电磁感应“单杆与负载”常见模型分析

［摘 要］“单杆与负载”模型作为单杆模型的一种延伸，融入了电阻、电源、电容等元素，相较于基础模型，其难度有较大提升。学生在解 题时常常感到无从下手。基于此，文章结合实际问题，对单杆含阻、单杆含源、单杆含容这三类常见“单杆与负载”模型及其解题策略进行了总结分析，旨在提高学生解答相关问题的效率。

［关键词］电磁感应；单杆与负载；常见模型

［中图分类号］    G633.7                ［文献标识码］    A                ［文章编号］    1674-6058（2025）05-0049-03

电磁感应作为高中物理的重要组成部分，是高考的必考内容。其中，单杆切割磁感线作为基础模型，特别受到命题者的青睐。随着题目形式的不断变化，传统单杆模型中逐渐融入了电阻、电源、电容等元素，使得解题涉及更多知识点，难度也随之有了较大的提升。然而，学生在解答此类问题时得分率并不高。因此，本文结合实际问题，对包含电阻、电源、电容三类元素的基础模型、常见命题情境与解题策略进行了分析。

一、单杆含阻模型

单杆含阻模型作为一类常见模型，在考试中十分常见。根据杆的状态，可将模型分为杆受外力和杆存在初速度两类，如图1、图2所示。其中，杆的运动状态及受力情况是考查的重点。

二、单杆含源模型

评析：本题主要考查含源模型中金属杆的运动状态。解题的难点在于准确判断安培力、电动势的方向及大小，并结合受力分析进行求解。解题时，首先应明确题目给出的所有物理量，分析金属杆的初始受力情况。要考虑电源产生的电流使金属杆受到安培力的作用，同时金属杆还受到重力和导轨的支持力。接着，可将电源、金属杆、导轨视为一个闭合电路，利用安培力公式、牛顿第二定律等来计算 安培力的大小及金属杆的加速度。若要分析金属杆在不同时间或位置的运动状态，则需灵活运用相关物理公式进行综合分析。

三、单杆含容模型

评析：在解答含容问题时，首先需明确初始状态及题目给出的所有物理量，然后仔细分析金属杆的初始受力情况，包括受到的重力、支持力、安培力等。其次，应将金属杆、导轨和电容器视为一个电路，明确电源，分析电流的流向和电容器的充放电状态。最后，根据电路和受力情况，运用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律等进行解题。

评析：本题为不受外力的导体棒加电容器模型，其难点在于如何准确判断导体棒的运动状态，并考虑导体棒产生的反电动势，这一因素会导致定值电阻上的焦耳热大于导体棒本身产生的焦耳热。同时，在解题过程中，还需密切关注电阻的存在，并灵活运用串并联电路的知识进行计算。

本文总结了含阻、含源、含容这三类以单杆为基础的电磁感应模型，全面分析了这些模型的常见命题形式和基础性质。然而，由于考试命题情境的不断变化，学生需要在掌握基础知识的基础上，不断提升自己的解题能力和应变能力。

［   参   考   文   献   ］

[1]  吴晓明，万鹏，鲍习中.深度学习视角下电磁感应现象中的单杆问题[J].物理教学探讨，2024，42（2）：12-13，17.

[2]  郝井辉.电磁感应中“单杆”模型问题归类例析[J].高中数理化，2023（24）：11-12.

[3]  王金兵.关于电磁感应“单棒带电源”问题的探讨[J].物理教师，2023，44（11）：89-93.

（责任编辑    黄春香）