电磁感应中的动力学、能量和动量问题 专项训练 -2026届高考物理二轮复习备考
电磁感应中的动力学、能量和动量问题
突破点一 电磁感应中的动力学问题
1.理解电磁感应过程中导体的两种状态
状态 | 特征 | 方法 |
平衡态 | 加速度为零 | 利用平衡条件列式解答 |
非平衡态 | 加速度不为零 | 利用牛顿第二定律结合运动学公式解答 |
2.抓住“两个研究对象”“四步分析”
3.关注两个“桥梁”：联系力学对象与电学对象的“桥梁”——感应电流I、切割速度v。
4.电磁感应中的“单杆＋轨道”模型
类型 | 拉力恒定（含电阻） | 拉力恒定（含电容器） |
示 意 图 |
轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 |
轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 |
力 学 观 点 | 开始时a＝ | 开始时a＝ |
图像观点 |
|
|
能量观点 | F做的功一部分转化为杆的动能，一部分产生电热：WF＝Q＋ | F做的功一部分转化为动能，一部分转化为电场能：WF＝ |
突破点二 电磁感应中的能量问题
1.电磁感应过程中的能量转化
2.求解焦耳热Q的三种方法
焦耳定律 | Q＝I2Rt，电流、电阻都不变时适用 |
功能关系 | Q＝W克服安培力，任意情况都适用 |
能量转化 | Q＝ΔE其他能的减少量，任意情况都适用 |
突破点三 电磁感应中的动量问题
- 在电磁感应过程中，导体棒或金属框在安培力作用下做非匀变速直线运动时，当题目中涉及速度v、电荷量q、运动时间t、运动位移x时应用动量定理求解比较方便快捷。
；
（
=q为通过电路的电荷量）
- 在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系统内力，如果双金属棒系统受到的合外力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定律解题往往比较方便。
- 电磁感应中的“双杆＋轨道”模型
类型 | 光滑平行导轨 | 光滑不等距导轨 | |
示意图 |
两金属杆的质量分别为m1、m2，电阻分别为r1、r2，导轨间距为L，其他电阻忽略不计 |
两金属杆的质量分别为m1、m2，电阻分别为r1、r2，导轨间距为L，其他电阻忽略不计 |
两金属杆的质量分别为m1、m2，电阻分别为r1、r2，导轨间距L1＝2L2，其他电阻忽略不计 |
力学 观点 | 开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动 | 杆MN做加速度逐渐减小的减速运动，杆PQ做加速度逐渐减小的加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度做匀速运动 | 杆MN做加速度逐渐减小的减速运动，杆PQ做加速度逐渐减小的加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比vMN∶vPQ＝1∶2 |
动量观点 | 系统动量不守恒 | 系统动量守恒 | |
能量 观点 | 外力做的功＝金属杆1增加的动能＋金属杆2增加的动能＋焦耳热 | 杆MN动能的减少量＝杆PQ动能的增加量＋焦耳热 | |
强化训练：
一、单选题
1．如图所示，长为
、宽为
的矩形金属线框
静止在光滑绝缘水平面上，金属线框的质量为
、电阻为
，水平面上两个边长均为的正方形区域
、
内分别有垂直于纸面向外的匀强磁场I、II，两磁场的磁感应强度大小相等，
、
边之间的距离也为，现给金属线框一个水平向右、大小为
的初速度，结果线框刚好能通过两个磁场，线框运动过程中，
边始终与
平行，线框
、
边始终在磁场外，则下列判断正确的是（ ）
A．线框边通过磁场I时，边中的电流方向从
到
B．线框边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为
C．线框通过磁场I与通过磁场II线框中产生的焦耳热相等
D．若线框的初速度为
，则线框通过两个磁场后的速度小于