在很短的时间内，结合题干文字描述，迅速而有效的提取解题信息！第三，MN、M'N'是两根足够长的固定平行金属导轨,“足够长”也就意味着不需要考虑MN与M'N'的长度是否够，也就是说MN与M'N'的长度不涉及到够不够的分类讨论（分类讨论是最近广东卷喜欢的出题方向）；“固定”也就意味着MN与M'N'是不会因为受力而发生位置变化的，也就是MN与M'N'是不会运动的，因此和地面一样，可以选择为参考系；“平行金属导轨”的意思是MN与M'N'之间的垂直距离始终相等，并且都是金属的，也就是说都可以导电，也就是说可以充当导线成为电路的一部分！第四，（导轨）间距为L，也就是说MN与M'N'之间的垂直距离为L，如果有切割磁感线，有效长度可能也是L！第五，N.N'点等高，也就是说NN'在同一水平面上！第六，边界P0Q0、P1Q1、P2Q2、P3Q3、…PnQn将导轨平面分割为n个正方形区域，这里给出了n多个平行且等间距的线段P0Q0、P1Q1、P2Q2、P3Q3、…PnQn，相邻线段之间的距离是L（正方形）第七，各区域内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B方向垂直导轨平面，且相邻磁场的方向相反，这里给出了切割出来的正方形区域内有匀强磁场的情况，并且给出了磁感应强度大小为B，给出了方向都是垂直导轨平面，且相邻区域内的磁场方向相反！这里就有一个常规的陷阱——如果是单杆切割就会有感应电流方向变化；如果是双杆切割就是双电源问题，但存在同向还是反向的可能性讨论；如果是线框切割那就一定是双电源问题，并且只有一种情况，也就是要么同向电源，要么反向电源，这就看金属框的长度了！总之，第一句话里给出了斜面模型、平行导轨模型、匀强磁场模型！质量为m、边长为L的正方形闭合金属框 abcd置于导轨上,cd边与PoQo重合,金属框与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,ab 边和cd边的电阻均为R。第一，质量为m、边长为L的正方形闭合金属框，也就是说金属框的边长为L，质量为m，刚好金属框的边长等于正方形磁场的边长，这个巧合非常有用！第二，（金属框）abcd置于导轨上,那么导轨就与正方形金属框的两个边重叠了，形成并联电路！第三，cd边与PoQo重合,也就是说金属框的最上边是cd边，而且cd边与最上边的磁场的上边沿重合！第四，金属框与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，明确给出滑动摩擦力的计算参数，后续受力分析必须计入摩擦力，且摩擦力大小仅与正压力、动摩擦因数相关！
第五，ab边和cd边的电阻均为R，明确金属框的电路结构，也就是ab、cd边为两个电源，两个电源串联两个电阻R，电源总电阻为2R，为后续感应电流、安培力计算提供电路参数！一根不可伸长的绝缘轻绳跨过光滑定滑轮O1、O2,绳一端接在ab边中点,另一端在健身者手中。——这句话里给出了如下信息：
第一，轻绳“不可伸长”，说明绳子长度不变，金属框的位移、速度、加速度与绳的位移、速度、加速度大小完全相等，且同步变化；
第二，“绝缘轻绳”，说明绳子不导电，不会分流、不会影响电磁感应电路，只是用来传递力的作用和能量；
第三，“光滑定滑轮”，说明滑轮无摩擦、无质量，绳子两端张力大小相等，无需考虑滑轮能量损耗，简化受力分析；
第四，绳子连接ab边中点且始终与导轨平行，确定拉力方向沿导轨向上，受力分析时拉力方向明确，无需分解拉力，降低力的分解难度！第五，（绳）另一端在健身者手中，也就是说绳是用来传递健身者提供的拉力和做的功，且与健身者的手同步运动！健身者拉绳,绳上张力随时间变化的关系如图乙所示，0~0.5t0内,金属框沿导轨向上做匀加速直线运动,t0时刻撤去拉力，0.5t0时金属框的位移恰好为上滑最大位移的四分之一,金属框到达最高点后沿导轨下滑。——这句话里给出了如下信息：
第一，绳上张力随时间变化，结合图乙（题干隐含图像规律），0~t₀时间内有拉力，t₀时刻撤去拉力，明确金属框运动分为两个阶段：0~t₀有拉力作用的匀加速上滑阶段、t₀时刻后无拉力的匀减速上滑阶段；
第二，0~0.5t₀内金属框做匀加速直线运动，也就是说该阶段金属框的加速度恒定，也就是合力为恒力，因此可以利用牛顿第二定律与运动学规律解题，也可以用能量或动量解题！
第三，0.5t₀时位移为上滑最大位移的¼，这里给出的关键的运动位移关系，也就是几何关系，也就意味着需要两段运动联立求解；
第四，金属框到达最高点后下滑，说明上滑过程做减速运动直至速度为零，下滑过程为新的受力运动阶段！导轨与水平面夹角θ=37°,导轨电阻不计。不计金属框形变,ab边与O2间的轻绳始终与导轨平行,t0=mR/（BL）^2，sinθ=0.6, cosθ=0.8,重力加速度为g。以下计算结果选用m、g、B、L、R表示。第一，导轨倾角θ=37°，给出具体三角函数值sinθ=0.6、cosθ=0.8，也就是说这里需要对斜面上受力分析后分解重力，这也是常规的力的分解，也是课本上就有的重力分解，并且给的是特殊角，降低了试题的计算量；第二，导轨电阻不计，也就是导轨电阻为零，也就是说与导轨接触部分的金属框的部分会被短路，因此金属框组成的电路总电阻就是金属框的2R；（前面华师一附中4月考的压轴题也在这里设坑的）第三，不计金属框形变、绳子始终与导轨平行，保证模型理想化，切割磁感线有效长度始终为L，弹力方向始终不变；第四，t0=mR/（BL）^2，也就是说t0不是已知量，任何所求结果里的t0都需要用“mR/（BL）^2”替换下来再化简，而不能止步于用t0表示！第五，以下计算结果选用m、g、B、L、R表示，也就是说明确最终结果的表达形式，只能用m、g、B、L、R表示，说明解题过程中中的其他物理量（如时间、速度）需全部消元，最终得到最简表达式！(1)求=0时金属框加速度大小a和0~0.50内金属框位移大小Xo:开始时的加速度，那么需要用牛顿第二定律求解，也就是需要受力分析求合力！在刚开始的时候速度为零，安培力为零，只受重力、支持力（弹力）和摩擦力， 属于常规性题目，送分的！而0~0.50内金属框位移大小Xo呢？根据题目信息可以知道，0~0.50内金属框做匀加速直线运动，加速度又求出来了，因此根据运动学规律就可以很快得到结果了！考点拆解：考查恒定拉力下的牛顿第二定律应用、匀变速直线运动位移公式，需先对金属框受力分析（拉力、重力分力、摩擦力），列牛顿第二定律方程求加速度，再代入位移公式求解x₀，属于基础动力学计算，是整道题的送分点！必备知识：三种常见力、重力的分解、力的合成、牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律从底部向上运动过程，金属框先加速后减速，整个运动过程感应电动势变化，感应电流变化，安培力也在变化，因此需要根据动量定理和微元法结合求解，或者用平均电流和平均安培力与动量定理结合求解！当然还需要用到“0.5t0时金属框的位移恰好为上滑最大位移的¼”这个条件，以及金属框切割磁感线时是双电源电路！！考点拆解：考查多阶段匀变速直线运动规律、位移关联关系应用，需分别分析0~t₀匀加速、t₀~t匀减速上滑两个阶段，结合“0.5t₀位移为最大位移一半”的条件，联立运动学方程求解总时间，核心是梳理两段运动的速度、位移关联，突破中间量计算！物理模型：匀强磁场模型、平动切割磁感线模型、闭合电路模型、必备知识：法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、短路、平均电流和平均安培力、动量定理、磁通量(3)真实划船运动中,拉桨(从金属框开始运动到撤去拉力)时间和收桨(金属框从最高点下降到出发点)时间的比值应小于½,请论证该次训练中划船机是否能模拟真实划船运动。论证是否能模拟，那就意味着这是“是否”、“能否”这类需要判断的题目，最常规解法就是假设法！因此，我们可以假设能够模拟，再根据能够模拟的条件推理得到需要满足的条件，再与题目给的条件进行对比，就可以知道是否能够满足了！既然是假设可以，那么就需要确定的时间关系，因此设收桨时间为Kt0，并且分别设出下滑过程中的平均速度和最大速度！对于最大速度，由平衡态建立关系式，就能得到下滑过程中速度的范围，进而得到K的范围考点拆解：考查下滑过程动力学分析、运动时间计算+比值论证需重新对金属框下滑阶段受力分析（重力分力、摩擦力、安培力），求下滑加速度，计算收桨时间，再求拉桨与收桨时间比值，与½对比得出结论，属于电磁感应+动力学综合应用，考查逻辑论证能力！物理模型：斜面模型、匀强磁场模型、平动切割磁感线模型、必备知识：动量定理、平均安培力、平均速度、法拉第电磁感应定律、平衡态整体命题思路还原
本题以“划船机”为生活情境，融合电磁感应、牛顿第二定律、匀变速直线运动三大核心考点，采用“多阶段运动+交变磁场切割”的压轴题经典命题模式，先通过简单受力分析和运动学公式设置基础送分问，再通过多阶段运动关联设置进阶计算问，最后结合生活实际设置论证问，层层递进、难度梯度明显。命题人刻意简化磁场切割、电路结构等复杂变量，聚焦动力学与电磁感应的结合计算，核心考查学生拆解题干信息、梳理运动阶段、联立方程解题的能力，避开盲目刷题误区，侧重思维精细化拆解！
