2021高考物理一轮复习专题强化八电磁感应中的动量问题学案新人教版

-1-专题强化八专题强化八电磁感应中的动量问题电磁感应中的动量问题电磁感应中的动量问题，是导体切割磁感线运动过程中力、能、电、动量的综合应用，此类问题是高考命题的趋势。主要类型有：用动量定理解决电磁感应问题，用动量守恒定律解决电磁感应问题。一、用动量定理解决电磁感应问题导体棒或金属框在感应电流所引起的安培力作用下做非匀变速直线运动时，安培力的冲量为：I安＝BILt＝BLq，通过导体棒或金属框的电荷量为：q＝IΔt＝ER总Δt＝nΔΦΔtR总Δt＝nΔΦR总，磁通量变化量：ΔΦ＝BΔS＝BLx。如果安培力是导体棒或金属框受到的合外力，则I安＝mv2－mv1。当题目中涉及速度v、电荷量q、运动时间t、运动位移x时常用动量定理求解更方便。例1(2019·浙江质检)如图甲所示，绝缘水平面上有一间距L＝1m的金属U形导轨，导轨右侧接一阻值R＝3Ω的电阻。在U形导轨中间虚线范围内存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场的宽度d＝1m，磁感应强度大小B＝0.5T。现有一质量为m＝0.1kg，电阻r＝2Ω、长为L＝1m的导体棒MN以一定的初速度v0从导轨的左端开始向右运动，穿过磁场的过程中，线圈中的感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ＝0.3，导轨电阻不计，则导体棒MN穿过磁场的过程中，求：(1)MN刚进入磁场时的初速度大小；(2)电阻R产生的焦耳热；(3)导体棒通过磁场的时间。[解析]本题考查电磁感应中的动力学问题和功能关系。(1)由题图乙可知，MN刚进入磁场时的电流I1＝0.5A，根据闭合电路欧姆定律得I1＝ER＋r，根据法拉第电磁感应定律得E＝BLv0，联立解得v0＝I1R＋rBL＝5m/s。(2)导体棒通过磁场过程，由动能定理得－μmgd－W安＝12mv2－12mv20，