2025届高考物理二轮复习导学案：动量观点在电磁感应中的综合应用

动量观点在电磁感应中的综合应用

命题统计 命题要点		2024年	2023年	2022年
热 考 角 度	动量定理在单棒模型中的应用	2024贵州卷 T10 2024北京卷 T20 2024全国甲卷 T12 2024湖南卷 T8	2023重庆卷T7	2022福建卷 T17 2022全国甲卷 T7
	动量守恒定律和动量定理在双棒模型中的应用	2024江西卷T15 2024辽宁卷T9 2024海南卷T13	2023福建卷T4 2023全国甲卷T12 2023湖南卷T14 2023山东卷T12	2022浙江1月卷 T22 2022湖南卷 T10 2022辽宁卷 T15 2022福建卷 T15
命题规律		从近三年高考试题来看，试题以选择题和计算题为主，题目难度中档偏上，近几年部分省份的试题将其作为压轴题出现，难度上较大，同时结合动力学和能量的知识，综合性比较强。
考向预测		预计在2025年高考中，还会加大对这两种模型的考查力度，题型还是以较为简单的选择题和作为压轴的计算题出现，但多数情况下不会超出单棒和双棒的基础模型和基本方法。
命题情景		多以典型的单棒和双棒命题背景
常用方法		牛顿第二定理、动量定理、动量守恒定律和功能关系

 

核心精讲

一、三类常见单棒模型

模型一：阻尼式               模型二：发电式             模型三：电动式   

 

 

例题一： 如图，水平放置的两根足够长平行光滑金属导轨相距L（电阻不计），导轨间接有一定值电阻R，有一质量为m，电阻为r的金属棒ab与两导轨始终保持垂直并良好接触，整个装置放在磁感应强度B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现给金属棒ab一个水平向右的恒力F，用时t1时速度刚好达到最大，此时撤去外力，最终金属棒停在轨道上。

（1）在t1内，试问金属棒ab将如何运动？并求最大速度vm。

 

 

（2）在t1内，金属棒的位移x1。

 

（3）在t1内，通过金属棒的电荷量q1。

 

（4）在t1内，电阻R产生的热量Q1（只写表达式，不计算）

 

 

（5）撤去外力后，金属棒滑行的距离x2；总位移x；电阻R产生的热量Q2（用表示vm）

 

 

 

（6）大致画出金属棒运动的v-t图像。

           

 

                                

总结：由于电磁感应中，安培力F=BLI；或者    F=           ;

 

安培力的冲量微元求和后，  I安=BLq   或者         I安=

 

因此在解题过程中，对导体棒往往用动量定理，再微元求和 求解。

 

练习：应用1  如图所示，磁感强度为B的匀强磁场，方向竖直向上。光滑水平导轨宽为L，闭合开关S，质量为m，的金属棒从h高处被水平抛出，落地点距抛出点的水平射程为x，求：开关闭合瞬间内通过导体棒的电量。（重力加速度为g）

 

 

 

 

 

应用2  如图，水平放置的两根足够长平行光滑金属导轨相距L=2m（电阻不计），导轨间接有一电源，其电动势E=6V，内阻不计，定值电阻R=2Ω，有一质量为m=1kg，电阻为r=1Ω的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，其余部分电阻不计。整个装置放在磁感应强度B=3T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。开关闭合后经一段时间t，导体棒达到最大速度vm，求

（1）导体棒的最大速度vm

 

（2）在t内，导体棒内通过的电荷量q，导体棒运动的距离x。

 

 

 

 

 

 

例题2.如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。有一边长为l(l<h)、电阻为R、质量为m的正方形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的PQ边到达磁场下边缘时，恰好开始匀速运动，求：线圈穿越磁场区域经历的时间。