专题强化训练二 动力学、能量、电路、动量在电磁感应的应用（杆+导轨”模型）-2022-2023学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

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专题强化训练二：动力学、能量、电路、动量在电磁感应的应用（杆+导轨”模
型）
一：电磁感应中的能量守恒问题的分析方法
1．等效电路的分析：将产生感应电动势的那部分电路等效为电源，画出等效电路图，分析内外
电路结构，应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质等知识进行分析．
2．电磁感应现象中涉及收尾速度问题时的动态分析：
周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态．
3．能量转化与守恒的分析：电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化．
如图金属棒 ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功转化为电路中
的电能，最终在 R上转化为焦耳热；另一部分转化为金属棒的动能．若导轨足够长，棒最终达到稳
定状态匀速运动时，重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转化为电路中的电能．
二：电磁感应中的力学问题的分析方法
1．理解电磁感应问题中的两个研究对象及其之间的相互制约关系
2．理解力和运动的动态关系
3．解决电磁感应现象中的力学问题的思路
(1)对电学对象要画好必要的等效电路图．
(2)对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图．
(3)电磁感应中切割磁感线的导体要运动，产生的感应电流又要受到安培力的作用．在安培力作
用下，导体的运动状态发生变化，这就可能需要应用牛顿运动定律．
4．解决电磁感应现象中的力学问题的基本步骤
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；
(2)求回路中的电流；
(3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)；
(4)列动力学方程或平衡方程求解．
三：电磁感应中的“杆+导轨”模型
常
见
类
型
单杆水平式(导轨光
滑)
设运动过程中某时刻
棒的速度为 v,加速度
为a= -
,a,v 同向,随v的增
加,a 减小,当a=0 时,v
最大,I= 恒定
单杆倾斜式(导轨光滑)
杆释放后下滑,开始时 a=gsin α,速
度v↑→E=BLv↑→I=
↑→F=BIL↑→a↓,当F=mgsin α
时,a=0,v 最大
双杆切割式(导轨光滑)
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,以相等的速度匀速运动.
对系统动量守恒,对其中某杆适
用动量定理
光滑不等距导轨
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
含“源”水平光滑导轨(v0=0)
S闭合,ab 杆受安培力 F= ,此
时a= ,速度 v↑ E⇒感
=BLv↑ I↓ F=BIL↓⇒ ⇒ ⇒加速度 a↓,
含“容”水平光滑导轨(v0=0)
拉力 F恒定,开始时 a= ,速度
v↑ E=BLv↑,⇒经过 Δt 速度为
v+Δv,此时 E′=BL(v+Δv),电容器增
加的电荷量 ΔQ=CΔU=C(E′-
专题强化训练二 动力学、能量、电路、动量在电磁感应的应用（杆+导轨”模型）-2022-2023学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）.docx

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