2027届高考物理一轮复习课件：第12章 专题提升课19　电磁感应中的动量问题

该高中物理高考复习课件聚焦“电磁感应中的动量问题”专题，依据高考评价体系梳理了动量定理、动量守恒定律两大核心考点，针对单棒—导轨、双棒—等宽/不等宽导轨模型等常考题型，结合2024湖南卷真题分析考点权重，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+思维链突破”策略，如单棒模型通过动量定理与电荷量公式联立求解速度，双棒模型运用动量守恒与能量守恒分析共速状态，培养科学思维与运动和相互作用观念。特设“破题思维链”和“解题精要”，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一　动量定理在电磁感应中的应用 能力 高分练 课中 关键能力·可视思维 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 角度一　单棒—导轨模型 例1 (多选)(2024湖南卷)某电磁缓冲装置如图所示,两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内,导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连,导轨BC段与B1C1段粗糙,其余部分光滑,AA1右侧处于竖直向下的匀强磁场中,一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度v0沿导轨向右经过AA1进入磁场,最终恰好停在CC1处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R,与粗糙导轨间的动摩擦因数为μ,AB=BC=d。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 导轨电阻不计,重力加速度为g,下列说法正确的是(　　) A.金属杆经过BB1的速度为 B.在整个过程中,定值电阻R产生的热量为μmgd C.金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域,金属杆所受安培力的冲量相同 D.若将金属杆的初速度加倍,则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍 CD 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 解析 本题考查电磁感应的能量、动量问题,涉及微元法。设平行金属导轨间距为L,金属杆切割磁感线有E=BLv,而I=;根据动量定理,金属杆在AA1B1B区域运动的过程中有-BILΔt=mΔv,即可得-BLq=mvB-mv0,而q=,所以vB=v0-;设金属杆在BB1C1C区域运动的时间为t0,同理可得,金属杆在BB1C1C区域运动的过程中有--μmgt0=-mvB,解得vB=+μgt0,联立可得vB=,则金属杆经过BB1的速度大于,故A错误。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 在整个过程中,根据能量守恒定律有=μmgd+Q,则在整个过程中,定值电阻R产生的热量为QR=Q=μmgd,故B错误。金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域,金属杆所受安培力的冲量为-∑BILΔt=-∑vtΔt= -,金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域滑行距离均为d,则金属杆所受安培力的冲量相同,故C正确。根据A选项可知,金属杆以初速度v0在磁场中运动有--μmgt0=-mv0;设金属杆的初速度加倍后,金属杆通过BB1C1C区域的时间为t1,金属杆在磁场中运动的距离为x,则有--μmgt1=0-2mv0,联立解得x=(2mv0-μmgt1)=×2d,由于t1<t0,所以>2,则x>4d,即金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍,故D正确。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 破题思维链 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 解题精要 电磁感应中,单棒切割磁感线时,应用动量定理将变力的时间、速度、位移和电荷量联系在一起。 1.动量定理与电荷量、速度的关系:BΔt。 2.动量定理与力的作用时间、速度的关系: 。 3.动量定理与位移的关系: -B。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 角度二　双棒—导轨模型 例2 (多选)(2026河北保定检测)如图所示,相距 2 m的两光滑平行金属导轨(足够长且电阻不计) 处于同一绝缘水平面内,ab和cd两金属杆垂直导 轨静止放置,轻绳的一端系在cd杆的中点,另一端 跨过光滑定滑轮系一质量为0.8 kg的物块,整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中。t=0时起,ab杆在方向水平向左的拉力作用下,向左由静止开始做加速度大小为1 m/s2的匀加速直线运动,t=2 s时,物块刚要离开水平地面。两金属杆接入电路的有效电阻均为0.5 Ω,质量均为1 kg,重力加速度大小g取10 m/s2。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 下列说法正确的是(　　) A.匀强磁场的磁感应强度大小为1.5 T B.0~2 s内,流过ab杆的电荷量为4 C C.0~2 s内,拉力对ab杆所做的功为2 J D.t=2 s时,拉力对ab杆做功的功率为18 W BD 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 解析 2 s时物块刚要离开水平地面,对cd杆有mg=BIL=BL×,其中m=0.8 kg,R=0.5 Ω,L=2 m,v=at=(1×2) m/s=2 m/s,代入解得B=1 T,A错误;因为q=t=,0~2 s内,ab的位移x=at2= m=2 m,联立解得流过ab杆的电荷量为q=4 C,B正确;对ab杆由动能定理可得WF-W安=mv2=2 J,拉力对ab杆所做的功为大于2 J,C错误;对ab杆有F-=m杆a,其中m杆=1 kg,代入数据解得F=(1+4t) N,可知t=2 s时拉力为9 N,则t=2 s时,拉力对ab杆做功的功率为P=Fv=F×at=(9×1×2) W=18 W,D正确。故选BD。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 破题思维链 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 解题精要 1.应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量。如在导体棒做非匀变速运动的问题中,应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题。 2.由B·Δt可知,当题目中涉及电荷量或平均电流时,可应用动量定理来解决问题。 3.处理双棒模型时,我们必须建立两种视角: (1)隔离法:对每根棒单独应用动量定理。 (2)系统法:将两根棒视为一个系统,分析系统整体的动量和能量。最关键的一点是:判断系统动量是否守恒。 考点一 考点二 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点二　动量守恒定律在电磁感应中的应用 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 角度一　双棒—等宽导轨模型 例3 (多选)(2026安徽滁州期末)如图所示,平面内有足够长的间距为L的光滑平行金属导轨MN、PQ水平固定放置,导轨处在垂直于导轨平面向上的有界匀强磁场中(虚线是磁场的左边界,其右侧磁场区域足够大)。两根材质相同的金属棒ab、cd垂直导轨放置,长度均为L,质量分别为2m、m,金属棒cd恰好位于磁场的左边界。现给金属棒ab向右的初速度v0,两金属棒发生弹性碰撞,碰撞时间极短。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 已知两金属棒与导轨始终接触良好,金属棒ab的电阻为R,导轨的电阻不计,下列说法正确的是(　　) A.碰撞结束的瞬间,流过金属棒ab的电流是 B.碰撞结束的瞬间,流过金属棒cd的电流是 C.最终金属棒ab、cd相距 D.最终金属棒cd上产生的热量为 BC 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 解析 两棒发生弹性碰撞,即满足2mv0=2mv1+mv2,×2m×2m,联立解得v1=v0,v2=v0,同时,由题可知,金属棒cd的电阻为2R,故碰撞结束的瞬间,流过金属棒ab的电流为I=,A错误,B正确;最终,两者共速,有2mv0=3mv3,对金属棒ab,由动量定理2mv3-2mv1=BL·Δt= BLq=,故最终金属棒ab、cd相距Δx=,C正确;最终系统产生的热量Q=×2m(2m+m),金属棒cd上产生的热量为Q'=,D错误。故选BC。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 破题思维链 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 解题精要 分析双金属棒切割磁感线问题的思路 1.分析条件:如图所示,水平面内的光滑等距导轨,两个棒的质量分别为m1、m2,接入回路的电阻分别为R1、R2,给棒2一个初速度v0。 2.分析电路特点:棒2相当于电源。 3.分析电流及速度变化:棒2做变减速运动, 棒1做变加速运动,回路中的电流减小,稳定时, 两棒的加速度均为零。 4.得到最终状态:当a=0时,则I=0,v1=v2。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 角度二　双棒—不等宽导轨模型 例4 (多选)(2026江西上饶期末)如图所示, M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属 导轨平行放置,导轨间距分别为2L和L,两 组导轨间由导线相连,装置置于水平面内。 导轨间存在竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场,两根质量分别为2m与m、接入电路电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置,且均处于静止状态,其余部分电阻不计。t=0时使导体棒C获得瞬时速度v0向右运动,两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 下列说法正确的是(　　) A.t=0时,导体棒D的加速度大小为a= B.达到稳定运动时,导体棒C的速度为v0 C.从t=0时至达到稳定运动的过程中,回路产生的内能为 D.从t=0时至达到稳定运动的过程中,通过导体棒C的电荷量为 BD 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 解析 t=0时刻,导体棒C切割磁感线产生的感应电动势为E=2BLv0,回路中的电流为I=,所以导体棒D运动的加速度为a=,A错误;达到稳定状态时,回路中I=0,此时导体棒C与导体棒D的速度满足vD=2vC,在运动中分别对导体棒C和导体棒D分析,有a1=,a2=,二者加速度相同,所以速度的变化量相同,即v0-vC=vD-0,可求得vC=v0,B正确;整个过程能量守恒,Q=×2m×2m,C错误;对导体棒C由动量定理得-2BLt=2m(vC-v0),所以通过的电荷量q=t=,D正确。故选BD。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 破题思维链 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 解题精要 1.不等间距的两导体棒处于同一磁场中,所受安培力不相等,它们分别做变速运动;涉及电荷量、速度、时间等,一般先根据动量定理列方程;若求焦耳热可对系统应用能量守恒定律列方程。 2.不等间距的两导体棒处于不同磁场中,在特定条件下,系统动量可能守恒,审题时要注意。 3.双金属棒切割磁感线时,相当于闭合回路中有两个电源。 4.动量守恒定律成立的条件是系统受到的合力为0。双金属棒和导轨构成的系统中,安培力充当系统内力,如果它们不受摩擦力,且受到的安培力的合力为0时,满足动量守恒。 5.对于两导体棒在平直的光滑导轨上运动的情况,如果两棒所受的外力之和为零,则考虑应用动量守恒定律处理问题。 专题提升课19　电磁感应中的动量问题 考点一 考点二 $