電磁感應中的三類重要問題及其求解策略

陳寶友 王立民

《電磁感應》一章在物理學中的地位非常重要，這里不但有電磁感應過程中感應電流大小和方向的判定及計算，更有力學知識在電磁感應中的綜合應用問題.而在這些綜合問題中，往往需要運用牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律、功能關系、動能定理及能量守恒定律，并結合閉合電路的計算等物理規律及基本方法進行，而上述規律及方法又都是中學物理學的重點所在，是歷年高考的熱點和重點.在2023年高考中，湖南省物理試題及新課標理科綜合卷均考查了這一知識，故考生必須引起足夠的重視．

一、動量觀點在電磁感應問題中的運用

我們知道，應用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量，正因為如此，所以在求解電磁感應有關問題時，如在導體棒做非勻變速運動的問題中，應用動量定理可以解決牛頓運動定律不易解答的問題，這樣就可以避免由于加速度變化而導致運動學有關公式不能使用的麻煩.

【例1】如圖1所示，兩根不計電阻、間距為L的足夠長光滑金屬導軌，固定在勻強磁場中，兩導軌所在平面與水平面之間的夾角為30° ，磁場方向垂直導軌平面斜向下，導軌上端接有兩個阻值均為R的電阻.質量為m、不計電阻的直金屬棒可沿導軌運動，運動中金屬棒始終水平且與導軌保持良好接觸.忽略空氣阻力及回路中的電流對原磁場的影響，重力加速度大小為g.斷開開關S，由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導軌下滑kL后將做速度為v 的勻速直線運動.又過了一段時間，閉合開關S，則下列說法正確的是（）