考点51 电磁感应中的动力学、能量和动量问题-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点51 电磁感应中的动力学、能量和动量问题 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 电磁感应中的动力学、能量和动量问题 2023·全国甲卷·T25 2023·湖南卷·T14 2023·山东卷·T12 2023·重庆卷·T7 2022·湖北卷·T15 2022·辽宁卷·T15 2022·海南卷·T17 2022·福建卷·T15 2021·全国乙卷·T25 2021·福建卷·T7 2021·全国甲卷·T21 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：电磁感应、牛顿运动定律、动量定理和动量守恒定律、能量守恒定律的综合应用 【备考策略】 1.会用动力学知识分析电磁感应问题. 2.会用功能关系和能量守恒解决电磁感应中的能量问题． 3.掌握应用动量定理处理电磁感应问题的方法技巧. 4.建立电磁感应问题中动量守恒的模型，并用动量守恒定律解决问题． 【命题预测】 电磁感应中的动力学、能量和动量问题一般会是考试的最后一大题，作为压轴题。 考向1 电磁感应中的动力学问题 1．导体棒的动力学分析 电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。 2．两种状态及处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平 衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行分析或结合功能关系进行分析 3.力学对象和电学对象的相互关系 4．动态分析的基本思路 导体有初速度或受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力―→合力变化加速度变化―→速度变化―→临界状态。 5．用动力学观点解答电磁感应问题的一般步骤 （2023·重庆·统考高考真题）如图所示，与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动，以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域，在磁场中运动一段时间t后，速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内（　　） A．流过杆的感应电流方向从N到M B．杆沿轨道下滑的距离为 C．流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率 D．杆所受安培力的冲量大小为 （2022·福建·高考真题）如图（a），一倾角为的绝缘光滑斜面固定在水平地面上，其顶端与两根相距为L的水平光滑平行金属导轨相连；导轨处于一竖直向下的匀强磁场中，其末端装有挡板M、N．两根平行金属棒G、H垂直导轨放置，G的中心用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与斜面底端的物块A相连；初始时刻绳子处于拉紧状态并与G垂直，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧与水平面平行．从开始，H在水平向右拉力作用下向右运动；时，H与挡板M、N相碰后立即被锁定．G在后的速度一时间图线如图（b）所示，其中段为直线．已知：磁感应强度大小，，G、H和A的质量均为，G、H的电阻均为；导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力均忽略不计；H与挡板碰撞时间极短；整个运动过程A未与滑轮相碰，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好：，，重力加速度大小取，图（b）中e为自然常数，．求： （1）在时间段内，棒G的加速度大小和细绳对A的拉力大小； （2）时，棒H上拉力的瞬时功率； （3）在时间段内，棒G滑行的距离． 考向2 电磁感应中的能量问题 1.电磁感应中的能量转化 其他形式的能量电能焦耳热或其他形式的能量 2.求解焦耳热Q的三种方法 焦耳定律 Q＝I2Rt，电流、电阻都不变时适用 功能关系 Q＝W克服安培力，任意情况都适用 能量转化 Q＝ΔE其他能的减少量，任意情况都适用 3．解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相互转化； (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解． 【特别提醒】 电磁感应现象中能量的计算 (1)回路中电流稳定时可利用电路知识，由W＝UIt，Q＝I2Rt直接计算。 (2)若电流变化则利用功能关系、能量守恒定律解决。 （2023·全国·统考高考真题）如图，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，其平行部分的间距为，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。一质量为、电阻为、长度也为的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为的绝缘棒Q位于P的左侧，以大小为的速度向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。 （2021·