第58講動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用（講義）（原卷版）

第58講動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1單棒類(lèi)問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)2含容單棒類(lèi)問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)3雙棒類(lèi)問(wèn)題【提升·必考題型歸納】考向1單棒類(lèi)問(wèn)題考向2含容單棒類(lèi)問(wèn)題考向3雙棒類(lèi)問(wèn)題真題感悟利用動(dòng)量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問(wèn)題。考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析利用動(dòng)量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問(wèn)題2023年重慶卷第7題2023年遼寧卷第10題2023年湖南卷第14題高考對(duì)利用動(dòng)量觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問(wèn)題的考查較為頻繁，題目的形式有選擇題也有計(jì)算題，不管那種題型，題目的難度都較大，多以壓軸題的難度出現(xiàn)?？键c(diǎn)動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1單棒類(lèi)問(wèn)題模型規(guī)律阻尼式（導(dǎo)軌光滑）1、力學(xué)關(guān)系：；2、能量關(guān)系：3、動(dòng)量電量關(guān)系：；電動(dòng)式（導(dǎo)軌粗糙）1、力學(xué)關(guān)系：；2、動(dòng)量關(guān)系：3、能量關(guān)系：4、穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：5、兩個(gè)極值：（1）最大加速度：v=0時(shí),E反=0,電流、加速度最大。；；最大速度：穩(wěn)定時(shí)，速度最大，電流最小。發(fā)電式（導(dǎo)軌粗糙）1、力學(xué)關(guān)系：2、動(dòng)量關(guān)系：3、能量關(guān)系：4、穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：5、兩個(gè)極值：（1）最大加速度：當(dāng)v=0時(shí)，。（2）最大速度：當(dāng)a=0時(shí)，知識(shí)點(diǎn)2含容單棒類(lèi)問(wèn)題模型規(guī)律放電式（先接1，后接2。導(dǎo)軌光滑）電容器充電量：放電結(jié)束時(shí)電量：電容器放電電量：動(dòng)量關(guān)系：；功能關(guān)系：無(wú)外力充電式（導(dǎo)軌光滑）達(dá)到最終速度時(shí)：電容器兩端電壓：（v為最終速度）電容器電量：動(dòng)量關(guān)系：；知識(shí)點(diǎn)3雙棒類(lèi)問(wèn)題模型規(guī)律無(wú)外力等距式（導(dǎo)軌光滑）電流大?。悍€(wěn)定條件：兩棒達(dá)到共同速度動(dòng)量關(guān)系：能量關(guān)系：；無(wú)外力不等距式（導(dǎo)軌光滑）動(dòng)量關(guān)系：；穩(wěn)定條件：最終速度：；能量關(guān)系：電量關(guān)系：考向1單棒類(lèi)問(wèn)題1．艦載機(jī)利用電磁阻尼減速的原理可看作如圖所示的過(guò)程，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有間距為L(zhǎng)的水平平行金屬導(dǎo)軌ab、cd，ac間連接一電阻R，質(zhì)量為m、電阻為r的粗細(xì)均勻的金屬桿MN垂直于金屬導(dǎo)軌放置，現(xiàn)給金屬桿MN一水平向右的初速度v0，滑行時(shí)間t后停下，已知金屬桿MN與平行金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，MN長(zhǎng)為2L，重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．當(dāng)MN速度為v1時(shí)，MN兩端的電勢(shì)差為B．當(dāng)MN速度為v1時(shí)，MN的加速度大小為C．當(dāng)MN速度為v1時(shí)，MN的加速度大小為D．MN在平行金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)的最大距離為2．水平固定放置的足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，間距為，左端連接的電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，質(zhì)量為的金屬桿垂直靜放在導(dǎo)軌上，金屬桿處于導(dǎo)軌間部分的電阻為，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中如圖所示。閉合開(kāi)關(guān)，金屬桿由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌做變加速運(yùn)動(dòng)直至達(dá)到最大速度，則下列說(shuō)法正確的是（）A．金屬桿的最大速度等于 B．此過(guò)程中通過(guò)金屬桿的電荷量為C．此過(guò)程中電源提供的電能為 D．此過(guò)程中金屬桿產(chǎn)生的熱量為3．如圖所示，豎直放置的兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌，間距為1m，頂端接有一阻值為的定值電阻，水平虛線ab、cd之間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。一質(zhì)量，長(zhǎng)度為，阻值為的金屬棒從虛線ab處?kù)o止釋放，金屬棒從cd離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，金屬棒從釋放到離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量為，重力加速度g取，金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為10m/sB．虛線ab、cd之間的距離為10mC．金屬棒從釋放開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到cd的時(shí)間為2sD．金屬棒從釋放開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為37.5J考向2含容單棒類(lèi)問(wèn)題1．如圖甲所示，水平面上有兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，兩導(dǎo)軌間距為l，電阻均可忽略不計(jì)。在M和P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體桿ab質(zhì)量為m、電阻為r，并與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給桿ab一個(gè)初速度，使桿向右運(yùn)動(dòng)。則（）A．當(dāng)桿ab剛具有初速度時(shí)，桿ab兩端的電壓，且b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)B．通過(guò)電阻R的電流I隨時(shí)間t的變化率的絕對(duì)值逐漸減小C．若將M和P之間的電阻R改為接一電容為C的電容器，如圖乙所示，同樣給桿ab一個(gè)初速度，使桿向右運(yùn)動(dòng)，則桿ab穩(wěn)定后的速度為D．在圖乙中，若ab桿電阻為0，在ab桿上加一水平向右的恒力，ab桿將水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)2．預(yù)測(cè)到2025年，我國(guó)將成為第一個(gè)在航空母艦上用中壓直流技術(shù)的電磁彈射器實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的精確控制。其簡(jiǎn)單模擬等效電路如圖（俯視圖），直流電源電動(dòng)勢(shì)E=18V，超級(jí)電容器的電容C=1F。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距L=0.4m，電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向外。質(zhì)量m=0.16kg，R=0.2Ω的金屬棒MN（相當(dāng)于飛機(jī)）垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。開(kāi)關(guān)S先接1，使電容器完全充電，然后將S接至2，MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)，MN達(dá)到最大速度之后離開(kāi)導(dǎo)軌。則（

）

A．開(kāi)關(guān)S接2后，MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．S接至2瞬間金屬棒MN加速度大小為450m/s2C．MN的最大速度為36m/sD．下一架相同飛機(jī)要以相同的最大速度起飛還需要對(duì)電容器充電的電量為3.6C考向3雙棒類(lèi)問(wèn)題1．如圖所示，間距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在絕緣水平面上，質(zhì)量均為m的金屬棒ab、cd垂直放在導(dǎo)軌上，兩金屬棒接入電路的電阻均為R，垂直于導(dǎo)軌的虛線ef左側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，虛線ef的右側(cè)沒(méi)有磁場(chǎng)，給金屬棒ab一個(gè)水平向右的初速度v0，已知cd棒到達(dá)ef前已勻速運(yùn)動(dòng)，ab、cd棒不會(huì)發(fā)生相碰，兩金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，ab棒出磁場(chǎng)時(shí)速度剛好為零，則下列說(shuō)法正確的是（

）

A．cd棒最終速度為零B．cd棒從靜止運(yùn)動(dòng)到ef過(guò)程中通過(guò)的電荷量為C．整個(gè)過(guò)程，金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱為D．整個(gè)過(guò)程，金屬棒ab克服安培力做的功為2．如圖（a），水平面內(nèi)有兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行固定金屬導(dǎo)軌，間距為d。導(dǎo)軌所在空間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。同種材料制成、粗細(xì)均勻、長(zhǎng)度均為d的兩導(dǎo)體棒M、N靜止放置在導(dǎo)軌上。已知M的質(zhì)量為m，阻值為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)?，F(xiàn)給M棒一水平向右的初速度v?，其速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖（b）所示，兩導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．導(dǎo)體棒N的質(zhì)量為 B．導(dǎo)體棒N的阻值為C．在0~t?內(nèi)，導(dǎo)體棒M產(chǎn)生的熱量為 D．在0~t?內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體棒M的電荷量為

3．如圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌處在垂直于水平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，左側(cè)導(dǎo)軌間的距離為，右側(cè)導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒1、2垂直放置于導(dǎo)軌之間，導(dǎo)體棒1放置在左側(cè)導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒2放置在右側(cè)導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒1、2的材料相同，且兩棒的電阻相等。初始時(shí)導(dǎo)體棒2靜止在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒1以初速度開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒1始終在寬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，導(dǎo)體棒2的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，則（）

A．初始狀態(tài)，導(dǎo)體棒1兩端的電壓為 B．導(dǎo)體棒1最終以速度勻速運(yùn)動(dòng)C．系統(tǒng)穩(wěn)定后兩棒的電動(dòng)勢(shì)均為 D．從靜止開(kāi)始到系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)體棒2的發(fā)熱量為4．如圖所示，導(dǎo)體棒a、b分別置于平行光滑水平固定金屬導(dǎo)軌的左右兩側(cè)，其中a棒離寬軌道足夠長(zhǎng)，b棒所在導(dǎo)軌無(wú)限長(zhǎng)，導(dǎo)軌所在區(qū)域存在垂直導(dǎo)軌所在平面豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。已知導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度等于導(dǎo)軌間的距離，兩根導(dǎo)體棒粗細(xì)相同且均勻，材質(zhì)相同，a棒的質(zhì)量為m，電阻為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，b棒的長(zhǎng)度為2L。現(xiàn)給導(dǎo)體棒a一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量I，導(dǎo)體棒始終垂直于導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，關(guān)于導(dǎo)體棒以后的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．導(dǎo)體棒a穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)后的速度為B．導(dǎo)體棒b穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)后的速度為C．從開(kāi)始到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體棒a的電荷量為D．從開(kāi)始到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒b產(chǎn)生的熱量為（2023年湖南卷高考真題）如圖，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬直導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌間距為，兩導(dǎo)軌及其所構(gòu)成的平面均與水平面成角，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為．現(xiàn)將質(zhì)量均為的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，每根金屬棒接入導(dǎo)軌之間的電阻均為。