第一篇專題四培優(yōu)點7動量觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用

培優(yōu)點7動量觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用目標(biāo)要求1.掌握應(yīng)用動量定理處理電磁感應(yīng)問題的思路。2.掌握應(yīng)用動量守恒定律處理電磁感應(yīng)問題的方法?？键c一動量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用在導(dǎo)體單桿切割磁感線做變加速運動時，若運用牛頓運動定律和能量觀點不能解決問題，可運用動量定理巧妙解決問題求解的物理量應(yīng)用示例電荷量或速度－Beq\x\to(I)LΔt＝mv2－mv1，q＝eq\x\to(I)Δt，即－BqL＝mv2－mv1位移－eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)＝0－mv0，即－eq\f(B2L2x,R總)＝0－mv0時間－Beq\x\to(I)LΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1，即－BLq＋F其他Δt＝mv2－mv1，已知電荷量q、F其他(F其他為恒力)－eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)＋F其他Δt＝mv2－mv1，即－eq\f(B2L2x,R總)＋F其他Δt＝mv2－mv1，已知位移x、F其他(F其他為恒力)例1(多選)如圖所示，在光滑的水平面上有一方向豎直向下的有界勻強磁場。磁場區(qū)域的左側(cè)，一正方形線框由位置Ⅰ以4.5m/s的初速度垂直于磁場邊界水平向右運動，經(jīng)過位置Ⅱ，當(dāng)運動到位置Ⅲ時速度恰為零，此時線框剛好有一半離開磁場區(qū)域。線框的邊長小于磁場區(qū)域的寬度。若線框進(jìn)、出磁場的過程中通過線框橫截面的電荷量分別為q1、q2，線框經(jīng)過位置Ⅱ時的速度為v。則下列說法正確的是()A．q1＝q2 B．q1＝2q2C．v＝1.0m/s D．v＝1.5m/s例2(2023·湖南卷·14)如圖，兩根足夠長的光滑金屬直導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌間距為L，兩導(dǎo)軌及其所構(gòu)成的平面均與水平面成θ角，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。現(xiàn)將質(zhì)量均為m的金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置，每根金屬棒接入導(dǎo)軌之間的電阻均為R。運動過程中金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，金屬棒始終未滑出導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻忽略不計，重力加速度為g。(1)先保持棒b靜止，將棒a由靜止釋放，求棒a勻速運動時的速度大小v0；(2)在(1)問中，當(dāng)棒a勻速運動時，再將棒b由靜止釋放，求釋放瞬間棒b的加速度大小a0；(3)在(2)問中，從棒b釋放瞬間開始計時，經(jīng)過時間t0，兩棒恰好達(dá)到相同的速度v，求速度v的大小，以及時間t0內(nèi)棒a相對于棒b運動的距離Δx。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考點二動量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用雙桿模型物理模型“一動一靜”：甲桿靜止不動，乙桿運動，其實質(zhì)是單桿問題，不過要注意問題包含著一個條件——甲桿靜止，受力平衡兩桿都在運動，對于這種情況，要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是相加還是相減；系統(tǒng)動量是否守恒分析方法動力學(xué)觀點通常情況下一個金屬桿做加速度逐漸減小的加速運動，而另一個金屬桿做加速度逐漸減小的減速運動，最終兩金屬桿以共同的速度勻速運動能量觀點兩桿系統(tǒng)機械能減少量等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱之和動量觀點對于兩金屬桿在平直的光滑導(dǎo)軌上運動的情況，如果兩金屬桿所受的外力之和為零，則考慮應(yīng)用動量守恒定律處理問題例3(多選)(2023·湖南邵陽市二模)如圖所示，平行傾斜光滑導(dǎo)軌與足夠長的平行水平光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌間距為L。質(zhì)量均為m、接入導(dǎo)軌之間電阻均為R的金屬棒b和c，靜止放在水平導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直。圖中虛線de右側(cè)有范圍足夠大、方向豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。質(zhì)量也為m的絕緣棒a垂直于傾斜導(dǎo)軌，從離水平導(dǎo)軌高為h處由靜止釋放。已知絕緣棒a滑到水平導(dǎo)軌上與金屬棒b發(fā)生彈性正碰，金屬棒b進(jìn)入磁場后始終未與金屬棒c發(fā)生碰撞。重力加速度為g。以下說法正確的是()A．a(chǎn)與b碰后分離時b的速度大小為eq\r(2gh)B．當(dāng)b進(jìn)入磁場后速度大小為eq\f(3\r(2gh),4)時，c的速度大小為eq\f(\r(2gh),4)C．b產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mghD．b進(jìn)入磁場后，b、c間距離增大了eq\f(mR\r(2gh),B2L2)解題指導(dǎo)關(guān)鍵表述解讀傾斜光滑導(dǎo)軌，水平光滑導(dǎo)軌無摩擦力范圍足夠大b、c棒可以達(dá)到終態(tài)，即最終以相同速度勻速運動a、b質(zhì)量為均為m，發(fā)生彈性碰撞碰后瞬間交換速度推理論證依據(jù)(1)動能定理(2)動量定理、動量守恒定律(3)切割電動勢E＝BLv(4)能量守恒定律1．(多選)如圖所示，在水平桌面上固定兩條足夠長的相距L＝1.0m的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的左側(cè)連接阻值R＝3.0Ω的電阻，導(dǎo)軌上放有垂直導(dǎo)軌的金屬桿P，金屬桿的質(zhì)量m＝0.1kg，接入電路的電阻r＝2.0Ω，整個空間存在磁感應(yīng)強度大小B＝0.5T、豎直向下的勻強磁場。初始時刻金屬桿在水平向右的恒力F的作用下，向右做速度v＝4m/s的勻速直線運動，經(jīng)1.5s后撤去恒力F。整個運動過程中金屬桿P始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，則從初始時刻到金屬桿停止運動的過程中()A．電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.0JB．電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.2JC．金屬桿向右運動的位移為14mD．金屬桿向右運動的位移為16m2．(2023·遼寧省模擬)電磁阻尼技術(shù)經(jīng)常用于列車剎車過程。某同學(xué)設(shè)計了如圖裝置來研究電磁阻尼，光滑金屬導(dǎo)軌由水平平行軌道和豎直四分之一圓軌道組成，水平平行軌道MN、ST相距L＝0.5m，軌道左端用阻值R＝10Ω的電阻相連。水平軌道的某區(qū)域內(nèi)有方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小B＝6T的勻強磁場。現(xiàn)有一根質(zhì)量m＝0.2kg、電阻r＝5Ω的金屬桿ab以v＝5m/s的初速度沿水平軌道從左端沖入磁場，離開磁場后沿豎直圓軌道上升的最大高度H＝0.2m，設(shè)金屬桿ab與軌道接觸良好，并始終與軌道垂直，軌道電阻忽略不計，且不考慮ab返回情況，重力加速度g取10m/s2。求：(1)金屬桿剛進(jìn)入磁場時，通過金屬桿的電流大小和方向；(2)整個過程電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；(3)磁場區(qū)域的長度。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________