人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应 专题提升六 电磁感应中的动力学、能量和动量问题.ppt

探究点三电磁感应中的动量问题知识归纳电磁感应与动量结合主要有三个考点1.对于单杆模型,一般与动量定理结合。例如在光滑水平轨道上运动的单杆(水平方向不受其他力作用),由于在磁场中运动的单杆为变速运动,故运安培力的冲量中藏着电荷量2.对于双杆模型,在受到安培力之外,其他外力之和为零时,则考虑应用动量守恒定律处理问题。典例剖析角度1电磁感应与动量定理的综合【例题3】(2024江苏无锡江阴高级中学高二月考)如图所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨间距为L,导轨电阻均可忽略不计。在M和P之间接有一阻值为R的定值电阻,导体杆ab质量为m,电阻也为R,并与导轨垂直且接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动,最终ab杆停在导轨上。下列说法正确的是()A.ab杆将做匀减速运动直到静止B对点演练3.(多选)如图甲所示,光滑平行金属导轨置于绝缘水平面上,处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为2T,导轨左端接有阻值为R=10Ω的定值电阻,导轨间距为1m。现将长为1m、电阻为r=10Ω、质量为0.5kg的金属棒放在导轨上,用水平向右的拉力拉金属棒,金属棒从静止开始运动,金属棒运动后,电阻R中的电流随时间变化的规律如图乙所示,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,则下列说法正确的是()A.金属棒做加速度越来越大的变加速运动B.拉力F的最小值为1.25NC.0~4s内通过金属棒截面的电荷量为4CD.0~4s内拉力F的冲量大小为9N·sBD角度2电磁感应与动量守恒定律的综合【例题4】(2024湖北高二期末)如图所示,光滑平行金属导轨AH、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上,HP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨,导轨在H、D两点处平滑连接,水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、3m,电阻均为R,初始时,金属棒cd垂直于水平导轨静止放置,金属棒ab从倾斜导轨上距底端距离为s处无初速度释放,进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动,不计导轨电阻,重力加速度为g,求:(1)金属棒cd的最大加速度am;(2)金属棒ab上产生的热量Qab。解析(1)设ab棒下滑到斜面底端时速度为v,由机械能守恒定律有教你析题读取题干获取信息光滑平行金属导轨AH、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上金属棒ab在倾斜导轨上下滑过程中只有重力做功水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中金属棒ab进入水平轨道后要切割磁感线产生感应电流HP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨两个金属棒能达到稳定的运动状态教你破题金属棒ab进入轨道的速度:金属棒在倾斜轨道上运动过程中只有重力做功,根据动能定理可求在水平轨道上两棒运动分析:金属棒ab在安培力作用下将做减速运动,金属棒cd在安培力作用下将做加速运动电源分析:回路的总电动势为两棒产生电动势的差动态分析:ab棒减速,产生的电动势变小,cd棒加速,产生的电动势变大,总电动势越来越小,共速时,总电动势减为零,两棒不受安培力,一起做匀速运动cd棒的最大加速度:ab棒刚进入磁场时,总电动势最大,总电流最大,导体棒cd受的安培力最大,加速度最大金属棒ab产生的总热量:ab棒进入磁场后两棒中的电流等大反向,两棒受到的安培力等大反向,两棒组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律可求出共同速度,由能量守恒定律可求出产生的总热量,两棒中的电流始终相同,故产生的热量与电阻成正比,可求出ab棒产生的热量对点演练4.两足够长且不计电阻的光滑金属轨道如图甲所示放置,间距为d=1m,在左端弧形轨道部分高h=1.25m处放置一金属杆a,弧形轨道与平直轨道的连接处光滑无摩擦,在平直轨道右端放置另一金属杆b,杆a、b的电阻分别为Ra=2Ω、Rb=5Ω,在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T。现杆b以初速度大小v0=5m/s开始向左滑动,同时由静止释放杆a,杆a由静止滑到水平轨道的过程中,通过杆b的平均电流为0.3A;从a下滑到水平轨道时开始计时,a、b运动的速度—时间图像如图乙所示,以a运动方向为正方向,a、b始终与导轨垂直且接触良好,其中ma=2kg,mb=1kg,g取10m/s2。(1)杆a在弧形轨道上运动的时间。(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量。(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热。解析(1)设杆a由静止滑至弧形轨道与平直轨道连接处时杆b的速度大小为vb0,对杆b运用动量定理,有代入