高考物理中,刷新動量定理與電磁感應結合的題,升級思維必備

2020-12-06 超超July

高中物理#37度物理#寶寶,你好呀!今天這個題帶來的思考,我猜你一定會狠狠刷新動量定理,它可以如此簡化並升級思維,並且這麼好用,還是在電磁感應中。那就開始吧!

電磁感應

如圖所示,在光滑的水平面上,有豎直向下的勻強磁場,分布在寬度為L的區域裡。現有一邊長為a(a<L)的正方形閉合線圈剛好能穿過磁場,則線圈在滑近磁場過程中產生的熱量Q1與滑出磁場過程中產生的熱量Q2之比為( )

A:1:1 B:2:1

C:3:1 D:4:1

分析:

(1)運動過程:線圈的邊長a小於磁場的寬度L,所以線圈會減速進入磁場,然後勻速一段(線圈完全在磁場中時),再減速出磁場。

電磁感應、動量定理,運動過程分析

(2)問題是讓求線圈進出磁場過程中的熱量比,那由於此時線圈在做減速運動,所以切割產生的電動勢是變化的,無法用公式

1

所以考慮用能量守恆定律,並設線圈進入磁場時的速度為V0,完全進入磁場時的速度為V1,由題意知線圈剛好出磁場,即剛好完全出磁場時的速度為0(出磁場的V3)。

觀察發現,要求Q1:Q2,只需要找到V1、V2、V3之間的關係即可。那從哪個方向建立等式關係呢?

通過觀察發現線圈進出磁場的位移相,所以可以考慮動量定理

電動勢、電流
安培力
安培力結論
熱量表達式

線圈進入磁場的過程中,對cd邊由動量定理

動量定理

接下來由於整個線圈都在磁場中,所以線圈圍住的磁通量在這一過程中不變,所以線圈中總的電動勢為0.或者理解為,ab棒與cd棒時刻產生的電動勢大小相等,方向相反,所以整個線圈總電動勢為0,總電流為0,線圈所受安培力為0,從而在這一過程中做勻速直線運動。

線圈出磁場的過程,對ab邊由動量定理

動量定理
結論
結果

解答過程:

設線圈進入磁場時的速度為V0,完全進入磁場時的速度為V1,由題意知線圈剛好出磁場,即剛好完全出磁場時的速度為0。

總結,解決本題需具備的知識:

高考物理,動量與衝量,動量守恆定律,勻變速直線運動這樣一起用

高考物理中,動量守恆定律、能量守恆定律這樣用,思維升級了

機械能守恆定律、彈性勢能、動量守恆定律,用一題來徹底搞定

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