第11章 班花的好奇!他真的变了吗?
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这些知识点,他昨天晚上才刚刚通过“永久性记忆力强化”强行塞进脑子里,并且配合着系统商城里兑换的“初级物理直觉(碎片1\/3)”(他用课堂技惊四座后获得的15点积分中的8点兑换了这块碎片,还剩下9点积分),进行了一番初步的理解和感悟。
虽然还远未达到融会贯通的程度,但应付这种级别的高中物理题,似乎……也并非完全没有可能。
“嗯,这道题确实有点意思。”秦风的目光从习题册上移开,看向苏晓月,语气平静地说道:“你具体是哪一部分不太明白?”
苏晓月没想到秦风连草稿都没打,只是看了一眼题目,就说“有点意思”,而且还反过来问她哪里不明白,仿佛这道题在他眼中根本不算什么难题一般。
她心中微微一凛,对秦风的实力又高看了一眼,同时也更加期待他的解答了。
“是这样的,”苏晓月指着题目中的一个设问,细声细语地说道:“题目要求计算当导体棒达到稳定速度时,外电路消耗的功率。我列出了受力平衡的方程,也知道稳定时感应电动势和电流的表达式,但是……总感觉能量转换那一部分的逻辑有些混乱,算出来的答案也和参考答案对不上。”
她的声音中带着一丝困扰和不解,那双明亮的眸子认真地看着秦风,等待着他的指点。
秦风闻言,点了点头,表示明白。
他没有立刻拿起笔进行演算,而是沉吟了片刻,似乎在组织语言。
然后,他缓缓开口,声音清晰而沉稳:
“这道题的关键,在于正确理解导体棒达到稳定速度时的动态平衡过程,以及能量的转化与守恒。”
“首先,当导体棒在外力F的作用下,在磁场中切割磁感线运动时,会产生感应电动势E,进而产生感应电流I。这个感应电流在磁场中又会受到安培力F安的作用。根据楞次定律,安培力的方向总是阻碍导体棒的运动。”
秦风的语速不快,但每一个字都说得异常清晰,条理分明。他没有直接给出答案,而是从最基本的物理原理入手,一步步地引导苏晓月思考。
“当导体棒的速度逐渐增大时,感应电动势E和感应电流I也会随之增大,安培力F安自然也会增大。当安培力F安与外力F(以及可能存在的摩擦力、空气阻力等)达到平衡时,导体棒的合外力为零,加速度为零,此时便达到了稳定速度v稳。”
苏晓月认真地听着,不时地轻轻点头。秦风的讲解,比物理老师在课堂上讲的还要透彻易懂,让她对这个过程的理解更加深刻了。
“在达到稳定速度之后,”秦风继续说道,“导体棒匀速运动,其动能不再增加。此时,外力F所做的功,将完全转化为整个回路中产生的焦耳热。而题目要求的是外电路消耗的功率,所以我们只需要计算出稳定状态下通过外电路的电流,以及外电路的电阻,就可以根据公式 p=I2R外p = I^2 R_{外}p=I2R外 来计算了。”
“但是,”秦风话锋一转,眼神中闪过一丝睿智的光芒,“这里有一个常见的误区,就是容易忽略导体棒本身的电阻。如果导体棒也有电阻r,那么整个回路的总电阻就是 R总=R外+rR_{总} = R_{外} + rR总=R外+r。感应电动势 E=bLv稳E = bLv_{稳}E=bLv稳,感应电流 I=ER总=bLv稳R外+rI = \\frac{E}{R_{总}} = \\frac{bLv_{稳}}{R_{外}+r}I=R总E=R外+rbLv稳。”
“而外力F做的功的功率,等于克服安培力做功的功率,即 pF=F?v稳p_F = F \\cdot v_{稳}pF=F?v稳。在稳定状态下,F=F安=bIL=bbLv稳R外+rL=b2L2v稳R外+rF = F_{安} = bIL = b \\frac{bLv_{稳}}{R_{外}+r} L = \\frac{b^2L^2v_{稳}}{R_{外}+r}F=F安=bIL=bR外+rbLv稳L=R外+rb2L2v稳。所以,pF=b2L2v稳2R外+rp_F = \\frac{b^2L^2v_{稳}^2}{R_{外}+r}pF=R外+rb2L2v稳2。这部分功率,将全部转化为整个回路的焦耳热功率,即 p热总=I2R总=(bLv稳R外+r)2(R外+r)=b2L2v稳2R外+rp_{热总} = I^2 R_{总} = (\\frac{bLv_{稳}}{R_{外}+r})^2 (R_{外}+r) = \\frac{b^2L^2v_{稳}^2}{R_{外}+r}p热总=I2R总=(R外+rbLv稳)2(R外+r)=R外+rb2L2v稳2。两者是相等的,符合能量守恒。”
“而外电路消耗的功率,则是 p外=I2R外=(bLv稳R外+r)2R外p_{外} = I^2 R_{外} = (\\frac{bLv_{稳}}{R_{外}+r})^2 R_{外}p外=I2R外=(R外+rbLv稳)2R外。”
秦风的讲解,如同庖丁解牛一般,将这道复杂的电磁感应题目,层层剖析,每一个关键点,每一个易错点,都点得清清楚楚,明明白白。
他的声音不高,却带着一种令人信服的力量。他的眼神专注而深邃,仿佛能够洞悉物理现象背后的本质规律。
苏晓月听得如痴如醉,她感觉自己以前对这部分知识的理解,简直是浮于表面,漏洞百出。而经过秦风这么一点拨,许多之前模糊不清、想不明白的地方,都豁然开朗!
尤其是秦风提到的那个关于能量转化和内外电路功率分配的细节,正是她之前一直感到困惑的地方!
“原来是这样……我之前就是把外力做功的功率和外电路消耗的功率搞混了,而且还忽略了导体棒本身的电阻对电流的影响……”苏晓月恍然大悟,白皙的脸颊上因为激动和兴奋而泛起一抹动人的红晕。
她看着秦风的眼神,已经从最初的好奇和试探,变成了完完全全的震惊与……钦佩!
这个秦风,他不仅仅是在数学上厉害,他对物理的理解,竟然也达到了如此高深的程度!
这种清晰的逻辑思维,这种对物理规律本质的深刻洞察,根本不像是一个刚刚“开窍”的学渣所能拥有的!
他……他到底是怎么做到的?!
“所以,你只需要根据题目给出的具体数值,将稳定速度v稳用外力F和其他已知量表示出来,然后代入 p外=I2R外p_{外} = I^2 R_{外}p外=I2R外 的表达式,就可以得到最终的答案了。”秦风微笑着补充道,语气轻松得仿佛只是在说一件微不足道的小事。
苏晓月看着秦风脸上那自信而从容的笑容,只觉得自己的心跳都漏了一拍。
这一刻的秦风,在她眼中,仿佛散发着一种难以言喻的奇异光芒,耀眼得让她有些不敢直视。
“我……我明白了!谢谢你,秦风同学!你讲得太清楚了!”苏晓月由衷地感谢道,声音中充满了真诚的敬佩。
她感觉,困扰了她许久的难题,在秦风三言两语的点拨之下,便迎刃而解。这种豁然开朗的感觉,让她对学习的兴趣更加浓厚了。
“不客气。”秦风淡淡一笑,将习题册还给了苏晓月。
苏晓月接过习题册,指尖不经意间触碰到了秦风的手指,一股微弱的电流仿佛从接触点传来,让她俏脸一红,心头小鹿乱撞。
她连忙低下头,掩饰住自己的失态,小声说道:“那……那我不打扰你学习了。”
说完,她便像一只受惊的小兔子般,抱着习题册,快步回到了自己的座位。
秦风看着苏晓月那略显仓促的背影,嘴角勾起一抹若有若无的弧度,便重新将注意力投入到眼前的大学物理教材之中。
对他而言,刚才的“指点”,不过是举手之劳。
而苏晓月回到座位后,却久久无法平静。
她看着习题册上那道已经被秦风点拨得清清楚楚的题目,又忍不住抬头望了一眼那个依旧在认真看书的清瘦身影,心中充满了无尽的震撼与好奇。
这个秦风,他真的变了!
变得……深不可测!
变得……光芒万丈!
她甚至有一种预感,用不了多久,这个曾经的学渣,将会以一种更加惊人的方式,震惊整个江城一中!
班花的好奇心,不仅没有因为这次交流而得到满足,反而变得更加浓烈,如同熊熊燃烧的火焰,让她对秦风这个充满了谜团的男生,产生了前所未有的探索欲望。
学渣逆袭的传说,似乎不仅仅是在成绩上,更在悄无声息地改变着周围人对他的看法,以及……某些人悄然萌动的心思。
而这一切,秦风并不知道。
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