高中物理原创题解析
各位专家和领导好，本次说题的主要内容是:
一．试题来源：
本人的自主命题:
近年我国在研发上取得突破性进展，它是一种助力航空母舰上的飞机起飞的装置。飞机在发动机和提供的牵引力共同且同时作用下，从水平跑道上由静止开始加速运动直到起飞，如图甲所示，某型飞机质量m=2.0×104kg，整个运动过程阻力大小是飞机重力的0.1倍，发动机推力恒为F=1.2×105N，跑道长度L=200m，忽略飞机长度，飞机在跑道末端起飞。为测量飞机的运动状态，跑道上安装了测量速度大小的仪器，如图乙所示，导轨间距d=0.2m，磁感应强度大小为B＝0.5T，回路等效电阻R＝0.5Ω，电流传感器将通过R的电流即时采集并通过计算机，可得到i-t图象如图丙所示，整个过程飞机产生的安培力大小忽略不计，试求在弹射飞机过程中平均功率是多大？（2 ）
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二． 命题意图
1. 考查学生利用图象提取有效信息，分析和解决问题的能力。 2. 考查学生对法拉第电磁感应定律的理解和应用。
3. 考查学生对匀变直线运动的理解。
4. 考查学生对平均功率概念的理解。
5. 考查学生利用动能定理分析和解决问题的能力。
本题涉及的知识点在全国高考考纲中几乎都是Ⅱ级要求，考纲中对v-t 图象的考查也是Ⅱ级要求，本题考查的i-t 图象与v-t 图象处理方法相似。本题是一道电学、运动学、能的综合题，涉及多个物理情景，可以考查学生的审题能力、分析能力。
我国近年在航空母舰上的研发关键技术上取得了突破，以此为背景可以增强学生对国家和民族的自豪感，激发学生对学习物理的兴趣和热情，在研究问题采取实事求是的态度，体现了新课程的 “情感态度与价值观”。
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三．试题解析过程
由i-t 图象可知，i kt =① 5k = 由电磁感应定律得Bdv i R =② kRt v Bl
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= v at =③ 由②③可知，飞机在跑道上做匀加速直线运动，252/kR a m s Bd ==
④ 122
L at =⑤ 飞机起飞经历时间4t s = 飞离跑道末速度100/m at m s v ==⑥
40.1 2.010f mg N ==⨯⑦
飞机从静止到飞离跑道，由动能定理得 1202pt FL fL mv m -+-=-⑧ 因此弹射过程平均功率为7210p w -=⨯
点评：此题的难点是将电学知识和运动学知识建立联系、在i-t 图象提取有效信息、理解“飞机在发动机和提供的牵引力共同且同时作用下”这句话的含义，对审题要求较高，考查了学生的分析问题和解决问题的能力。
四． 试题的拓展延伸及变式分析
变式1.导轨式电磁炮实验装置如图所示，两根平行长直金属导轨固定在绝缘水平面上，其间安放金属滑块。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。若电源提供的强大电流为 I =8.0×10 5 A ，两导轨间存在方
向垂直于纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度大小 B =2T 。若导轨内侧间距 L =1.5cm ，滑块的质量 m =24g,，试求：
（1）滑块运动过程中受到的安培力的大小；
（2）要使滑块获得 v =3.0km/s 的速度，导轨至少多长。
变式2.飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁以缩短飞机起飞距离，他的设计思想如下：如图所示，航空母舰的水平跑道总长l=180m ，其中电磁是一种长度为l 1=120m 的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力
。一架质量为
的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力。考
虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。飞机离舰起飞的速度v=100m/s，航母处于静止状态，飞机可视为质量恒定的质点。请你求出（计算结果均保留两位有效数字）。
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（1）飞机在后一阶段的加速度大小；
（2）电磁的牵引力的大小；
（3）电磁输出效率可以达到80%，则每弹射这样一架飞机电磁需要消耗多少能量。
点评：变式1和变式2都是在原题基础上做适当的变化，可以看到物理模型既与原题相似又有所不同。变式1考查了利用安培力公式求解安培力，并利用牛顿第二定律求解加速度以及位移的方法。变式2考查了牛顿第二定律的应用、动能定理的应用、对功能关系的理解。试题的拓展及变化，可以加深学生对主干知识的理解，提高了学生的知识迁移能力，培养了学生创造性思维。
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五.试题的价值、反思及感悟
高考物理学科考试大纲注重考察能力。第一是理解能力，本题要求学生对功和功率概念的理解，动能定理规律的应用。第二是推理能力，本题通过i-t图及法拉第电磁感应定律推理出飞机在跑道上做匀加
速直线运动。第三是分析综合能力，此题涉及电学、运动学、能多种物理情境，各个知识点通过逻辑思维结合在一起。总之，本题是一道区分度较高的一道物理试题。
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