资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2019,高考一轮总复习,物理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章 电磁感应,专题强化十三动力学、动量和能量观点在电学中应用,1/51,过好双基关,2/51,1.,应用动量定理能够由动量改变来求解变力冲量,.,如在导体棒做非匀变速运动问题中，应用动量定理能够处理牛顿运动定律不易解答问题,.,2.,在相互平行水平轨道间双棒做切割磁感线运动时，因为这两根导体棒所受安培力等大反向，合外力为零，若不受其它外力，两导体棒总动量守恒，处理这类问题往往要应用动量守恒定律,.,命题点一电磁感应中动量和能量应用,能力考点师生共研,3/51,类型,1,动量定理和功效关系应用,例,1,如图,1,所表示，两根电阻不计光滑金属导轨竖直放,置，相距为,L,，导轨上端接电阻,R,，宽度相同水平条,形区域,和,内有磁感应强度为,B,、方向垂直导轨平面,向里匀强磁场，其宽度均为,d,，,和,之间相距为,h,且,无磁场,.,一长度为,L,、质量为,m,、电阻为,r,导体棒，两端,套在导轨上，并与两导轨一直保持良好接触，导体棒,从距区域,上边界,H,处由静止释放，在穿过两段磁场区,域过程中，流过电阻,R,上电流及其改变情况相同，重力加速度为,g,.,求：,(1),导体棒进入区域,瞬间，经过电阻,R,电流大小与方向,.,答案,解析,图,1,4/51,解析,设导体棒进入区域,瞬间速度大小为,v,1,，,由法拉第电磁感应定律：,E,BL,v,1,由右手定则知导体棒中电流方向向右，则经过电阻,R,电流方向向左,.,5/51,(2),导体棒经过区域,过程，电阻,R,上产生热量,Q,.,答案,解析,解析,由题意知，导体棒进入区域,速度大小也为,v,1,，,由能量守恒，得：,Q,总,mg,(,h,d,),6/51,(3),求导体棒穿过区域,所用时间,.,答案,解析,7/51,设导体棒进入区域,所用时间为,t,，依据动量定理：,8/51,变式,1,(,甘肃天水模拟,),如图,2,所表示，竖直放置两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里匀强磁场中，两根质量相同导体棒,a,和,b,，与导轨紧密接触且可自由滑动,.,先固定,a,，释放,b,，当,b,速度到达,10 m/s,时，再释放,a,，经过,1 s,后，,a,速度到达,12 m/s,，,g,取,10 m/s,2,，则：,(1),此时,b,速度大小是多少？,答案,解析,图,2,答案,18 m/s,9/51,解析,当,b,棒先向下运动时，在,a,和,b,以及导轨所组成闭合回路中产生感应电流，于是,a,棒受到向下安培力，,b,棒受到向上安培力，且二者大小相等,.,释放,a,棒后，经过时间,t,，分别以,a,和,b,为研究对象，依据动量定理，则有,(,mg,F,),t,m,v,a,(,mg,F,),t,m,v,b,m,v,0,代入数据可解得,v,b,18 m/s,10/51,(2),若导轨足够长，,a,、,b,棒最终运动状态怎样？,答案,解析,图,2,答案,匀加速运动,当,a,棒速度与,b,棒靠近时，闭合回路中,逐步减小，感应电流也逐步减小，则安培力也逐步减小，最终，两棒以共同速度向下做加速度为,g,匀加速运动,.,11/51,类型,2,动量守恒定律和功效关系应用,1.,问题特点,对于双导体棒运动问题，通常是两棒与导轨组成一个闭合回路，当其中一棒在外力作用下取得一定速度时必定在磁场中切割磁感线，在该闭合电路中形成一定感应电流；另一根导体棒在磁场中经过时在安培力作用下开始运动，一旦运动起来也将切割磁感线产生一定感应电动势，对原来电流改变起妨碍作用,.,12/51,2.,方法技巧,处理这类问题时通常将两棒视为一个整体，于是相互作用安培力是系统内力，这个变力将不影响整体动量守恒,.,所以解题突破口是巧妙选择系统，利用动量守恒,(,动量定理,),和功效关系求解,.,13/51,例,2,(,湖南长沙四县三月模拟,),足够长平行金属轨道,M,、,N,，相距,L,0.5 m,，且水平放置；,M,、,N,左端与半径,R,0.4 m,光滑竖直半圆轨道相连，与轨道一直垂直且接触良好金属棒,b,和,c,可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒质量,m,b,m,c,0.1 kg,，接入电路有效,电阻,R,b,R,c,1,，轨道电阻不计,.,平行水平金,属轨道,M,、,N,处于磁感应强度,B,1 T,匀强磁场,中，磁场方向与轨道平面垂直向上，光滑竖直半,圆轨道在磁场外，如图,3,所表示，若使,b,棒以初速度,v,0,10 m,/s,开始向左运动，运动过程,中,b,、,c,不相撞，,g,取,10 m/s,2,，求：,(1),c,棒最大速度；,答案,解析,图,3,答案,5 m/s,14/51,解析,在磁场力作用下，,b,棒做减速运动，,c,棒做加速运动，当两棒速度相等时，,c,棒达最大速度,.,选两棒为研究对象，依据动量守恒定律有,m,b,v,0,(,m,b,m,c,),v,15/51,(2),c,棒达最大速度时，此棒产生焦耳热；,答案,解析,答案,1.25 J,16/51,(3),若,c,棒达最大速度后沿半圆轨道上滑，金属棒,c,抵达轨道最高点时对轨道压力大小,.,答案,解析,答案,1.25 N,17/51,解析,设,c,棒沿半圆轨道滑到最高点时速度为,v,，从最低点上升到最高点过程由机械能守恒可得：,解得,v,3 m/s,在最高点，设轨道对,c,棒弹力为,F,，由牛顿第二定律得,解得,F,1.25 N,由牛顿第三定律得，在最高点,c,棒对轨道压力为,1.25 N,，方向竖直向上,.,18/51,变式,2,如图,4,所表示，平行倾斜光滑导轨与足够长平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计,.,质量分别为,m,和,m,金属棒,b,和,c,静止放在水平导轨上，,b,、,c,两棒均与导轨垂直,.,图中,de,虚线往右有范围足够大、方向竖直向上匀强磁场,.,质量为,m,绝缘棒,a,垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨高度差为,h,.,已知绝缘棒,a,滑到水平导轨上与金属棒,b,发生弹性正碰，金属棒,b,进入磁场后一直未与金属棒,c,发生碰撞,.,重力加速度为,g,.,求：,(1),绝缘棒,a,与金属棒,b,发生弹性,正碰后分离时两棒速度大小；,图,4,答案,解析,19/51,解析,设,a,棒滑到水平导轨时，速度为,v,0,，下滑过程中,a,棒机械能守恒,m,v,0,2,mgh,a,棒与,b,棒发生弹性碰撞,由动量守恒定律：,m,v,0,m,v,1,m,v,2,20/51,(2),金属棒,b,进入磁场后，其加速度为其最大加速度二分之一时速度大小；,答案,解析,21/51,解析,b,棒刚进磁场时加速度最大,.,b,、,c,两棒组成系统合外力为零，系统动量守恒,.,故当,b,棒加速度为最大值二分之一时有,v,2,2(,v,2,v,3,),22/51,(3),两金属棒,b,、,c,上最终产生总焦耳热,.,答案,解析,解析,最终,b,、,c,以相同速度匀速运动,.,23/51,动量守恒定律与其它知识综合应用类问题求解，与普通力学问题求解思绪并无差异，只是问题情景更复杂多样，分析清楚物理过程，正确识别物理模型是处理问题关键,.,命题点二电场中动量和能量观点应用,能力考点师生共研,24/51,例,3,如图,5,所表示，光滑绝缘水平面上方分布着场强大小为,E,、方向水平向右匀强电场,.,质量为,3,m,、电荷量为,q,球,A,由静止开始运动，与相距为,L,、质量为,m,不带电小球,B,发生对心碰撞，碰撞时间极短，碰撞后作为一个整体继续向右运动,.,两球均可视为质点，求：,(1),两球发生碰撞前,A,球速度大小；,图,5,答案,解析,25/51,(2),A,、,B,碰撞过程中系统损失机械能；,答案,解析,解析,A,、,B,碰撞时间极短，可认为,A,、,B,碰撞过,程中系统动量守恒，设向右为正方向，由动量守恒定律：,3,m,v,(3,m,m,),v,1,26/51,(3),A,、,B,碰撞过程中,B,球受到冲量大小,.,答案,解析,解析,以,B,为研究对象，设向右为正方向，由动量定理：,I,m,v,1,0,27/51,变式,3,如图,6,所表示，,LMN,是竖直平面内固定光滑绝缘轨道，,MN,水平且足够长，,LM,下端与,MN,相切,.,质量为,m,带正电小球,B,静止在水平面上，质量为,2,m,带正电小球,A,从,LM,上距水平面高为,h,处由静止释放，在,A,球进入水平轨道之前，因为,A,、,B,两球相距较远，相互作用力可认为是零，,A,球进入水平轨道后，,A,、,B,两球间相互作用视为静电作用，带电小球均可视为质点,.,已知,A,、,B,两球一直没有接触,.,重力加速度为,g,.,求：,(1),A,球刚进入水平轨道速度大小；,图,6,解析,对,A,球下滑过程，据机械能守恒得：,答案,解析,28/51,(2),A,、,B,两球相距最近时，,A,、,B,两球系统电势能,E,p,；,答案,解析,29/51,(3),A,、,B,两球最终速度,v,A,、,v,B,大小,.,答案,解析,解析,当两球相距最近之后，在静电斥力作,用下相互远离，两球距离足够远时，相互作,用力为零，系统势能也为零，速度到达稳定,.,以,A,球刚进入水平轨道速度方向为正方向，,2,m,v,0,2,m,v,A,m,v,B,，,30/51,例,4,如图,7,所表示，,ab,、,ef,是平行固定在水平绝缘桌面上光滑金属导轨，导轨间距为,d,.,在导轨左端,ae,上连有一个阻值为,R,电阻，一质量为,3,m,，长为,d,，电阻为,r,金属棒恰能置于导轨上并和导轨良好接触,.,起初金属棒静止于,MN,位置，,MN,距离,ae,边足够远，整个装置处于方向垂直桌面向下、磁感应强度为,B,匀强磁场中，现有一质量为,m,带电荷量为,q,绝缘小球在桌面上从,O,点,(,O,为导轨上一点,),以与,ef,成,60,角斜向右方射向,ab,，随,后小球直接垂直地打在金属棒中点上，并,和棒粘合在一起,(,设小球与棒之间没有电荷转,移,).,棒运动过程中一直和导轨接触良好，不计,导轨间电场影响，导轨电阻不计,.,求：,命题点三磁场中动量和能量观点应用,能力考点师生共研,图,7,31/51,(1),小球射入磁场时速度,v,0,大小；,解析,小球射入磁场后将做匀速圆周运动，,设圆周运动半径为,r,，其轨迹如图所表示,答案,解析,32/51,(2),电阻,R,上产生热量,Q,R,.,解析,小球和金属棒碰撞过程，以向左为正方向，由动量守恒定律得：,m,v,0,(,m,3,m,),v,金属棒切割磁感线过程中，棒和小球动能转化为电能进而转化成焦耳热：,答案,解析,33/51,变式,4,如图,8,所表示，水平虚线,X,下方区域分布着方向水平、垂直纸,面向里、磁感应强度为,B,匀强磁场，整个空间存在匀强电场,(,图中,未画出,).,质量为,m,、电荷量为,q,小球,P,静止于虚线,X,上方,A,点，在,某一瞬间受到方向竖直向下、大小为,I,冲量作用而做匀速直线运,动,.,在,A,点右下方磁场中有定点,O,，长为,l,绝缘轻绳一端固定于,O,点，另一端连接不带电质量同为,m,小球,Q,，自然下垂，保持轻,绳伸直，向右拉起,Q,，直到绳与竖直方向有一小于,5,夹角，在,P,开始运动同时自由释放,Q,，,Q,抵达,O,点正下方,W,点时速率为,v,0,.,P,、,Q,两小球在,W,点发生相向正碰，碰到电场、磁场消失，两小球黏在一起运动,.,P,、,Q,两小球均视为质点，,P,小球电荷量保持不变，绳不可伸长，不计空气阻力，重力加速度为,g,.,(1),求匀强电场场强,E,大小和,P,进入磁场时速率,v,；,答案,解析,图,8,34/51,解析,设小球,P,所受电场力为,F,1,，则,F,1,qE,在整个空间重力和电场力平衡，有,F,1,mg,由动量定理得,I,m,v,35/51,(2),若绳能承受最大拉力为,F,，要使绳不停，,F,最少为多大？,答案,解析,解析,设,P,、,Q,相向正碰后在,W,点速度为,v,m,，以与,v,0,相反方向为正方向，由动量守恒定律得,m,v,m,v,0,(,m,m,),v,m,此刻轻绳拉力为最大，由牛顿第二定律得,36/51,课时作业,37/51,1.,如图,1,所表示，两根彼此平行放置光滑金属导轨，其水平部分足够长且处于竖直向下匀强磁场中，磁感应强度为,B,.,现将质量为,m,1,导体棒,ab,放置于导轨水平段，将质量为,m,2,导体棒,cd,从导轨圆弧部分距水平段高为,h,位置由静止释放,.,已知导体棒,ab,和,cd,接入电路有效电阻分别为,R,1,和,R,2,，其它部分电阻不计，整个过程中两导体棒与导轨接触良好且未发生碰撞，重力加速度为,g,.,求：,(1),导体棒,ab,、,cd,最终速度大小；,图,1,1,2,3,4,答案,解析,38/51,解析,设导体棒,cd,沿光滑圆弧轨道下滑至水平面时速度为,v,0,，,随即，导体棒,cd,切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生感应电流，导体棒,cd,、,ab,受到安培力作用，其中导体棒,cd,所受安培力为阻力，而导体棒,ab,所受安培力为动力，但系统所受安培力为零；,当导体棒,cd,与导体棒,ab,速度相等时，回路感应电动势为零，回路中无感应电流，今后导体棒,cd,与导体棒,ab,以相同速度匀速运动，以,v,0,方向为正方向，,由动量守恒定律可得：,m,2,v,0,(,m,1,m,2,),v,，,1,2,3,4,39/51,(2),导体棒,ab,所产生热量,.,答案,解析,1,2,3,4,40/51,2.(,湖南怀化质检,),如图,2,所表示，在光滑绝缘水平面上有两个带电小球,A,、,B,，质量分别为,3,m,和,m,，小球,A,带正电,q,，小球,B,带负电,2,q,，开始时两小球相距,s,0,，小球,A,有一个水平向右初速度,v,0,，小球,B,初速度为零，若取初始状态下两小球组成系统电势能为零，试证实：当两小球速度相同时系统电势能最大，并求出该最大值,.,图,2,答案,解析,答案,看法析,1,2,3,4,41/51,解析,因为两小球组成系统合外力为零，设某状态下两小球速度分别为,v,A,和,v,B,，以,v,0,方向为正方向，由动量守恒定律得,3,m,v,0,3,m,v,A,m,v,B,因为系统运动过程中只有电场力做功，所以系统动能与电势能之和守恒，考虑到系统初状态下电势能为零，故该状态下电势能可表示为,联立,两式，得,E,p,6,m,v,A,2,9,m,v,0,v,A,3,m,v,0,2,1,2,3,4,42/51,1,2,3,4,43/51,3.,如图,3,所表示，,“”,型绝缘滑板,(,平面部分足够长,),，质量为,4,m,，距滑板,A,壁为,L,1,B,处放有一质量为,m,、电荷量为,q,大小不计小物体，小物体与板面摩擦不计，整个装置处于场强为,E,、水平向右匀强电场中，初始时刻，滑板与小物体都静止，试求：,(1),释放小物体，第一次与滑板,A,壁碰前,小物体速度,v,1,为多大？,图,3,答案,解析,1,2,3,4,44/51,(2),若小物体与,A,壁碰后相对水平面速度大小为碰前,，碰撞时间极短，则碰撞后滑板速度为多大？,(,均指对地速度,),答案,解析,1,2,3,4,45/51,解析,物体与滑板碰撞前后动量守恒，设物体第一次与滑板碰后速度为,v,1,，滑板速度为,v,，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得,m,v,1,m,v,1,4,m,v,1,2,3,4,46/51,(3),若滑板足够长，小物体从开始运动到第二次碰撞前，电场力做功为多大？,答案,解析,解析,在物体第一次与,A,壁碰后到第二次与,A,壁碰前，物体做匀变速运动，滑板做匀速运动，在这段时间内，二者相对于水平面位移相同,.,对整个过程利用动能定理得：,1,2,3,4,47/51,4.(,山东青岛一模,),如图,4,所表示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径,r,0.5 m,竖直半圆，两导轨间距离,d,0.3 m,，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小,B,1 T,匀强磁场中，两导轨电阻不计,.,有两根长度均为,d,金属棒,ab,、,cd,，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒,ab,、,cd,质量分别为,m,1,0.2 kg,、,m,2,0.1 kg,，电阻分,别为,R,1,0.1,、,R,2,0.2.,现让,ab,棒以,v,0,10 m,/s,初速度开始水平向右运动，,cd,棒,进入圆轨道,后，恰好能经过,轨道最高点,PP,，,cd,棒进入圆轨,道前两棒未相碰，重力加速度,g,10 m/s,2,，求：,(1),ab,棒开始向右运动时,cd,棒加速度,a,0,；,图,4,答案,30 m,/s,2,答案,解析,1,2,3,4,48/51,解析,ab,棒开始向右运动时，设回路中电流为,I,，有,E,Bd,v,0,BId,m,2,a,0,解得：,a,0,30 m/s,2,1,2,3,4,49/51,(2),cd,棒刚进入半圆轨道时,ab,棒速度大小,v,1,；,答案,7.5 m/,s,答案,解析,解析,设,cd,棒刚进入半圆轨道时速度为,v,2,，系统动量定恒，有,m,1,v,0,m,1,v,1,m,2,v,2,解得：,v,1,7.5 m/s,1,2,3,4,50/51,(3),cd,棒进入半圆轨道前,ab,棒克服安培力做功,W,.,答案,4.375 J,答案,解析,解得：,W,4.375 J.,1,2,3,4,51/51,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
