2027届新高考物理热点精准复习：电磁感应中的动量问题

2027届新高考物理热点精准复习电磁感应中的动量问题题型一动量定理在电磁感应中的应用

C

考向二不等间距的双棒模型典题2(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、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,且稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处,则下列说法正确的是(

)

答案

ACD

考向三“电容器+棒”模型1.无外力充电式基本模型(导轨光滑,电阻阻值为R,电容器电容为C)电路特点导体棒相当于电源,电容器充电电流特点运动特点和最终特征导体棒做加速度减小的减速运动,最终做匀速运动,此时I=0,但电容器所带电荷量不为零v-t图像

2.无外力放电式

基本模型(导轨光滑,电源电动势为E,内阻不计,电容器电容为C)电路特点电容器放电,相当于电源;导体棒受安培力而运动电流特点电容器放电时,导体棒在安培力作用下开始运动,同时感应电动势阻碍放电,导致电流减小,直至电流为零,此时UC=BLvm运动特点及最终特征导体棒做加速度减小的加速运动,最终做匀速运动,此时I=0v-t图像

C

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,安培力充当系统内力,当它们所受合外力为零,且受到的安培力的合力为0时,满足动量守恒的条件,运用动量守恒定律解题比较方便。2.双棒模型

模型示意图及条件水平面内的光滑等距导轨,棒1、棒2的质量分别为m1、m2,接入电路的电阻分别为R1、R2,给棒2一个初速度v0电路特点棒2相当于电源;棒1受安培力而加速运动,运动后产生阻碍电流的感应电动势电流及速度变化最终状态a=0,I=0,v1=v2系统规律考向一动量守恒定律在等长双杆模型中的应用典题5

如图所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场区域内,垂直于磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的平行金属导轨,在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd,两棒彼此平行且间距为d,构成一矩形回路。导轨间距为L,两导体棒的质量均为m,接入电路的电阻均为R,导轨电阻可忽略不计。导体棒可在导轨上无摩擦地滑行,初始时刻ab棒静止,给cd棒一个向右的初速度v0,求:(1)当cd棒速度减为0.6v0时,ab棒的速度v及加速度a的大小;(2)ab、cd棒间的距离从d增大到最大的过程中,通过回路的电荷量q及两棒间的最大距离x。

AC

题型三力学三大观点在电磁感应中的应用一、光滑水平轨道上的单杆模型

注:若光滑导轨倾斜放置,要考虑导体杆受到重力沿导轨斜面向下的分力作用,分析方法与表格中受外力F时的情况类似,这里就不再赘述。二、光滑水平轨道上的等长双杆模型

示意图(不受外力)(初速度为0)力学观点导体杆1受安培力的作用做加速度减小的减速运动,导体杆2受安培力的作用做加速度减小的加速运动,最后两杆以相同的速度做匀速直线运动开始两杆做变加速运动,稳定后两杆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(对其中一杆可用动量定理)系统动量不守恒(对其中一杆可用动量定理)能量观点杆1动能的减少量=杆2动能的增加量+热量外力做的功=杆1的动能+杆2的动能+热量注:第一种模型中,若两杆长度不同或所在的匀强磁场不同,最终两杆做匀速直线运动,且满足B1L1v1=B2L2v2。考向一单杆模型典题7(多选)(2025湖南卷)如图所示,关于x轴对称的光滑导轨固定在水平面内,导轨形状为抛物线,顶点位于O点。一足够长的金属杆初始位置与y轴重合,金属杆的质量为m,单位长度的电阻为r0。整个空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。现给金属杆一沿x轴正方向的初速度v0,金属杆运动过程中始终与y轴平行,且与电阻不计的导轨接触良好。

AC

考向二双杆模型典题8

如图所示,左侧光滑圆弧导轨与右侧足够长的平行水平光滑导轨平滑连接,导轨电阻不计。金属棒b和c静止放在水平导轨上,b、c两棒均与导轨垂直。图中虚线de右侧存在方向竖直向上、范围足够大的匀强磁场,绝缘棒a垂直于圆弧导轨由静止释放,释放位置与水平导轨的高度差为h=1.8m,之后与静止在虚线de处的金属棒b发生弹性碰撞,金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞,已知金属棒b和绝缘棒a的质量均为m=3kg,金属棒c的质量是金属棒b质量的一半,重力加速度g取