专题2 思维超导2 电磁场中的能量和动量（PPT课件）-【正禾一本通】2026年高考物理二轮专题复习高效讲义

物 理 高三二轮专题复习高效讲义 高三二轮专题复习高效讲义 物 理 1 专题二 PPT下载 http://www.1ppt.com/xiazai/ 能量与动量 2 思维超导2 电磁场中的能量和动量 谢谢观看 【例1】 (2025·陕晋青宁卷)如图，有两个电性相同且质量分别为m、4m的粒子A、B，初始时刻相距l0，粒子A以速度v0沿两粒子连线向速度为0的粒子B运动，此时A、B两粒子系统的电势能等于m2。经时间t1粒子B到达P点，此时两粒子速度相同，同时开始给粒子B施加一恒力，方向与速度方向相同。当粒子B的速度为v0时，粒子A恰好运动至P点且速度为0，A、B粒子间距离恢复为l0，这时撤去恒力。已知任意两带电粒子系统的电势能与其距离成反比，忽略两粒子所受重力。求：(m、l0、v0、t1均为已知量) (1)粒子B到达P点时的速度大小v1； (2)t1时间内粒子B的位移大小xB； (3)恒力作用的时间t2。 解析：(1)根据动量守恒定律 mv0＝(m＋4m)v1 解得v1＝v0。 (2)两者共速时设间距为l′，根据能量守恒定律可知此时电势能为 Ep′＝m2＋m2－×5m2＝m2 根据题意知电荷间的电势能与它们间的距离成反比，则l′＝l0＝l0 两者共速前的过程系统始终动量守恒，则有 mv0＝mvA＋4mvB 两边同乘以Δt累加得 ∑mv0Δt＝∑mvAΔt＋∑4mvBΔt 即有mv0t1＝mxA＋4mxB 根据位移关系可知xB＋l0＝xA＋l′ 联立解得xB＝－l0。 (3)对全过程，对系统根据动能定理 Fl0＝×4m2－m2 对全过程，根据动量定理Ft2＝4mv0－mv0 联立解得t2＝ 。 答案：(1)v0　(2)－l0　(3) 【例2】 (2025·河北高考)某电磁助推装置设计如图，超级电容器经调控系统为电路提供1 000 A的恒定电流，水平固定的平行长直导轨处于垂直水平面的匀强磁场中，a可视为始终垂直导轨的导体棒，b为表面绝缘的无人机。初始时a静止于MM′处，b静止于a右侧某处。现将开关S接1端，a与b正碰后锁定并一起运动，损失动能全部储存为弹性势能。当a运行至NN′时将S接2端，同时解除锁定，所储势能瞬间全部转化为动能，a与b分离。已知电容器电容C为10 F，导轨间距为0.5 m，磁感应强度大小为1 T，MM′到NN′的距离为5 m，a、b质量分别为2 kg、8 kg，a在导轨间的电阻为0.01 Ω。碰撞、分离时间极短，各部分始终接触良好，不计导轨电阻、摩擦和储能耗损，忽略电流对磁场的影响。 (1)若分离后某时刻a的速度大小为10 m/s，求此时通过a的电流大小。 (2)忽略a、b所受空气阻力，当a与b的初始间距为1.25 m时，求b分离后的速度大小，分析其是否为b能够获得的最大速度；并求a运动过程中电容器的电压减小量。 (3)忽略a所受空气阻力，若b所受空气阻力大小与其速度v的关系为f＝kv2(k＝0.025 N·s2/m2)，初始位置与(2)问一致，试估算a运行至NN′时，a分离前的速度大小能否达到(2)问中分离前速度的99%，并给出结论。 解析：(1)分离后a切割磁感线有E＝BLv 则通过a的电流I＝ 解得I＝500 A。 (2)由于超级电容器经调控系统为电路提供I0＝1 000 A的恒定电流，则当a与b的初始间距为1.25 m时，a与b碰撞前的速度为 BI0Lxab＝ma2 a与b碰撞时根据动量守恒和能量守恒有 mava＝(ma＋mb)v共 ma2＝(ma＋mb)2＋Ep a与b整体从MM′到NN′的过程中有 BI0L(xMN－xab)＝(ma＋mb)2－(ma＋mb)2 a与b分离时根据动量守恒和能量守恒有 (ma＋mb)v共1＝mava1＋mbvb1 (ma＋mb)2＋Ep＝ma2＋mb2 联立解得vb1＝25 m/s，va1＝0 在整个运动过程中安培力恒定，a、b分离时若a的速度为0，则此时b获得最大速度，最大速度为25 m/s 由于a和ab组合体均做匀变速直线运动，分别有 xab＝t1，xMN－xab＝t2 则电容器流出的电荷量Δq＝I0(t1＋t2) a运动过程中电容器的电压减小量 ΔU＝＝40 V。 (3)规定水平向右为正方向，a、b碰后共同速度为v共＝5 m/s，若b不受空气阻力，到达NN′的速度为v共1＝20 m/s，其v2 ­x图像如图所示， 若考虑b所受的阻力Ff＝kv2，则实际v2 ­x图像应在图中所示图像的下方，可知克服阻力做的功为 Wf< ·(xMN－xab) 由动能定理有BI0L(xMN－xab)－Wf＝(ma＋mb)(v共′2－v共2) 解得v共′2>396.02 m2/s2>2·0.992＝392.04 m2/s2 可知a分离前的速度大小能达到(2)问中分离前速度的99%。 答案：(1)500 A　(2)25 m/s　是　40 V　(3)能 $