专题强化2.6　动量定理在电磁感应中的应用 学案（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修二素养提升学案 第二章 电磁感应 专题强化2.6　动量定理在电磁感应中的应用 【专题解读】 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，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. （1）单棒＋水平导轨 情境示例1 水平放置的平行光滑导轨，间距为L，左侧接有电阻R，导体棒初速度为v0，质量为m，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计，从开始运动至停下来 求电荷量q －BLΔt＝0－mv0，q＝Δt，联立解得q＝ 求位移x －Δt＝0－mv0，x＝Δt＝ 应用技巧 初、末速度已知的变加速运动，在用动量定理列出的式子中q＝Δt，x＝Δt；若已知q或x也可求末速度或初速度 （2）单棒＋倾斜导轨 情境示例2 间距为L的光滑平行导轨倾斜放置，倾角为θ，由静止释放质量为m、接入电路的阻值为R的导体棒，当通过横截面的电荷量为q或下滑位移为x时，速度达到v 求运动时间 －BLΔt＋mgsinθ·Δt＝mv－0，q＝Δt，－Δt＋mgsinθ·Δt＝mv－0，x＝Δt 应用技巧 用动量定理求时间需有其他恒力参与.若已知运动时间，也可求q、x、v中的任一个物理量 【典例剖析】 【典例】.[ 2023北京]如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出.线框的边长小于磁场宽度.下列说法正确的是（　D　） A.线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B.线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C.线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D.线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 解析 线框进入磁场→线框右侧切割磁感线电流方向为逆时针方向，A错 线框进、出磁场的过程中，F安为阻力→v↓→F安↓→线框进、出磁场的过程均为加速度减小的减速运动，B错 线框进、出磁场的两过程中ΔΦ相同，q相同，D对 安培力的冲量I安＝Bl·ΔtI安＝Blq 线框进入磁场瞬间速度为v1，完全进入磁场速度为v2 线框离开磁场瞬间速度为v3 v1＋v2＞v2＋v3且v1－v2＝v2－v3，则Q1＞Q2，C错 一题多解　由楞次定律可知线框进磁场的过程中电流方向为逆时针方向，出磁场的过程中电流方向为顺时针方向，A错；对线框进行受力分析，线框在进、出磁场时会受到安培力的作用，安培力均为阻力，线框全部在磁场中时不受安培力的作用，故线框在进、出磁场的过程中会做减速运动，全部在磁场的过程中做匀速运动，又F安＝BIl，I＝，E＝Blv，则F安＝，故线框进、出磁场的过程中所受安培力在减小，做加速度减小的减速运动，B错；Q＝·l＝，且结合B项的分析可知＞，故线框在进磁场的过程中产生的热量大于在出磁场的过程中产生的热量，C错；结合公式q＝Δt、＝、＝Bl可得q＝，又线框进、出磁场过程中的位移Δt均为线框边长l，故线框进、出磁场过程中通过导线横截面的电荷量相等，D对. 【典例2】.[2023新课标]一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上.宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图（a）所示. （1）使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场.运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小. （2）在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1＝2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图（b）所示.让金属框以与（1）中相同的初速度向右运动，进入磁场.运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好.求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量. 答案　（1）　（2） 解析　（1）设金属框的初速度大小为v0，则金属 ... ...