高考物理二轮复习课件力学三大观点在电磁感应中的应用

力学三大观点在电磁感应中的应用2024年“聚焦新课程

实践新教材

共研新高考”主题教研活动力的观点：牛顿运动定律、运动学规律能量观点：动能定理、功能关系、能量守恒动量观点：动量定理、动量守恒定律力学的三个基本观点31.如图甲所示，金属杆a在离地L/2高处，从静止开始垂直于导轨、沿1/4圆弧形轨道上端下滑，金属杆与导轨始终接触良好。平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，圆弧导轨所在区域无磁场。导轨间距为L，水平部分导轨上原来放有一金属杆b。已知a杆的质量为3m、电阻为3R，b杆的质量为4m、电阻为4R，其余电阻不计，水平导轨足够长，a、b杆不碰撞，不计摩擦，重力加速度为g，则1.1若b杆固定（1）请描述a杆在磁场中的运动情况：；（2）求a杆刚进入磁场时的加速度a；（3）求整个过程中，b杆产生的热量；例题：abLL/2B甲（4）求整个过程中，通过a杆截面的电荷量q及a杆在水平导轨上运动的位移x。4解：(1)a杆做加速度逐渐减小的减速运动，最终停止运动。(2)a杆刚进入磁场的速度：.................①

电动势：E=BLV0...........................②

电流：I=E/7R............................③

安培力：F=BIL.............................④

加速度a=F/3m..............................⑤

①~⑤联立得：

5(3)由能量守恒得：全电路产生热量：则b杆产生热量：(4)对a杆，由动量定理：..................⑥电荷量：.....................⑦①⑥⑦联立得

：....................⑧

又..........................⑨

⑧⑨联立得：a杆运动位移：6小结：思维线F安为合力纯电阻电路71.如图甲所示，金属杆a在离地L/2高处，从静止开始垂直于导轨、沿1/4圆弧形轨道上端下滑，金属杆与导轨始终接触良好。平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，圆弧导轨所在区域无磁场。导轨间距为L，水平部分导轨上原来放有一金属杆b。已知a杆的质量为3m、电阻为3R，b杆的质量为4m、电阻为4R，其余电阻不计，水平导轨足够长，a、b杆不碰撞，不计摩擦，重力加速度为g，则1.2若b杆不固定（1）请描述a、b杆在磁场中的运动情况：

（2）a、b杆的最终速度是多大？（3）整个过程中回路产生的电能为多少？a、b杆上产生的热量分别是多少？（4）整个过程中，通过金属杆截面的电荷量是多少？abLL/2B甲8解：(1)a杆做减速运动，b杆做加速运动，最终共速，一起匀速运动。(2)对a、b杆，由动量守恒：3mv0=（3m+4m）v,得：

(3)由能量守恒得，全电路产生热量：

，则a、b杆产生热量：

(4)对a杆

由动量定理：

，电荷量：联立得：

。

91.3若b杆不固定,且b杆处于宽度为L/2的匀强磁场区域，如乙图所示，该区域的磁感应强度仍然为B，两部分水平导轨均足够长，求稳定后a、b杆最终的速度大小。

温馨提示：a、b杆系统动量是否守恒？稳定的条件是什么？

abLL/2B乙解：由题意可知，稳定后a、b杆均做匀速直线运动，回路中无电流。∆Φ=0，va：vb=1：2因a、b杆受到的安培力的合力不为零，故系统动量不守恒对a杆，由动量定理：对b杆，由动量定理：联立以上各式得：10问题解决思维导图思维流程电路分析力与运动分析能量分析动量分析关键步骤物理规律核心物理量识别电源结构分析运动分析受力分析能量计算过程选择动量计算过程选择电动势E电流I安培力F加速度a速度v、位移x安培力的功W热量Q安培力的冲量I电荷量q楞次定律法拉第电磁感应定律闭合电路欧姆定律串并联电路规律相互作用规律牛顿运动定律动能定理功能关系能量守恒动量定理动量守恒定律电路分析是问题解决的基础力与运动分析是问题解决的核心动量、能量分析是问题解决的抓手112.电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧且紧靠MN虚线边界t=0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B=B0+kt（k为大于零的常数）,空气阻力忽略不计。（1）求t=0时刻，线框的加速度a；（2）若线框cd边穿出磁场时的速度为v，求线框穿出磁场的过程中，安培力对线框所做的功W及通过导线截面的电荷量q；（3）若用相同的金属线绕制相