2025高考物理一轮总复习第12章电磁感应专题强化19动量观点在电磁感应中的应用课件

这是一份2025高考物理一轮总复习第12章电磁感应专题强化19动量观点在电磁感应中的应用课件，共54页。PPT课件主要包含了核心考点·重点突破，联立可得，►考向2导线框模型，则此时回路的总电阻，解得v2＝0，ABD，根据能量守恒得，2根据能量守恒有等内容，欢迎下载使用。

动量定理在电磁感应中的应用
(能力考点·深度研析)1．此类问题中常用到的几个公式
(3)磁通量变化量：ΔΦ＝BΔS＝BLx。(4)如果安培力是导体棒或金属框受到的合外力，则I安＝mv2－mv1。
2．选用技巧：当题目中涉及速度v、电荷量q、运动时间t、运动位移x时常用动量定理求解更方便。
►考向1　“导体棒＋电阻”模型
[解析]　(1)a导体棒在运动过程中重力沿斜面的分力和a棒的安培力相等时做匀速运动，由法拉第电磁感应定律可得E＝BLv0
a棒受力平衡可得mgsin θ＝BIL
(2)由右手定则可知导体棒b中电流向右，b棒受到沿斜面向下的安培力，此时电路中电流不变，对b棒根据牛顿第二定律可得mgsin θ＋BIL＝ma，解得a＝2gsin θ。
b棒受到向下的安培力，对b棒根据动量定理
由法拉第电磁感应定律可得
(2023·山西新课标卷)一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图(a)所示。
(1)使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1＝2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量。
则金属框完全穿过磁场区域的过程中流过回路的电荷量为
则在此过程中根据能量守恒有
此后线框完全进入磁场中，则线框左右两边均作为电源，且等效电路图如下
则在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量
►考向3　双棒在外力作用下模型
(多选)如图所示，水平固定且间距为L的平行金属导轨处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导轨上有a、b两根与导轨接触良好的导体棒，质量均为m，电阻均为R。现对a施加水平向右的恒力，使其由静止开始向右运动。当a向右的位移为x时，a的速度达到最大且b刚要滑动。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
►考向4　不等间距上的双棒模型
►考向5　“导体棒＋电容器”模型
如图甲所示，两平行长直光滑金属导轨水平放置，间距为L，左端连接一个电容为C的电容器，导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m的金属棒垂直导轨放置，某时刻金属棒获得一个水平向右的初速度v0，之后金属棒运动的v－t图像如图乙所示，不考虑导轨的电阻。
(1)求金属棒匀速运动时的速度大小v1；(2)求金属棒匀速运动时电容器的电荷量q；(3)已知金属棒从开始到匀速运动的过程中，产生的焦耳热为Q，求电容器充电稳定后储存的电能E。
[解析]　(1)金属棒匀速运动切割磁感线产生的电动势U＝BLv1电容器的电荷量q＝CU
(2024·浙江高三联考)如图所示，水平金属圆环由沿半径方向的金属杆连接，外环和内环的半径分别是R1＝0.2 m，R2＝0.1 m。两环通过电刷分别与间距L＝0.2 m的平行光滑水平金属轨道PM和P′M′相连，MM′右侧是水平绝缘导轨，并由一小段圆弧平滑连接倾角θ＝30°的等距金属导轨，下方连接阻值R＝0.2 Ω的电阻。水平导轨接有理想电容器，电容C＝1 F。导体棒ab、cd，垂直静止放置于MM′两侧，质量分别为m1＝0.1 kg，m2＝0.2 kg，电阻均为r＝0.1 Ω。ab放置位置与MM′距离足够长，所有导轨均光滑，除已知电阻外，其余电阻均不计。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T，忽略磁场对电容器的影响。圆环处的金属杆做顺时针匀速转动，角速度ω＝ 20 rad/s。求：
(1)S掷向1，稳定后电容器所带电荷量的大小q；(2)在题(1)的基础上，再将S掷向2，导体棒ab到达MM′的速度大小；(3)ab与cd棒发生弹性碰撞后，cd棒由水平导轨进入斜面忽略能量损失，沿斜面下滑12 m距离后，速度达到最大，求电阻R上产生的焦耳热(此过程ab棒不进入斜面)。
[解析]　(1)金属杆顺时针切割磁感线产生电动势为
稳定时q＝CE解得q＝0.3 C。
根据动量定理可得m1v－0＝F安t＝BLit＝BL(q－q2)
(3)棒ab与cd发生弹性碰撞，则m1v＝m1v1＋m2v2
当cd棒做匀速运动时速度达到最大，设最大速度为vm，对cd棒受力分析，根据受力平衡可得m2gsin θ＝BILcs θ
故电阻R上产生的焦耳热为
动量守恒定律在电磁感应中的应用
(能力考点·深度研析)
(2023·全国甲卷)如图，水平桌面上固定一光滑U形金属导轨，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐，导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度也为l的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3m的绝缘棒Q位于P的左侧，以大小为v0的速度向P运动并与P发生弹性碰撞，碰撞时间很短。碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行。不计空气阻力。求：
(1)金属棒P滑出导轨时的速度大小；(2)金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量；(3)与P碰撞后，绝缘棒Q在导轨上运动的时间。
[解析]　(1)由于绝缘棒Q与金属棒P发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得3mv0＝3mvQ＋mvP