2020高考物理大一轮复习 专题强化 动力学、动量和能量观点在电学中的应用讲义（含解析）教科版

专题强化十三 动力学、动量和能量观点在电学中的应用

专题解读

1.本专题是力学三大观点在电学中的综合应

用，高考对本专题将作为计算题压轴题的形式命题.

2.学好本专题，可以帮助同学们应用力学三大观点分析带电粒子在电场和磁场中的碰撞问题、电磁感应中的动量和能量问题，提高分析和解决综合问题的能力.

3.用到的知识、规律和方法有：电场的性质、磁场对电荷的作用、电磁感应的相关知识以及力学三大观点.

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命题点一 电磁感应中动量和能量观点的应用

1.应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量.如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题.

2.在相互平行的水平轨道间的双导体棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒，解决此类问题往往要应用动量守恒定律.

类型1 动量定理和功能关系的应用

例

2

1 (2018·四川省凉山州三模)如图1所示，

光滑平行足够长的金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨范围内存在磁场，其磁感应强度大小为B，方向竖直向下，导轨一端连接阻值为R的电阻.在导轨上垂直导轨放一长度等于导轨间距L、质量为m的金属棒，其电阻为r.金属棒与金属导轨接触良好.金属棒在水平向右的恒力

F作用下从静止开始运动，经过时间t后开始匀速运动，金属导轨的电阻不计.求：

图1

(1)金属棒匀速运动时回路中电流大小；

(2)金属棒匀速运动的速度大小以及在时间t内通过回路的电荷量. (3)若在时间t内金属棒移动的位移为x，求电阻R上产生的热量. 答案 见解析

解析 (1)由安培力公式：F＝BImL，解得Im＝ (2)根据闭合电路的欧姆定律得：Im＝

FBLBLvFR＋r，解得：v＝ R＋rB2L2

3

通过回路的电荷量q＝I·t 由动量定理得F·t－BIL·t＝mv 解得：q＝－

FtmFR＋r

BLB3L3

12

(3)力F做功增加金属棒的动能和回路内能，则Fx＝Q＋mv

2

RQR＝Q

R＋rmF2R＋r解得：QR＝[Fx－44

2BL2

]RR＋r.

变式

1 (多选)(2018·广东省佛山市质检一)如

图2，水平固定放置的足够长的光滑平行导轨，电阻不计，间距为L，左端连接的电源电动势为E，内阻为r，质量为m的金属杆垂直静放在导轨上，金属杆处于导轨间部分的电阻为R.整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，闭合开关，金属杆沿导轨

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