2026高考物理大一轮复习-第一十二章-第70课时专题强化：电磁感应中的动量问题【课件】

这是一份2026高考物理大一轮复习-第一十二章-第70课时专题强化：电磁感应中的动量问题【课件】，共60页。PPT课件主要包含了第70课时，课时精练，无外力充电式，无外力放电式，答案会相撞，答案2ms2，答案1ms，答案048J等内容，欢迎下载使用。
专题强化：电磁感应中的动量问题
考点一　动量定理在电磁感应中的应用
考点二　电磁感应中“电容器＋棒”模型
考点三　动量守恒定律在电磁感应中的应用
导体棒或金属框在感应电流所引起的安培力作用下做非匀变速直线运动时，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。1.“单棒＋电阻”模型(1)水平放置的平行光滑导轨，间距为L，左侧接有电阻阻值为R，导体棒初速度为v0，质量为m，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计，从导体棒开始运动至停下来。求：
动量定理在电磁感应中的应用
①此过程中通过导体棒横截面的电荷量q＝_____；②此过程导体棒的位移x＝______；③若导体棒从获得初速度v0经一段时间减速至v1，通过导体棒的电荷量为q1，则v1＝________；④导体棒从获得初速度v0经过位移x0，速度减至v2，则v2＝ 。
(2)间距为L的光滑平行导轨倾斜放置，倾角为θ，由静止释放质量为m、接入电路的阻值为R的导体棒，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直导轨所在倾斜面向下(重力加速度为g，导轨电阻不计)。①经Δt1＝_________，通过横截面的电荷量为q，速度达到v1。②经Δt2＝____________，导体棒下滑位移为x，速度达到v2。
2.不等间距的双棒模型 (多选)如图所示，M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属导轨平行放置，导轨间距分别为2L和L，两组导轨间由导线相连，装置置于水平面内，导轨间存在方向竖直向下的、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两根质量均为m、接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态，其余部分电阻不计。t＝0时使导体棒C获得瞬时速度v0向
右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处，
电磁感应中“电容器＋棒”模型
(2024·天津市南开区二模)某电磁轨道炮的简化模型如图所示，两光滑导轨相互平行，固定在光滑绝缘水平桌面上，导轨的间距为L，导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连，电源电动势为E，内阻不计，电容器的电容为C。EF与PQ之间区域内有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，EF、PQ之间的距离足够长。一炮弹可视为宽为L、质量为m、电阻为R的金属棒静置于EF处，与导轨始终保持良好接触。当把开关S1、S2分别接a、b时，导轨与电源相连，炮弹中有电流通过，炮弹受到安培力作用向右加速，同时炮弹中产生
感应电动势，当炮弹的感应电动势与电源的电动势相等时，回路中电流为零，炮弹达到最大速度。不考虑空气阻力，其他电阻都不计，忽略导轨电流产生的磁场。求：
(1)炮弹运动到PQ边界过程的最大加速度am；
(2)炮弹从静止到最大速度的过程中，流过炮弹横截面的电荷量q和回路产生的焦耳热Q；
(3)将炮弹放回原位置，断开S2，把S1接c，让电源给电容器充电，充电完成后，再将S1断开，把S2接d，求炮弹运动到PQ边界时电容器上剩余的电荷量q'。
动量守恒定律在电磁感应中的应用
1.在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系统内力，如果它们不受摩擦力，且受到的安培力的合力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定律解题比较方便。
2.双棒模型(不计摩擦力)
可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求：
(1)ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；
(2)金属环刚开始运动时的加速度大小；
(3)为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
3.(多选)如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上，t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并
接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是
4.在甲、乙两图中，足够长的光滑平行金属导轨在同一水平面内固定放置在方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端分别接有电荷量为零且电容足够大的电容器和阻值为R的定值电阻，金属杆ab、cd垂直导轨静止放置，除了电阻R以外不计其他电阻。若给棒ab施加水平向右的恒力F，棒cd瞬间获得水平向右的
初速度v0，则下列关于两棒在运动过程中所受安培力F安和棒两端电压U随棒的位移x变化的图像中正确的是(两棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好)
(2)从开始到稳定过程，回路产生的焦耳热；
(3)进入摩擦区域，导体棒滑行的时间。
(2)若整个运动过程中两杆未相撞，求整个运动过程中杆a产生的焦耳热Qa；
8.(2025·河北邯郸市期中)如图所示，有两条不计电阻的平行光滑金属导轨MQN、M'Q'N'，导轨间距L＝0.5 m，其中MQ、M'Q'段倾斜放置，倾角θ＝37°，MQ＝M'Q'＝4 m，QN、Q'N'段水平放置，两段之间通过一小段(大小可忽略)光滑圆弧绝缘材料平滑相连，在倾斜导轨左端连接一电容C＝2 F的不带电的电容器，在N和N'之间接有定值电阻R＝0.1 Ω，在倾斜导轨MQ、M'Q'区域内加有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场B1＝2 T，在水平导轨的DD'E'E区域内加有垂直水平导轨平面向上的匀强磁场B2＝0.8 T，DD'、EE'均与导轨垂直，且DE＝D'E'＝L＝0.5 m，cdef是质量为3m、各边长度均为L的开口向左的U形金属框，已知其de边电阻为R＝0.1 Ω，其余各段电阻可忽略不计，开始时金属框紧挨导轨静置于DD'E'E左侧外。
(2)de边刚进入磁场B2区域时的速度大小；
(3)整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热。
9.(多选)(2024·湖南卷·8)某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨BC段与B1C1段粗糙，其余部分光滑，AA1右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度v0沿导轨向右经过AA1进入磁
场，最终恰好停在CC1处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为μ，AB＝BC＝d。导轨电阻不计，重力加速度为g，