《【临门一脚】高考物理三轮冲刺过关》预测16 导体棒在导轨上运动问题 （原卷版）

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2021 年高考物理【临门一脚】（全国通用）
预测 16 导体棒在导轨上运动问题
概率预测 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
题型预测 选择题☆ ☆ ☆ ☆ 计算题☆
考向预测
考查集中在楞次定律，法拉第电磁感定律的应用，电磁感应中的图象问
题、电路问题、动力学和能量问题，题型以选择题为主；计算题常以
“导体棒”切割磁感线为背景，还可能会涉及动量的问题。
1．常见单杆情景及解题思路
常见情景(导轨和杆电阻不
计，以水平光滑导轨为例)
过程分析 三大观点的应用
单杆阻尼式
设运动过程中某时刻的速度为
v，加速度为 a，a＝，a、v反
向 ， 导 体 棒 做 减 速 运
动，v↓⇒a↓，当 a＝0时，v＝
0，导体棒做加速度减小的减
速运动，最终静止
动力学观点：分析加速度
能量观点：动能转化为焦
耳热
动量观点：分析导体棒的
位移、通过导体棒的电荷
量和时间
单杆发电式(v0＝0)
设运动过程中某时刻棒的速度
为v，加速度为 a＝－，F恒定
时 ， a、v同 向 ， 随 v的 增
加，a减小，当 a＝0时，v最
大，vm＝；a恒定时，F＝＋
ma，F与t为一次函数关系
动力学观点：分析最大加
速度、最大速度
能量观点：力 F做的功等
于导体棒的动能与回路中
焦耳热之和
动量观点：分析导体棒的
位移、通过导体棒的电荷
量
含“源”电动式(v0＝0) 开关 S闭合，ab 棒受到的安培
力F＝，此时 a＝，速度 v↑⇒E
感＝BLv↑⇒I↓⇒F＝BIL↓⇒加 速
度a↓，当 E感＝E时，v最大，
且vm＝
动力学观点：分析最大加
速度、最大速度
能量观点：消耗的电能转
化为动能与回路中的焦耳
热
动量观点：分析导体棒的
位移、通过导体棒的电荷
量
含“容”无外力充电式 充 电 电 流 减 小 ， 安 培 力 减 能量观点：动能转化为电
1
小，a减小，当 a＝0时，导体
棒匀速直线运动 场能(忽略电阻)
含“容”有外力充电式
(v0＝0) 电 容 器 持 续 充 电 F－BIL ＝
ma ，I＝ ， ΔQ＝CΔU＝
CBLΔv，a＝，得 I恒定，a恒
定，导体棒做匀加速直线运动
动力学观点：求导体棒的
加速度 a＝
1．常见双杆情景及解题思路
常见情景(以水平光滑
导轨为例)
过程分析 三大观点的应用
双杆切割式 杆MN 做变减速运动，杆 PQ
做变加速运动，稳定时，两
杆的加速度均为零，以相同
的速度匀速运动．对系统动
量守恒，对其中某杆适用动
量定理
动力学观点：求加速度
能量观点：求焦耳热
动量观点：整体动量守恒求
末速度，单杆动量定理求冲
量、电荷量
不等距导轨 杆MN 做变减速运动，杆 PQ
做变加速运动，稳定时，两
杆的加速度均为零，两杆以
不同的速度做匀速运动，所
围的面积不变．v1L1＝v2L2
动力学观点：求加速度
能量观点：求焦耳热
动量观点：动量不守恒，可
分别用动量定理联立末速度
关系求末速度
双杆切割式
aPQ 减小，aMN 增大，当 aPQ＝
aMN 时二者一起匀加速运动，
存在稳定的速度差
动力学观点：分别隔离两导
体棒， F－＝mPQa＝mMNa，
求加速度
1、在电磁感应中，动量定理应用于单杆切割磁感线运动，可求解变力的时间、速度、位移和电荷
量．
①求电荷量或速度：BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt.
②求位移：－＝0－mv0，即－＝0－mv0.
③求时间：(i)－BLΔt＋F其他 Δt＝mv2－mv1
即－BLq＋F其他·Δt＝mv2－mv1
已知电荷量 q，F其他为恒力，可求出变加速运动的时间．
(ii)＋F其他·Δt＝mv2－mv1，Δt＝x.
若已知位移 x，F其他为恒力，也可求出变加速运动的时间．
2.对于不在同一平面上运动的双杆问题，动量守恒定律不适用，可以用对应的牛顿运动定
2
律、能量观点、动量定理进行解决．
1．（2019·全国高考真题）(多选)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为 θ，
导轨电阻忽略不计．虚线 ab、cd 均与导轨垂直，在 ab 与cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面的
匀强磁场．将两根相同的导体棒 PQ、MN 先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂
直且接触良好．已知 PQ 进入磁场开始计时，到 MN 离开磁场区域为止，流过 PQ 的电流随时间变
化的图像可能正确的是
A．B．
C．D．
2．（2020·江苏高考真题）如图所示，电阻为 的正方形单匝线圈 的边长为 ， 边
与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为 。在水平拉力作用下，
线圈以 的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：
(1)感应电动势的大小 E；
(2)所受拉力的大小 F；
3
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