2027届新高考物理热点精准复习动量观点在电磁感应中的应用

题型二动量守恒定律在电磁感应中的应用题型一动量定理在电磁感应中的应用课时作业内容索引2027届新高考物理热点精准复习动量观点在电磁感应中的应用题型一动量定理在电磁感应中的应用1.模型构建导体棒或金属框运动的形式有匀速、匀变速和变加速三种，对前两种情况，容易想到用平衡条件和牛顿运动定律求解，对后一种情况一般要结合动量知识求解。当安培力变化，且又涉及时间、位移、速度、电荷量等问题时，用动量定理往往能巧妙解决。

例1(多选)如图所示，水平光滑的平行金属导轨左端接有电阻R，匀强磁场竖直向下分布在导轨所在的空间内，磁感应强度大小为B，质量一定的金属棒PQ垂直于导轨放置。现使棒以一定的初速度v0水平向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时，棒刚好静止。设导轨与棒的电阻均不计，棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，a和b的间距与b和c的间距相等。棒在由a到b和由b到c的两个过程中(

)A.通过棒横截面的电荷量相等 B.棒的动能变化量相等C.回路产生的内能相等 D.安培力的冲量相等

AD

例2

AD例3如图所示，水平面内固定两平行的光滑金属导轨，左边导轨间的距离为2L，右边导轨间的距离为L，左右两部分用导电材料连接，两导轨间都存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直于导轨放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，长度为2L，电阻为2r，cd棒的质量为m，长度为L，电阻为r，其他部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，现cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。

例4

题型二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，安培力为系统内力，如果两安培力等大反向，且它们受到的外力的合力为0，则满足动量守恒条件，运用动量守恒定律求解比较方便。这类问题可以从以下三个观点来分析：(1)动力学观点：通常情况下一个金属棒做加速度逐渐减小的加速运动，而另一个金属棒做加速度逐渐减小的减速运动，最终两金属棒以共同的速度匀速运动。(2)动量观点：如果光滑导轨间距恒定，则两个金属棒的安培力大小相等，通常情况下系统的动量守恒。(3)能量观点：其中一个金属棒动能的减少量等于另一个金属棒动能的增加量与回路中产生的焦耳热之和。2.双棒模型(不计摩擦力)类别双棒无外力双棒有外力示意图

动力学观点导体棒1受安培力的作用做加速度减小的减速运动，导体棒2受安培力的作用做加速度减小的加速运动，最后两棒以相同的速度做匀速直线运动导体棒1做加速度逐渐减小的加速运动，导体棒2做加速度逐渐增大的加速运动，最终两棒以相同的加速度做匀加速直线运动动量观点系统动量守恒系统动量不守恒能量观点棒1动能的减少量=棒2动能的增加量＋焦耳热外力做的功=棒1的动能＋棒2的动能＋焦耳热例5

C

例6如图所示，在一个匝数为N、横截面积为S、阻值为R0的圆形螺线管内充满方向与线圈平面垂直、磁感应强度大小B1随时间均匀变化的匀强磁场，其变化率为k。螺线管右侧连接有T形金属导轨装置，整个装置处于磁感应强度大小为B2、方向竖直向下的匀强磁场中，该装置由位于同一水平面的光滑平行导轨AP、A'P'和粗糙竖直导轨SW、S'W'构成，导轨间距均为l。开始时，导体棒a、b分别静置在水平导轨上SS'左右两侧适当位置，b棒用一绝缘且不可伸长的轻绳通过光滑转弯装置O与c棒相连，与b、c棒相连的轻绳分别与导轨SP、SW平行，三根导体棒的长度均为l且始终与导轨垂直接触。刚开始锁定b棒，闭合开关K后，a棒由静止开始运动，与b棒碰前瞬间，a棒的速度为v0，此时解除b棒的锁定，同时断开开关K，碰后两棒粘在一起运动，此后导体棒减速为零的过程中c棒产生的焦耳热为Q。已知三根导体棒的质量均为m，电阻均为R0，c棒与竖直导轨间的动摩擦因数为μ，a、b棒碰撞时间极短，不计其他电阻及阻力，重力加速度为g。求：

课时作业答案速对第十二单元专题十四动量观点在电磁感应中的应用题号1234567答案ADBCDDCD见答案见答案1.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端接有定值电阻，其余电阻不计。整个空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静置一金属棒。t=0时刻给金属棒一个向右的初速度v0，设金属棒运动时间为t时，位移大小为x，速度大小为v，加速度大小为a，通过定值电阻的电荷量为q，金属棒克服安培力做功的功率为P，则下列图像中，可能正确的是(

)AA.

B. C.

D.

2.如图所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，一匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。两根平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直并接触良好，每根金属杆的电阻固定不变。在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过一段时间，两金属杆都获得一定的速度。关于这段时间内，下列说法中正确的是(

)A.恒力F的冲量等于甲杆的动量增量B.恒力F所做的功等于甲杆和乙杆的动能增量C.恒力F所做的功等于甲杆的动能增量和甲杆上的产生的热量D.甲杆克服安培力所做的功减去乙杆的动能增量等于回路中产生的热量【解析】甲受到的安培力和恒力F的合力对甲的冲量，等于甲动量的增量，A错误；恒力F所做的功等于甲、乙的动能增量以及产生的焦耳热，B、C错误；由能量守恒定律可知，甲杆克服安培力做功转化为乙杆的动能与回路产生的焦耳热之和，安培力对乙杆做的功等于乙杆动能增加量，则甲杆克服安培力所做的功减去乙杆的动能增量等于回路中产生的热量，D正确。D

BCD

D

CD

6.如图所示，电阻不计的两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L=1m，导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T。质量均为m=1kg、接入电路的有效电阻均为R=1Ω的金属棒ab、cd垂直于导轨放置，均处于静止状态。t=0时刻给cd棒一个方向水平向右、大小F=4N的拉力，t=4s时，金属棒ab和cd的加速度刚好相等。此后撤去拉力F，整个过程棒与导轨接触良好。求：(1)t=4s时金属棒ab和cd的加速度大小；【解析】两棒的加速度相等时，设受到的安培力大小为F安，对金属棒ab，有F安=ma，对金属棒cd，有F－F安=ma，联立解得a=2

m/s2。【答案】a1=a2=2

m/s2

7.如图所示，电池通过开关S1与两根光滑水平轨道相连接，轨道的S、T两处各有一小段绝缘，轨道的其他部分为导体但电阻不计，轨道间距L=1m，足够长的区域MNPO内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T，QR右侧足够长的区域内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B2=0.5T，O、P两处各有一微微突起的导电结点，结点不影响金属棒通过。轨道右端所接的电阻R0=0.1Ω，P与R间有一开关S2。轨道上放置质量m=0.03kg、电阻r=0.1Ω的三根相同金属棒，金属棒甲位于左侧磁场内的左侧；金属棒乙用较长绝缘细线悬挂在左侧磁场外靠近OP边界的右侧，且与导电结点无接触；金属棒丙位于右侧磁场内的左侧。闭合S1