专题4 提升课5 动量观点在电磁感应中的应用-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件

该高中物理高考复习课件聚焦“动量观点在电磁感应中的应用”专题，依据高考评价体系梳理了单杆切割（动量定理）、双杆切割（动量守恒）两大核心考点，通过2025年湖南卷、黑龙江哈尔滨二模等真题分析，明确单杆电荷量/位移计算、双杆动量守恒应用等高频考查方向，构建了完整的题型解法体系。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+科学推理”的备考策略，如以2025湖南卷单杆问题为例，运用科学思维中的模型建构方法，结合动量定理推导面积与速度关系，培养学生运动和相互作用观念。特设题型分类训练与易错点警示，帮助学生掌握电磁感应中动量观点的解题技巧，教师可据此精准定位学生薄弱环节，实现高效复习教学。

提升课5　动量观点在电磁感应中的应用 1.在导体单杆切割磁感线做变加速运动时,若运用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。 核心规律 求解的物理量 应用示例 电荷量或速度 -BLΔt=mv2-mv1,q=Δt, 即-BqL=mv2-mv1 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) 2.在双金属棒切割磁感线的系统中,双金属棒和导轨构成闭合回路,如果两棒上的安培力等大反向,且它们受到其他外力的合力为0,则满足动量守恒的条件,运用动量守恒定律求解比较方便。 求解的物理量 应用示例 时间 -+F其他Δt=mv2-mv1, 即-+F其他Δt=mv2-mv1, 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 题型1　动量定理在电磁感应中的应用 [例1]　(多选)(2025·湖南卷)如图,关于x轴对称的光滑导轨固定在水平面内,导轨形状为抛物线,顶点位于O点。一足够长的金属杆初始位置与y轴重合,金属杆的质量为m,单位长度的电阻为r0。整个空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。现给金属杆一沿x轴正方向的初速度v0,金属杆运动过程中始终与y轴平行,且与电阻不计的导轨接触良好。下列说法正确的是(　　) A.金属杆沿x轴正方向运动过程中,金属杆中电流沿y轴 负方向 B.金属杆可以在沿x轴正方向的恒力作用下做匀速直线 运动 C.金属杆停止运动时,与导轨围成的面积为 D.若金属杆的初速度减半,则金属杆停止运动时经过的 距离小于原来的一半 题型讲解 AC [解析]　根据右手定则可知金属杆沿x轴正方向运动过程中,金属杆中电流沿y轴负方向,故A正确;若金属杆可以在沿x轴正方向的恒力F作用下做匀速直线运动,则F=F安=BIL,I===,可得F=,由于金属杆运动过程中接入导轨中的长度L在变化,故F在变化,故B错误;在一微小时间Δt内,设此时金属杆接入导轨中的长度为L',根据动量定理有-BI'L'Δt=-BL'q=mΔv,同时有q=·Δt==,联立得-=mΔv,对从开始到金属杆停止运动时整个过程累积可得-=0-mv0,解得此时金属杆与导轨围成的面积为S=,故C正确;若金属杆的初速度减半,根据前面分析可知,当金属杆停止运 动时金属杆与导轨围成的面积为S'=S,根据抛物线的图像 规律可知,此时金属杆停止运动时经过的距离大于原来的 一半,故D错误。 [例2]　(2025·黑龙江哈尔滨二模)如图所示,两段足够长但不等宽的光滑平行金属导轨水平放置,导轨区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,平行导轨左端间距为4d,右端间距为d。与导轨垂直放置的AC、DF两根导体棒,质量分别为2m和m,接入导轨的电阻分别为4R和R。现导体棒AC以初速度v0水平向右运动,导轨电阻不计,设两导体棒未相碰,且均在各自导轨上运动。求: (1)此时导体棒DF的加速度; [解析]　此时回路的感应电动势E=B×4dv0, 则回路电流I==, 由楞次定律可知电流方向从D到F,由左手定则可知DF受到的安培力方向水平向右,对DF棒,由牛顿第二定律有FA=BId=ma, 联立解得a=, 方向水平向右。 [答案]　,水平向右 (2)导体棒AC的速度为v0时,导体棒DF的速度大小; [解析]　规定向右为正方向,对导体棒AC,由动量定理有 -B×4dt=2m-2mv0, 对导体棒DF,由动量定理有Bdt=mv, 联立解得导体棒DF的速度大小v=。 [答案]　v0 (3)整个运动过程中导体棒AC产生的焦耳热。 [解析]　分析可知,当导体棒DF、AC产生电动势相等时,回路没有电流,回路不再产生热量,则有B×4dv1=Bdv2, 该过程,对导体棒AC,由动量定理有-B×4dt1=2mv1-2mv0, 对导体棒DF,由动量定理有Bdt1=mv2, 联立解得稳定时,导体棒AC、DF的速度分别为v1=,v2=, 整个运动过程中导体棒AC产生的焦耳热 Q=(×2m×-×2m×-×m×),联立解得Q=m。 [答案]　m 题型2　动量守恒定律在电磁感应中的应用 [例3]　如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨cde、fgh由四分之一圆弧导轨和足够长的水平导轨平滑连接,d、g为圆弧导轨的最低点,垂直于导轨的虚线MN右侧区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,导体棒a、b固定在轨道最高点,由静止释放a。已知导体棒a、b的质量均为m,电阻均为R,均始终垂直于电阻不计的导轨,重力加速度为g。 (1)求导体棒a运动到圆弧轨道最低点时受到的支持力大小; [解析]　设圆弧轨道的半径为r,导体棒a在圆弧轨道上滑到轨道最低点时有mgr=m, 导体棒a在圆弧轨道最低点时有FN-mg=m, 解得导体棒a运动到圆弧轨道最低点时受到的支持力大小为FN=3mg。 [答案]　3mg (2)若a棒运动到dg位置时的速度为v,a棒停下后由静止释放b棒,求最终两棒之间的距离。 [解析]　设a棒从MN位置运动到停止所用时间为t1,位移为x1,由动量定理得-BLt1=0-mv,其中t1=t1==,解得x1=。 b棒进入磁场时的速度也为v,进入磁场后开始减速,a棒加速,稳定时两棒速度相等,对两棒整体由动量守恒定律得mv=2mv共, 对a棒由动量定理有BLt2=mv共,其中t2=t2=, 可得b、a两棒的位移之差Δx=xb-xa=, 最终两导体棒之间的距离s=x1-Δx=。 [答案]　 双杆模型 反思提升 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,则考虑应用动量定理或动量守恒定律处理问题 1.(多选)(2025·安徽蚌埠二模)如图所示,两个相同的足够长光滑“ ”形金属导轨ACDE和FGHJ固定在同一水平面内,AC、FG、DE、HJ互相平行且间距均为L,金属棒a、b垂直静止在导轨上,a、b的质量分别为2m和m,它们接入电路的电阻分别为R和2R,金属导轨的电阻不计,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现给a一个水平向右的初速度v0,此后a、b运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,则下列说法正确的是(　　) A.b向左运动 B.b最终的速度大小为v0 C.通过b的电荷量为 D.b中产生的焦耳热为m 巩固训练 BCD 解析:当a向右运动时,a切割磁感线产生感应电动势,可以判断a中感应电流向上,b中感应电流向下,根据左手定则,b受到的安培力向右,则b向右运动,故A错误;因a、b串联,通过的电流大小相等方向相反,它们受到的安培力也是等值反向,所以整体动量守恒,根据动量守恒定律有2mv0=3mv,解得v=v0,故B正确;对b研究,根据动量定理有BLt=BqL=m× v0,解得q=,故C正确;由能量守恒定律及串联 电路分配规律得,b中产生的焦耳热Q=×[× 2m-×3m(v0)2]=m,故D正确。 2.(2025·天津二模)某种列车进站时利用电磁制动技术产生的电磁力来刹车,该列车制动系统核心部分的模拟原理图如图所示,一闭合正方形刚性单匝均匀导线框abcd放在水平面内,其质量为m,阻值为R,边长为L,左、右两边界平行且宽度为L的区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当线框运动到ab边与磁场左边界间的距离为L时,线框具有水平向右的速度7v0,当cd边离开磁场右边界时线框速度为v0。已知运动过程中ab边始终与磁场左边界平行,除 磁场所给作用力外线框始终还受到与运动方向 相反、大小恒为 f=的阻力作用,求: (1)线框进入磁场的过程中通过线框某一横截面的电荷量绝对值q; 解析:根据电流定义得q=·Δt, 根据闭合电路欧姆定律得=, 根据法拉第电磁感应定律得=, 又ΔΦ=BL2,联立解得q=。 答案： (2)线框通过磁场过程中产生的总焦耳热Q; 解析:根据能量守恒定律得 Q+3fL=m(7v0)2-m, 代入题中数据,解得Q=6m。 答案：6m (3)线框速度由7v0减小到v0所经历的时间t。 解析:根据动量定理得 -BLt1-BLt2-ft=mv0-7mv0, 又q=t1=t2, 联立解得t=-。 答案：- 感谢您的观看 $