专题课：电磁感应与动量的综合应用 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“电磁感应与动量综合应用”专题，依据高考评价体系梳理了动量定理（求电荷量、位移、速度）和动量守恒（双棒模型）两大核心考点，通过典型题型分析明确动量定理应用占比60%、双棒模型占40%的高频考查方向，构建了完整的解题方法体系。 课件亮点在于“方法提炼+例题变式+素养提升”的备考设计，如通过微元法和平均值法推导动量定理公式，结合例1多选、变式1单选训练科学推理和模型建构素养。特设“要点总结”模块归纳时间、位移求解技巧，助力学生掌握变力问题处理方法，教师可依托此课件实现考点精准突破，提升复习效率。

新课导入 专题课电磁感应与动量的综合应用 学习任务一　电磁感应与动量定理的综合应用 [物理建模]动量定理多应用于导体棒切割磁感线中求解变力作用的时间、导体棒的速度、导体棒的位移和通过导体棒的电荷量等问题. 学习任务一 方法一:如图所示,导体棒运动时会受到向左的安培力FA=BIL=,I、v、FA均随时间变化.考虑很短的时间Δt,由动量定理得-BILΔt=-·Δt=mΔv 对等式两边求和,考虑到IΔt=q,vΔt=x,Δv=v'-v0 可得-BLq=-=m(v'-v0) 由此式可知,若知道导体棒的速度变化量,就能得出该 运动过程通过导体棒的电荷量q、导体棒的位移x,反 之亦可以求出导体棒的末速度v'. 学习任务一 方法二:上面是通过微元法求和分析的,由于动量定理只考虑初、末状态,我们还可以从平均值的角度分析. 导体棒运动的位移为x时, q=·Δt=Δt=Δt=,则-Δt=-BLΔt=-BLq=-=m(v'-v0). 学习任务一 例1 (多选)如图所示,水平光滑的平行金属导轨左端接有电阻R,匀强磁场竖直向下分布在导轨所在的空间内,磁感应强度大小为B,质量一定的金属棒PQ垂直于导轨放置.今使棒以一定的初速度v0水平向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时,棒刚好静止.设导轨与棒的电阻均不计,棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,a和b的间距与b和c的间距相等.棒在由a到b和由b到c的两个过程中( 　) A.通过棒横截面的电荷量相等 B.棒的动能变化量相等 C.回路产生的内能相等 D.安培力的冲量相等 学习任务一 AD 学习任务一 [解析] 棒运动过程中,通过棒横截面的电荷量q=Δt= Δt=·Δt==,从a到b的过程中与从b到c的过程 中,回路面积的变化量ΔS相等,B、R相等,因此通过棒横 截面的电荷量相等,故A正确; 棒受到的安培力大小为FA=BIL=,方向水平向左,棒在安培力作用下做减速运动,由于a、b间距离与b、c间距离相等,安培力FA逐渐减小,由W=Fx可知,从a到b克服安培力做的功比从b到c克服安培力做的功多,由动能定理可知,棒的动能变化量不相等,棒克服安培力做功,把棒的动能转化为内能,因此从a到b的过程中回路产生的内能多,故B、C错误; 安培力的冲量I=-BLΔt=-BL·q,因这两个过程中的B、L、q都相等,故安培力的冲量相等,故D正确. 变式1 如图所示,在光滑的水平面上,有一竖直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内,有一个边长为a(a<L)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界进入磁场,滑过磁场后速度变为v(v<v0),那么(　) A.完全进入磁场中时线圈的速度大于 B.完全进入磁场中时线圈的速度等于 C.完全进入磁场中时线圈的速度小于 D.以上情况A、B均有可能,而C是不可能的 学习任务一 B 学习任务一 [解析] 设线圈完全进入磁场中时的速度为v',线圈进入磁场的过程中通过线圈横截面的电荷量为q,因为线圈进、出磁场过程中面积变化量相等,所以磁通量的变化量相等,即进、出磁场过程中通过线圈横截面的电荷量相等,线圈在进入磁场、穿出磁场的过程中由动量定理得 Bqa=mv0-mv',Bqa=mv'-mv,联立可得v'=,即B正确. 8 电磁感应与动量定理的综合应用还可以求以下两个问题 (1)求时间:Ft+IA=mv2-mv1,IA=-BIlΔt=-Bl. (2)求位移:-BIlΔt=-=-=mv2-mv1. 学习任务一 学习任务二　电磁感应与动量守恒定律的综合应用 [物理建模]如图所示,a、b导体棒运动时,通过两棒的电流大小相等,根据F=BIL,得安培力大小相等,且方向相反,可用动量守恒定律求稳定时的速度. 学习任务二 例2 如图所示,空间存在一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,水平面内有两根固定的足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为l.在导轨上面平放着两根平行的导体棒ab和cd,质量分别是2m和m,电阻分别是R和2R,其余部分电阻可忽略不计.初始时刻cd棒静止,给ab棒一个向右的初速度v0,则: (1)从开始运动到最终稳定,电路中产生多少电能? 学习任务二 [答案] m [解析] 设两棒稳定时共同的末速度为v,由动量守恒定律,得2mv0=(2m+m)v 由能量守恒定律,得×2m=(2m+m)v2+E 联立解得E=m 例2 如图所示,空间存在一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,水平面内有两根固定的足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为l.在导轨上面平放着两根平行的导体棒ab和cd,质量分别是2m和m,电阻分别是R和2R,其余部分电阻可忽略不计.初始时刻cd棒静止,给ab棒一个向右的初速度v0,则: (2)从开始运动到最终稳定,两棒之间的距离减少了多少? 学习任务二 [答案] [解析] 从开始运动到最终稳定,设两棒之间减少的距离为Δx,由法拉第电磁感应定律得,电路中产生的平均感应电动势为==，这段时间内回路电流的平均值为=，对cd棒应用动量定理,得BlΔt=mv 联立解得Δx= 变式2 (多选)如图所示,方向竖直向下的匀强磁 场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金 属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上. t=0时,ab以初速度v0向右滑动.运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示.图中的图像可能正确的是( 　) 学习任务二 AC 13 [解析]由题意可知,两棒组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得mv0=2mv',最终两棒共速,速度为,设电路总电阻为R,电流I=,由于v1逐渐减小,v2逐渐变大,I逐渐减小,且减小得越来越慢,当v1=v2=时I=0,故C正确,D错误; ab、cd的加速度大小相同,a==,由于I逐渐减小,加速度逐渐减小,所以ab做加速度减小的减速运动,最终以做匀速直线运动,cd做加速度逐渐减小的加速运动,最终以做匀速直线运动,故A正确,B错误. 学习任务二 (1)若两导体棒所在的导轨间距不相等,虽然通过的电流大小相等,但安培力大小不相等,动量守恒定律不适用,应考虑用动量定理分别列方程. (2)导体棒在导轨上的运动问题,若提到位移、电荷量或速度,则考虑用动量定理或动量守恒定律.若提到焦耳热,则考虑用能量守恒定律或功能关系. 学习任务二 $