電磁感應“單桿與負載”常見模型分析

［摘 要］“單桿與負載”模型作為單桿模型的一種延伸，融入了電阻、電源、電容等元素，相較于基礎模型，其難度有較大提升。學生在解 題時常常感到無從下手。基于此，文章結合實際問題，對單桿含阻、單桿含源、單桿含容這三類常見“單桿與負載”模型及其解題策略進行了總結分析，旨在提高學生解答相關問題的效率。

［關鍵詞］電磁感應；單桿與負載；常見模型

［中圖分類號］" " G633.7" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2025）05-0049-03

電磁感應作為高中物理的重要組成部分，是高考的必考內容。其中，單桿切割磁感線作為基礎模型，特別受到命題者的青睞。隨著題目形式的不斷變化，傳統單桿模型中逐漸融入了電阻、電源、電容等元素，使得解題涉及更多知識點，難度也隨之有了較大的提升。然而，學生在解答此類問題時得分率并不高。因此，本文結合實際問題，對包含電阻、電源、電容三類元素的基礎模型、常見命題情境與解題策略進行了分析。

一、單桿含阻模型

單桿含阻模型作為一類常見模型，在考試中十分常見。根據桿的狀態，可將模型分為桿受外力和桿存在初速度兩類，如圖1、圖2所示。其中，桿的運動狀態及受力情況是考查的重點。

二、單桿含源模型

評析：本題主要考查含源模型中金屬桿的運動狀態。解題的難點在于準確判斷安培力、電動勢的方向及大小，并結合受力分析進行求解。解題時，首先應明確題目給出的所有物理量，分析金屬桿的初始受力情況。要考慮電源產生的電流使金屬桿受到安培力的作用，同時金屬桿還受到重力和導軌的支持力。接著，可將電源、金屬桿、導軌視為一個閉合電路，利用安培力公式、牛頓第二定律等來計算 安培力的大小及金屬桿的加速度。若要分析金屬桿在不同時間或位置的運動狀態，則需靈活運用相關物理公式進行綜合分析。

三、單桿含容模型

評析：在解答含容問題時，首先需明確初始狀態及題目給出的所有物理量，然后仔細分析金屬桿的初始受力情況，包括受到的重力、支持力、安培力等。其次，應將金屬桿、導軌和電容器視為一個電路，明確電源，分析電流的流向和電容器的充放電狀態。最后，根據電路和受力情況，運用法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律等進行解題。

評析：本題為不受外力的導體棒加電容器模型，其難點在于如何準確判斷導體棒的運動狀態，并考慮導體棒產生的反電動勢，這一因素會導致定值電阻上的焦耳熱大于導體棒本身產生的焦耳熱。同時，在解題過程中，還需密切關注電阻的存在，并靈活運用串并聯電路的知識進行計算。

本文總結了含阻、含源、含容這三類以單桿為基礎的電磁感應模型，全面分析了這些模型的常見命題形式和基礎性質。然而，由于考試命題情境的不斷變化，學生需要在掌握基礎知識的基礎上，不斷提升自己的解題能力和應變能力。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 吳曉明，萬鵬，鮑習中.深度學習視角下電磁感應現象中的單桿問題[J].物理教學探討，2024，42（2）：12-13，17.

[2]" 郝井輝.電磁感應中“單桿”模型問題歸類例析[J].高中數理化，2023（24）：11-12.

[3]" 王金兵.關于電磁感應“單棒帶電源”問題的探討[J].物理教師，2023，44（11）：89-93.

（責任編輯" " 黃春香）