2025届高考物理二轮专题复习与测试模块四电磁感应和电路专题十二三大观点在电学中的应用课件

专题十二三大观点在电学中的应用[专题复习定位]1．动量定理和动量守恒定律在电学中的应用。2．应用动量和能量观点解决电场和磁场问题。3．应用动量和能量观点分析电磁感应问题。高考真题再现PART01第一部分命题点1应用动量定理分析电磁感应问题1．(2023·湖南卷，T14)如图所示，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直于导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。(1)先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0；(2)在(1)问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0；解析：当棒a匀速运动时，释放棒b，分析可知，棒b受到沿导轨向下的安培力，则释放棒b的瞬间，对棒b，由牛顿第二定律有mgsinθ＋BI1L＝ma0又BI1L＝mgsinθ解得a0＝2gsinθ。答案：2g

sinθ(3)在(2)问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间t0，两棒恰好达到相同的速度v，求速度v的大小，以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离Δx。(1)ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；(2)金属环刚开始运动时的加速度大小；(3)为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。题型分类讲练PART02第二部分题型一动量和能量观点在电磁感应中的应用考向1动量定理分析“单棒”或者“线框”问题在导体单杆切割磁感线做变加速运动时，若牛顿运动定律和能量观点不能解决问题，则可运用动量定理巧妙解决问题。如图，间距为L的两平行金属导轨右端接有电阻R，固定在离地高为H的平面上，空间存在着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置，杆获得一个大小为v0的水平初速度后向左运动并离开导轨，其落地点距导轨左端的水平距离为s。已知重力加速度为g，忽略一切摩擦，杆和导轨电阻不计。求：(1)杆即将离开轨道时的加速度大小a；(2)杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力做的功W；(3)杆ab在水平轨道运动的位移x。考向2动量守恒定律分析“双棒”问题物理模型“一动一静”：甲杆静止不动，乙杆运动，其实质是单杆问题，不过要注意问题包含着一个条件——甲杆静止，受力平衡两杆都在运动，对于这种情况，要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减；系统动量是否守恒分析方法动力学观点通常情况下一个金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，而另一个金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，最终两金属杆以共同的速度匀速运动能量观点两杆系统机械能减少量等于回路中产生的焦耳热之和动量观点对于两金属杆在平直的光滑导轨上运动的情况，如果两金属杆所受的外力之和为零，则考虑应用动量守恒定律处理问题

(多选)如图，水平桌面上固定两根距离d＝1m、不计电阻的足够长的平行金属导轨。A、B、C、D、E、F为导轨上6个不同的位置，ABFE区域(含边界)有垂直于纸面向里、大小B＝1T的匀强磁场。导体棒l1的质量m＝0.5kg，电阻R＝0.2Ω，垂直于导轨放置，EF处有一固定的与l1相同的导体棒l2。导体棒与导轨垂直且接触良好，在C、D两位置有固定弹性立柱C和D，导体棒与立柱发生弹性碰撞时，速度立即变为与碰前速度等大反向。l1在恒定外力F作用下从AB边左端距AB边0.25m处由静止开始向右运动，进入磁场后恰能做匀速直线运动。l1运动至CD处，与立柱发生碰撞时立即撤去外力，同时撤去对l2的固定，当l1再次运动至AB处时，l1与l2达到共速，l2恰好到达CD处，并与立柱相碰。已知导轨AE、BF段光滑，其余段粗糙，l1与粗糙部分间动摩擦因数为μ，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。F＝5N，CE＝0.3m，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是(

)A．l1与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2B．C、D分别为AE、BF的中点C．l1由CD运动到AB的过程中产生的焦耳热为0.25JD．l2最终将离开磁场，在EF右侧滑动一段距离√√

(2023·全国甲卷，T25)如图所示，水平桌面上固定一光滑U形金属导轨，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐，导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度也为l的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3m的绝缘棒Q位于P的左侧，以大小为v0的速度向P运动并与P发生弹性碰撞，碰撞时间很短。碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行。不计空气阻力。求：(1)金属棒P滑出导轨时的速度大小；(2)金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量；(3)与P碰撞后，绝缘棒Q在导轨上运动的时间。题型二动量和能量观点在电场或磁场中的应用考向1动量和能量观点在电场中的应用如图，足够高的绝缘细管竖直固定，细管内壁光滑。有界匀强电场区域的边界垂直于竖直管，上边界固定且距直管上端管口为L，下边界可沿直管调节场区高度，设场区高度为kL(k>0)。质量为m、不带电的绝缘小球a从直管上端管口处由静止释放，之后与静止在电场区域上边界的带电小球b碰撞，小球b的质量为5m、电荷量为＋q。已知a、b的直径略小于管的直径，a、b碰撞时间极短且没有机械能损失，b的电荷不发生转移，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小；(2)a、b第一次碰撞后的瞬间速度v1、v2；(3)a、b分别在电场区域内和电场区域外发生第二次碰撞对应的k的取值范围。[解析]

a、b发生第一次碰撞后，由(2)的分析发现，a球做竖直上抛运动，b球匀速通过电场区域，之后与a球有相同的加速度向下运动。由于k取不同的值，a、b发生第二次碰撞的位置及时间也不同，a可能在电场区域追上b，也可能在电场外追上b，现讨论如下：若a、b在电场区域内发生第二次碰撞。设第一次碰撞后，经t1时间a追上b。[答案]

见解析(1)求原子核第一次穿过y轴时速度v的大小和方向；(2)若原