高考物理二輪復(fù)習課件力學三大觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用

力學三大觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用2024年“聚焦新課程

實踐新教材

共研新高考”主題教研活動力的觀點：牛頓運動定律、運動學規(guī)律能量觀點：動能定理、功能關(guān)系、能量守恒動量觀點：動量定理、動量守恒定律力學的三個基本觀點31.如圖甲所示，金屬桿a在離地L/2高處，從靜止開始垂直于導軌、沿1/4圓弧形軌道上端下滑，金屬桿與導軌始終接觸良好。平行導軌的水平部分有豎直向上的勻強磁場B，圓弧導軌所在區(qū)域無磁場。導軌間距為L，水平部分導軌上原來放有一金屬桿b。已知a桿的質(zhì)量為3m、電阻為3R，b桿的質(zhì)量為4m、電阻為4R，其余電阻不計，水平導軌足夠長，a、b桿不碰撞，不計摩擦，重力加速度為g，則1.1若b桿固定（1）請描述a桿在磁場中的運動情況：；（2）求a桿剛進入磁場時的加速度a；（3）求整個過程中，b桿產(chǎn)生的熱量；例題：abLL/2B甲（4）求整個過程中，通過a桿截面的電荷量q及a桿在水平導軌上運動的位移x。4解：(1)a桿做加速度逐漸減小的減速運動，最終停止運動。(2)a桿剛進入磁場的速度：.................①

電動勢：E=BLV0...........................②

電流：I=E/7R............................③

安培力：F=BIL.............................④

加速度a=F/3m..............................⑤

①~⑤聯(lián)立得：

5(3)由能量守恒得：全電路產(chǎn)生熱量：則b桿產(chǎn)生熱量：(4)對a桿，由動量定理：..................⑥電荷量：.....................⑦①⑥⑦聯(lián)立得

：....................⑧

又..........................⑨

⑧⑨聯(lián)立得：a桿運動位移：6小結(jié)：思維線F安為合力純電阻電路71.如圖甲所示，金屬桿a在離地L/2高處，從靜止開始垂直于導軌、沿1/4圓弧形軌道上端下滑，金屬桿與導軌始終接觸良好。平行導軌的水平部分有豎直向上的勻強磁場B，圓弧導軌所在區(qū)域無磁場。導軌間距為L，水平部分導軌上原來放有一金屬桿b。已知a桿的質(zhì)量為3m、電阻為3R，b桿的質(zhì)量為4m、電阻為4R，其余電阻不計，水平導軌足夠長，a、b桿不碰撞，不計摩擦，重力加速度為g，則1.2若b桿不固定（1）請描述a、b桿在磁場中的運動情況：

（2）a、b桿的最終速度是多大？（3）整個過程中回路產(chǎn)生的電能為多少？a、b桿上產(chǎn)生的熱量分別是多少？（4）整個過程中，通過金屬桿截面的電荷量是多少？abLL/2B甲8解：(1)a桿做減速運動，b桿做加速運動，最終共速，一起勻速運動。(2)對a、b桿，由動量守恒：3mv0=（3m+4m）v,得：

(3)由能量守恒得，全電路產(chǎn)生熱量：

，則a、b桿產(chǎn)生熱量：

(4)對a桿

由動量定理：

，電荷量：聯(lián)立得：

。

91.3若b桿不固定,且b桿處于寬度為L/2的勻強磁場區(qū)域，如乙圖所示，該區(qū)域的磁感應(yīng)強度仍然為B，兩部分水平導軌均足夠長，求穩(wěn)定后a、b桿最終的速度大小。

溫馨提示：a、b桿系統(tǒng)動量是否守恒？穩(wěn)定的條件是什么？

abLL/2B乙解：由題意可知，穩(wěn)定后a、b桿均做勻速直線運動，回路中無電流。?Φ=0，va：vb=1：2因a、b桿受到的安培力的合力不為零，故系統(tǒng)動量不守恒對a桿，由動量定理：對b桿，由動量定理：聯(lián)立以上各式得：10問題解決思維導圖思維流程電路分析力與運動分析能量分析動量分析關(guān)鍵步驟物理規(guī)律核心物理量識別電源結(jié)構(gòu)分析運動分析受力分析能量計算過程選擇動量計算過程選擇電動勢E電流I安培力F加速度a速度v、位移x安培力的功W熱量Q安培力的沖量I電荷量q楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律閉合電路歐姆定律串并聯(lián)電路規(guī)律相互作用規(guī)律牛頓運動定律動能定理功能關(guān)系能量守恒動量定理動量守恒定律電路分析是問題解決的基礎(chǔ)力與運動分析是問題解決的核心動量、能量分析是問題解決的抓手112.電磁彈射是我國最新研究的重大科技項目，原理可用下述模型說明。如圖甲所示，虛線MN右側(cè)存在一個豎直向上的勻強磁場，一邊長L的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上，電阻為R，質(zhì)量為m，ab邊在磁場外側(cè)且緊靠MN虛線邊界t=0時起磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律是B=B0+kt（k為大于零的常數(shù)）,空氣阻力忽略不計。（1）求t=0時刻，線框的加速度a；（2）若線框cd邊穿出磁場時的速度為v，求線框穿出磁場的過程中，安培力對線框所做的功W及通過導線截面的電荷量q；（3）若用相同的金屬線繞制相