2025届高考物理热点题型归类专题29动量观点在电磁感应中的应用讲义+变式演练.docx

专题29动量观点在电磁感应中的应用

目录

TOC\o1-3\h\u题型一动量定理在电磁感应中的应用 1

类型1“单棒＋电阻”模型 1

类型2不等间距上的双棒模型 8

类型3“电容器＋棒”模型 12

题型二动量守恒定律在电磁感应中的应用 16

类型1双棒无外力 17

类型2双棒有外力 20

题型一动量定理在电磁感应中的应用

【解题指导】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．

类型1“单棒＋电阻”模型

情景示例1

水平放置的平行光滑导轨，间距为L，左侧接有电阻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，从开始运动至停下来

求电荷量q

－Beq\x\to(I)LΔt＝0－mv0，q＝eq\x\to(I)Δt，q＝eq\f(mv0,BL)

求位移x

－eq\f(B2L2\x\to(v),R)Δt＝0－mv0，x＝eq\x\to(v)Δt＝eq\f(mv0R,B2L2)

应用技巧

初、末速度已知的变加速运动，在动量定理列出的式子中q＝eq\x\to(I)Δt，x＝eq\x\to(v)Δt；若已知q或x也可求末速度

情景示例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，当通过横截面的电荷量为q或下滑位移为x时，速度达到v

求运动时间

－Beq\x\to(I)LΔt＋mgsinθ·Δt＝mv－0，q＝eq\x\to(I)Δt

－eq\f(B2L2\x\to(v),R)Δt＋mgsinθ·Δt＝mv－0，x＝eq\x\to(v)Δt

应用技巧

用动量定理求时间需有其他恒力参与．若已知运动时间，也可求q、x、v中的一个物理量

1.如图所示，光滑平行导轨放在绝缘的光滑水平面上，导轨间距为L，导轨左端通过硬质导线连接阻值为R的定值电阻，导轨、硬质导线及电阻的总质量为m。空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量也为m的金属棒垂直导轨放置，金属棒在水平向右、大小为F的恒力作用下由静止开始运动，经过一段时间t（未知）后金属棒的速度大小为2v，导轨的速度大小为v，然后立即撤去外力。除定值电阻外，其余电阻均忽略不计，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，则下列说法正确的是（）

A．恒力作用过程中对系统做的功等于撤去恒力时系统的动能

B．恒力作用的总时间为

C．恒力作用的过程中金属棒相对导轨运动的位移大小为

D．撤去恒力后经过足够长的时间定值电阻上产生的焦耳热为

2．（2025·云南·实用性联考）如图所示，水平面上固定放置有“”形光滑金属导轨，宽度为L。虚线MN右侧存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B，磁场的区域足够大。质量为m、电阻为R、长度也为L的导体棒垂直于导轨放置，以初速度沿导轨进入匀强磁场区域，最终静止。导体棒与导轨接触良好，不计金属导轨电阻，则（）

A．金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小为

B．金属棒在磁场中运动的时间为

C．金属棒在磁场中运动的距离为

D．流过金属棒横截面的总电量为

3．（2025高三上·安徽·开学考试）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，导轨左端与定值电阻R相连，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。现让金属杆以大小为的初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，，导轨电阻不计，忽略摩擦阻力和空气阻力，金属杆始终与导轨垂直且接触良好。下列说法正确的是（????）

A．金属杆经过时的速度大小为

B．在整个过程中，定值电阻R产生的热量为

C．金属杆经过与区域，产生的热量之比为3∶1

D．若将金属杆的初速度大小变为，则金属杆在磁场中运动的距离变为8d

4．（2025高三上·河北唐山·开学考试）如图所示，间距为的两足够长平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨左端连接阻值为的电阻，一质量为、电阻为、长为的金属棒垂直导轨放置，整个装置处于竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨电阻不计。现使金属棒以的初速度向右运动，运动过程中金属棒始终与导轨接触良好，则在金属棒运动过程中（）

A．通过电阻的电流方向为 B．金属棒两端电压的最大值为

C．通过电阻的电荷量为 D．金属棒上产生的焦耳热为

5.如图所示，沿水平固定的平行导轨之间的距离为L=1m，导轨的左侧接入定值电阻，图中虚线的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。质量为m=1kg、阻值导体棒PQ垂直导轨放置，由时刻开始在导体棒上施加水