高考物理复习第三部分40个热点补救练24动量和能量观点在电学中的应用.DOCX

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1、24.动量和能量观点在电学中的应用1.(2021广东四校联考)如图1所示，质量为m的“匚”型金属导轨abcd，静止放在足够大的光滑水平面上，导轨的宽为L，长为2L，cd部分的电阻为R，bc和ad部分电阻不计，P、P分别为bc和ad的中点，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场(未画出，范围足够大)中。一质量为m、长为L、电阻为R的金属棒MN以速度v从ab端滑上导轨，并最终在PP处与导轨相对静止。已知金属棒和导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，整个过程金属棒和导轨接触良好。求：图1(1)MN刚滑上导轨时，金属导轨的加速度a的大小；(2)整个过程金属棒上产生的焦耳热Q；(3)金属棒

2、从滑上导轨到刚与导轨相对静止所经历的时间t。答案(1)g(2)mv2mgL(3)解析(1)根据电磁感应定律可知，金属棒刚滑上导轨时，产生的电动势为EBLv根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流为I对金属导轨ILBmgma解得金属导轨的加速度大小ag。(2)设金属棒和导轨相对静止时的共同速度为vt，由动量守恒定律可知mv2mvt根据能量守恒定律2QmgLmv22mv联立解得Qmv2mgL。(3)以金属棒为研究对象，由动量定理可得I安Ifmvtmv摩擦力的冲量Ifmgt安培力的冲量I安BLt又有磁通量的变化量为BL2联立解得t。2.(20211月福建省新高考适应性考试，15)如图2所示，光滑绝缘水平

3、桌面位于以ab、cd为边界的匀强电场中，电场方向垂直边界向右。两小球A和B放置在水平桌面上，其位置连线与电场方向平行。两小球质量均为m，A带电荷量为q(q0)，B不带电。初始时小球A距ab边界的距离为L，两小球间的距离也为L。已知电场区域两个边界ab、cd间的距离为10L，电场强度大小为E。现释放小球A，A在电场力作用下沿直线加速运动，与小球B发生弹性碰撞。两小球碰撞时没有电荷转移，碰撞的时间极短。求：图2(1)两小球发生第一次碰撞后，B获得的动量大小；(2)两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，A、B间的最大距离；(3)当小球B离开电场区域时，A在电场中的位置。答案(1)(2)L(3)距cd

4、边界的距离为L解析(1)设小球A的加速度为a，与小球B第一次碰前速度为v0，根据牛顿运动定律和运动学公式，有qEmav2aL设碰撞后A、B的速度大小分别为vA1、vB1，由动量守恒和能量守恒，有mv0mvA1mvB1mvmvmv联立式，得vA10，vB1v0小球B获得的动量大小为pB1mvB1(2)设A、B两个小球发生第一次碰撞后经时间t两者速度相同，此时两小球相距最大距离为sm，根据运动学公式，有atvB1smvB1tat2由式得smL(3)设A、B两小球第一次碰撞后，经时间t1发生第二次碰撞，有atvB1t1由式得t1设A、B两小球第二次碰撞前后的速度分别为vA20、vB20、vA2、vB2，有vA20at12v0，vB20v0由动量守恒定律和能量守恒定律，有mvA20mvB20mvA2mvB2mvmvmvmv由式可得vA2v0，vB22v0在t1时间内，A、B小球的位移均为s1v0t14L可知A与B第二次碰撞位置距电场cd边界的距离为s210LLLs14L假设经时间t2发生第三次碰撞，由运动学规律，得v0t2at2v0t2得t2，由于2v0t28Ls24L故两小球不会发生第三次碰撞设两小球第二次碰后B经时间t3离开电场，则s2vB2t3在t3时间内，A的位移为sA2vA2t3at由式得 sA23L即B离开电场时，A距cd边界的距离为sAs2sA2L