2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第12章 專題強(qiáng)化19 動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用

第十二章電磁感應(yīng)專題強(qiáng)化十九動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[62]核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用(能力考點(diǎn)·深度研析)1．此類問題中常用到的幾個(gè)公式(3)磁通量變化量：ΔΦ＝BΔS＝BLx。(4)如果安培力是導(dǎo)體棒或金屬框受到的合外力，則I安＝mv2－mv1。2．選用技巧：當(dāng)題目中涉及速度v、電荷量q、運(yùn)動(dòng)時(shí)間t、運(yùn)動(dòng)位移x時(shí)常用動(dòng)量定理求解更方便。?考向1

“導(dǎo)體棒＋電阻”模型[解析]

(1)a導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中重力沿斜面的分力和a棒的安培力相等時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝BLv0a棒受力平衡可得mgsinθ＝BIL(2)由右手定則可知導(dǎo)體棒b中電流向右，b棒受到沿斜面向下的安培力，此時(shí)電路中電流不變，對(duì)b棒根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ＋BIL＝ma，解得a＝2gsinθ。b棒受到向下的安培力，對(duì)b棒根據(jù)動(dòng)量定理由法拉第電磁感應(yīng)定律可得聯(lián)立可得?考向2導(dǎo)線框模型(2023·山西新課標(biāo)卷)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的正方形金屬細(xì)框，每邊電阻為R0，置于光滑的絕緣水平桌面(紙面)上。寬度為2L的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，兩虛線為磁場(chǎng)邊界，如圖(a)所示。(1)使金屬框以一定的初速度向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過程中金屬框的左、右邊框始終與磁場(chǎng)邊界平行，金屬框完全穿過磁場(chǎng)區(qū)域后，速度大小降為它初速度的一半，求金屬框的初速度大小。(2)在桌面上固定兩條光滑長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與磁場(chǎng)邊界垂直，左端連接電阻R1＝2R0，導(dǎo)軌電阻可忽略，金屬框置于導(dǎo)軌上，如圖(b)所示。讓金屬框以與(1)中相同的初速度向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過程中金屬框的上、下邊框處處與導(dǎo)軌始終接觸良好。求在金屬框整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，電阻R1產(chǎn)生的熱量。則金屬框完全穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中流過回路的電荷量為則在此過程中根據(jù)能量守恒有此后線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)中，則線框左右兩邊均作為電源，且等效電路圖如下則此時(shí)回路的總電阻解得v2＝0則在金屬框整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，電阻R1產(chǎn)生的熱量?考向3雙棒在外力作用下模型

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑的平行導(dǎo)軌示意圖質(zhì)量mb＝ma電阻rb＝ra長(zhǎng)度Lb＝La質(zhì)量mb＝ma電阻rb＝ra長(zhǎng)度Lb＝La摩擦力Ffb＝Ffa

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑的平行導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)分析開始時(shí)，兩桿受安培力做變加速運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)定時(shí)，兩桿以相同的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，若Ff<F≤2Ff，則a桿先變加速后勻速運(yùn)動(dòng)；b桿靜止。若F>2Ff，a桿先變加速后勻加速運(yùn)動(dòng)，b桿先靜止后變加速最后和a桿同時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度相同

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑的平行導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)圖像能量觀點(diǎn)F做的功轉(zhuǎn)化為兩桿的動(dòng)能和內(nèi)能：WF＝ΔEk＋QF做的功轉(zhuǎn)化為兩桿的動(dòng)能和內(nèi)能(包括電熱和摩擦熱)：WF＝ΔEk＋Q電＋Qf

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑的平行導(dǎo)軌動(dòng)量觀點(diǎn)兩桿組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒對(duì)單桿可以用動(dòng)量定理兩桿組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒對(duì)單桿可以用動(dòng)量定理(多選)如圖所示，水平固定且間距為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌處在垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌上有a、b兩根與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒，質(zhì)量均為m，電阻均為R?，F(xiàn)對(duì)a施加水平向右的恒力，使其由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)a向右的位移為x時(shí)，a的速度達(dá)到最大且b剛要滑動(dòng)。已知兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，重力加速度為g。則下列說法正確的是()BC?考向4不等間距上的雙棒模型

光滑不等距導(dǎo)軌示意圖質(zhì)量mb＝ma電阻rb＝ra長(zhǎng)度Lb＝2La運(yùn)動(dòng)情況分析桿b受安培力做變減速運(yùn)動(dòng)，桿a受安培力做變加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿的加速度均為零，兩桿的速度之比為1∶2

光滑不等距導(dǎo)軌動(dòng)量關(guān)系兩桿組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒對(duì)單桿可以用動(dòng)量定理ABD?考向5

“導(dǎo)體棒＋電容器”模型模型一示意圖(無(wú)外力充電式)導(dǎo)軌水平光滑，間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)，桿ab初速度為v0，質(zhì)量為m，電阻不計(jì)模型二示意圖(無(wú)外力放電式)導(dǎo)軌水平光滑，間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)，單桿ab質(zhì)量為m，電阻為R

如圖甲所示，兩平行長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，左端連接一個(gè)電容為C的電容器，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，某時(shí)刻金屬棒獲得一個(gè)水平向右的初速度v0，之后金屬棒運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖乙所示，不考慮導(dǎo)軌的電阻。(1)求金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v1；(2)求金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電容器的電荷量q；(3)已知金屬棒從開始到勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求電容器充電穩(wěn)定后儲(chǔ)存的電能E。[解析]

(1)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U＝BLv1電容器的電荷量q＝CU(2024·浙江高三聯(lián)考)如圖所示，水平金屬圓環(huán)由沿半徑方向的金屬桿連接，外環(huán)和內(nèi)環(huán)的半徑分別是R1＝0.2m，R2＝0.1m。兩環(huán)通過電刷分別與間距L＝0.2m的平行光滑水平金屬軌道PM和P′M′相連，MM′右側(cè)是水平絕緣導(dǎo)軌，并由一小段圓弧平滑連接傾角θ＝30°的等距金屬導(dǎo)軌，下方連接阻值R＝0.2Ω的電阻。水平導(dǎo)軌接有理想電容器，電容C＝1F。導(dǎo)體棒ab、cd，垂直靜止放置于MM′兩側(cè)，質(zhì)量分別為m1＝0.1kg，m2＝0.2kg，電阻均為r＝0.1Ω。ab放置位置與MM′距離足夠長(zhǎng)，所有導(dǎo)軌均光滑，除已知電阻外，其余電阻均不計(jì)。整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，忽略磁場(chǎng)對(duì)電容器的影響。圓環(huán)處的金屬桿做順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝

20rad/s。求：(1)S擲向1，穩(wěn)定后電容器所帶電荷量的大小q；(2)在題(1)的基礎(chǔ)上，再將S擲向2，導(dǎo)體棒ab到達(dá)MM′的速度大小；(3)ab與cd棒發(fā)生彈性碰撞后，cd棒由水平導(dǎo)軌進(jìn)入斜面忽略能量損失，沿斜面下滑12m距離后，速度達(dá)到最大，求電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(此過程ab棒不進(jìn)入斜面)。[解析]

(1)金屬桿順時(shí)針切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)為穩(wěn)定時(shí)q＝CE解得q＝0.3C。根據(jù)動(dòng)量定理可得m1v－0＝F安t＝BLit＝BL(q－q2)(3)棒ab與cd發(fā)生彈性碰撞，則m1v＝m1v1＋m2v2當(dāng)cd棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度達(dá)到最大，設(shè)最大速度為vm，對(duì)cd棒受力分析，根據(jù)受力平衡可得m2gsinθ＝BILcosθ根據(jù)能量守恒得故電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用(能力考點(diǎn)·深度研析)

光滑的平行導(dǎo)軌示意圖質(zhì)量mb＝ma電阻rb＝ra長(zhǎng)度Lb＝La

光滑的平行導(dǎo)軌力學(xué)觀點(diǎn)桿b受安培力做變減速運(yùn)動(dòng)，桿a受安培力做變加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿的加速度均為零，以相等的速度勻速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)圖像能量觀點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)能的減少轉(zhuǎn)化為內(nèi)能動(dòng)量觀點(diǎn)兩桿組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒(2023·全國(guó)甲卷)如圖，水平桌面上固定一光滑U形金屬導(dǎo)軌，其平行部分的間距為l，導(dǎo)軌的最右端與桌子右邊緣對(duì)齊，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電阻為R、長(zhǎng)度也為l的金屬棒P靜止在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌上質(zhì)量為3m的絕緣棒Q位于P的左側(cè)，以大小為v0的速度向P運(yùn)動(dòng)并與P發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間很短。碰撞一次后，P和Q先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌，并落在地面上同一地點(diǎn)。P在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，P與Q始終平行。不計(jì)空氣阻力。