高中物理备考-电磁感应与动量综合题的题型归类分析

高中物理备考-电磁感应与动量综合题的题型归类分析 力学中“动量”内容，与电磁学中“电磁感应”内容均是重要内容，置入必考模块，两者结合似乎是一种必然。这几年理综考卷，特别是新高考卷，已经充分地体现了这一点。 新教学大纲的公布无疑对今后的教学和备考指明了方向。电磁感应与动量的综合题，以新大纲为指向的教学和备考，不仅不能回避，而且要“特别”重视。另外，新大纲要求动量考查限定在一维内，电磁感应中导体棒运动类试题，多半也是把导体棒限定在一维轨道上，这一特征决定了电磁感应与动量综合题应当高度重视。 一、动量定理与电磁感应结合试题 动量定理内容是物体所受外力总冲量等于动量改变量,即I=△p。冲量是力对时间的积累,对于变力,如果获知对某段时间△t的平均作用力为,那么这个力的冲量I= △t。 设想在某一回路中,一部分导体在运动中受到安培力作用,且安培力F为变力,即有=BL(为电流对时间的平均值)。那么,此安培力的冲量I= BL△t= BLq。(未特别指明处，下文冲量用I表示,电流用表示。 依据电流的定义,公式=的研究对象是通电导体的某一截面,且这个电流正是对时间的平均值，变形后可以得q=△t。这个关系式具有一般性,亦即无论流经导体的电流是恒定的还是变化的,只要电流用这段时间内的平均值代入,该式都适用。 对某一由电磁感应形成的电流回路来说，根据法拉第电磁感应定律E=,该感应电动势也是对其时间的平均值,再由=(R为回路中的总电阻)可以得到I=,继而得到q= 。那么,回路中某通电导体受到的安培力在△t内的冲量I=BL。若B不变,还可以得到I=，是导体运动的距离。 以上关系可用图1表示。就图1的使用，计算题作答时，需要循序渐进地选用公式，注意答题规范；解答选择题时，需要快速选出最佳公式进行定性分析或定量计算。由于版面限制，下文除例4外，其他所有举例分析不完全按答题规范给出解析，有些解析甚至把图1有关式子作为已知公式直接选用。 1.用动量定理与电量架桥梁———含容电路题型 [例1]光滑U形金属框架宽为L,足够长,水平放置并固定在磁感应强度为B的勻强磁场中,磁场方向竖直向下。在其上放一质量为m的金属棒ab,且与边框垂直。左端连接有一电容为C的电容器,现给棒一个初速Vo，使棒始终垂直框架并治框架运动,如图2所示。求导体棒的最终速度。 [解析]当金属棒ab做切割磁感线运动时，要产生感应电动势,电容器C将被充电,ab棒中有充电电流存在,则ab 棒受到安培力的作用而减速,当ab棒以稳定速度v匀速运动时,有BLv=U,U=。而对导体棒ab利用动量定理可得一BLq= mv-mv0。综上可求得 【考前预测】电容器是重要的电学元件，旧大纲常常置入恒定电路之中，综合考查电容器、闭合电路乃至动力学知识。新大纲进入第二年，电容器与电磁感应综合，能够综合考查电容器、电路、电磁感应和动量定理等知识，试题难度可控，知识覆盖面广，是命制综合性试题的最佳素材之一。因此，备考中不能不重视此类题型。 2.用动量定理找速度关系 题型A：双棒模型 情景1：双棒长度不等———用动量定理确定双棒速度 [例2]如图3所示,abcd和a'b'c'd'为水平放置的光滑平行导轨,区域内充满方向竖直向上的勻强磁场。ab、a'b'间的宽度是cd、c'd'间宽度的2倍。设导轨足够长，导体棒ef的质量是棒gh的质量的2倍。现给导体棒ef一个初速度Vo,使其治导轨向右运动,当两棒的速度稳定时，两棒的速度分别是多少 [解析]导体棒ef向右切割磁感线运动,产生感应电动势,回路中产生感应电流，受到向左的安培力而减速运动，棒gh受到向右的安培力而加速运动，当回路中的感应电流为零，安培力等于0时,两棒的速度达到稳定。 设导体棒ef的速度减小到v1,导体棒gh的速度增大到v2,cd、c'd'间宽度为L,根据回路感应电流为0知回路磁通量不变,即有B·2Lv1-B·Lv2=0,即V2=2v1 ; ... ...