押江苏卷9题-电磁场中动量与能量计算-备战2023年高考物理临考题号押题（江苏卷）

押江苏卷9题 电磁场中动量与能量计算 考点内容 考情分析 考点一 电场中常见的功能关系 1.考察电场、磁场中的功与能量转化关系 2.考察电磁感应单棒、双棒及动力学与能量问题 3.考察带电粒子在有界磁场中的运动分析 考点二 电磁感应中的动力学与能量问题 考点三 电磁感应图像分析（动力学与能量） 考点四 动量定理在电磁感应中的应用 考点五 带电粒子匀强磁场中运动的多解问题 考点六 带电粒子在边界磁场中运动 考点七 带电粒子在匀强磁场中的临界、极值问题 考向一、电磁感应中的动量与能量问题 1． 电磁感应中的动力学与能量问题常出现的两类情景：一是线框进出磁场；二是导体棒切割磁感线运动．两类情景都综合了电路、动力学、能量知识，有时还会与图像结合，解题方法有相通之处．分析思路如下： 2． 棒的初速度为零，拉力F恒定(棒和水平导轨电阻忽略不计，摩擦力不计) 如图，运动过程分析：棒做加速运动，持续对电容器充电，则存在充电电流。由F－BIl＝ma，I＝，ΔQ＝CΔU，ΔU＝ΔE＝BlΔv，联立可得F－＝ma，其中＝a，则可得a＝所以棒做加速度恒定的匀加速直线运动．功能关系：WF＝mv2＋E电 3． 单棒模型 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，可运用动量定理巧妙解决问题 求解的物理量 应用示例 电荷量或速度 －BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt. 位移 －＝0－mv0，即－＝0－mv0 时间 －BLΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1 即－BLq＋F其他Δt＝mv2－mv1 已知电荷量q、F其他(F其他为恒力) －＋F其他Δt＝mv2－mv1，Δt＝x 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 4． 双棒模型(不计摩擦力) 双棒无外力 双棒有外力 示意图 F为恒力 动力学观点 导体棒1受安培力的作用做加速度减小的减速运动，导体棒2受安培力的作用做加速度减小的加速运动，最后两棒以相同的速度做匀速直线运动 导体棒1做加速度逐渐减小的加速运动，导体棒2做加速度逐渐增大的加速运动，最终两棒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 系统动量不守恒 能量观点 棒1动能的减少量＝棒2动能的增加量＋焦耳热 外力做的功＝棒1的动能＋棒2的动能＋焦耳热 5． 无外力充电式 　 基本模型 规律 (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 安培力为阻力，棒减速，E减小，有I＝，电容器充电UC变大，当BLv＝UC时，I＝0，F安＝0，棒匀速运动 运动特点和最终特征 棒做加速度a减小的加速运动，最终做匀速运动，此时I＝0，但电容器带电荷量不为零 最终速度 电容器充电荷量：q＝CU 最终电容器两端电压U＝BLv 对棒应用动量定理：mv－mv0＝－BL·Δt＝－BLq v＝. v－t图像 6． 无外力放电式 基本模型 规律 (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 电流的特点 电容器放电时，导体棒在安培力作用下开始运动，同时阻碍放电，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 做加速度a减小的加速运动，最终匀速运动，I＝0 最大速度vm 电容器充电电荷量：Q0＝CE 放电结束时电荷量：Q＝CU＝CBLvm 电容器放电电荷量：ΔQ＝Q0－Q＝CE－CBLvm 对棒应用动量定理：mvm－0＝BL·Δt＝BLΔQ vm＝ v－t图像 考向二、带电粒子在电场中的运动 1． 分析带电粒子在磁场中运动的方法 基本思路 (1)画轨迹：确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹． (2)找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系． (3)用规律：利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式． 基本公式 qvB＝m 重要结论 r＝，T＝，T＝ 圆心的 确定 (1)轨迹上的入射点和出射点的速度垂线的交点为圆心，如图(a)； (2)轨迹上入射点速度垂线和两点连线中垂线的交点为圆心，如图(b)； (3)沿半径方向距入射点距离等于r的点，如图(c)．(当r已知或可算) 半径的 确定 方法一：由物理公式求．由于Bqv＝，所以半径r＝； 方法二：由几何关系求．一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定. 时间的 求解 方法一：由圆心角求．t＝·T； 方法二：由弧长求．t＝. 轨迹圆的几个基本特点 (1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁