2026年高考物理终极冲刺：压轴09 电磁感应中的单双棒运动问题（压轴题专练）（全国适用）（原卷版）

1/20压轴09电磁感应中的单双棒运动问题命题预测电磁感应中单、双导体棒运动问题，是2026高考物理核心高频考点，预计将以计算题形式呈现，作为力学与电磁学综合题型考查，兼具基础性和选拔性。该题型以导轨滑杆为经典模型，串联法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力公式等核心知识，融合力学运动分析、动量定理、能量守恒规律，全面考查学生知识迁移、多过程分析与综合解题能力，是区分物理学科素养的关键题型，也是高考物理的重难点内容。2026年考查将聚焦两类模型，单棒问题侧重考查导体切割磁感线的感应电动势、安培力求解，以及导体棒在合力作用下，从变加速运动到匀速直线运动的状态变化，基础设问覆盖速度、电荷量、焦耳热计算；双棒问题难度更高，重点考查两棒相互作用下的系统动量守恒、能量转化守恒，常围绕最大共速、回路电功率、系统内能增量等设问。备考需夯实基础规律，梳理模型解题思路，强化专项练习，突破动量与能量结合的解题难点，提升答题准确率与速度。高频考法不含容单棒问题含容单棒问题等间距双棒问题不等间距双棒问题考向一不含容单棒问题模型规律阻尼式（导轨光滑）1、力学关系：；2、能量关系：3、动量电量关系：；电动式（导轨粗糙）1、力学关系：；2、动量关系：3、能量关系：4、稳定后的能量转化规律：5、两个极值：（1）最大加速度：v=0时,E反=0,电流、加速度最大。；；最大速度：稳定时，速度最大，电流最小。发电式（导轨粗糙）1、力学关系：2、动量关系：3、能量关系：4、稳定后的能量转化规律：5、两个极值：（1）最大加速度：当v=0时，。（2）最大速度：当a=0时，考向二含容单棒问题模型规律放电式（先接1，后接2。导轨光滑）电容器充电量：放电结束时电量：电容器放电电量：动量关系：；功能关系：无外力充电式（导轨光滑）达到最终速度时：电容器两端电压：（v为最终速度）电容器电量：动量关系：；有外力充电式（导轨光滑）力学关系：电流大小：加速度大小：考向三双棒问题模型规律无外力等距式（导轨光滑）电流大小：稳定条件：两棒达到共同速度动量关系：能量关系：；有外力等距式（导轨光滑）电流大小：力学关系：；。（任意时刻两棒加速度）稳定条件：当a2＝a1时，v2-v1恒定；I恒定；FA恒定；两棒匀加速。稳定时的物理关系：；；；无外力不等距式（导轨光滑）动量关系：；稳定条件：最终速度：；能量关系：电量关系：有外力不等距式（导轨光滑）F为恒力，则：稳定条件：，I恒定，两棒做匀加速直线运动常用关系：常用结果：此时回路中电流为：与两棒电阻无关典例·靶向·突破题型01不含容单棒问题1．如图所示，两足够长平行导轨倾斜固定在水平面上，倾角为α=37°，两导轨之间的距离为L=1m，导轨顶端用导线连接一阻值为R=1.5Ω的定值电阻。长为L=1m、质量为m=0.5kg、阻值为r=1.0Ω的导体棒ab垂直导轨放置，水平虚线MN下侧存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1.0T。现将导体棒ab从虚线上侧s=2m处静止释放，导体棒ab越过虚线MN后经t=3.1s的时间刚好匀速。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数A．导体棒ab在磁场中做匀加速直线运动B．导体棒ab在磁场内的运动过程中，减少的机械能等于回路中产生的焦耳热C．导体棒ab从越过虚线MN到刚好匀速的过程中位移为14.25mD．导体棒ab从越过虚线MN到刚好匀速的过程中定值电阻R上产生的焦耳热为Q题型解码题型解码先用法拉第电磁感应定律求感应电动势，再由欧姆定律算出电流和安培力。根据牛顿第二定律分析变加速运动，最终匀速时合力为零，常用动量定理或能量守恒求电荷量、位移与焦耳热。题型02含容单棒问题2．如图，两条平行的金属导轨所在平面与水平面成一定夹角θ，间距为d。导轨上端与电容器连接，电容器电容为C。导轨下端与光滑水平直轨道通过绝缘小圆弧平滑连接，水平直轨道平行且间距也为d，左侧末端连接一阻值为R的定值电阻。导轨均处于匀强磁场中，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直导轨所在平面。质量为m，电阻为r，宽度为d的金属棒MN从倾斜导轨某位置由静止释放，保证金属棒运动过程始终与平行导轨垂直且接触良好，金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度刚好是v，重力加速度为g，忽略导轨电阻，水平导轨足够长。则下列说法正确的是（）A．金属棒初始位置到水平轨道的高度为vB．电容器两极板携带的最大电荷量为2CBdvC．金属棒在水平轨道上运动时定值电阻产生的焦耳热为12mvD．金属棒在水平轨道运动的最大位移为mv题型解码题型解码导体棒切割磁感线给电容器充电，回路电流恒定，安培力不变，棒做匀加速直线运动。解题关键是利用电流与电容、电动势变化率的关系求加速度，优先用牛顿定律和运动学公式联立求解。题型03等间距双棒问题3．如图a所示，超级高铁是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，它具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点。已知水平面上固定着两根金属导轨MN、PQ，两导轨的间距为L。质量为m的运输车下方固定着间距为D、与导轨垂直的两根导体棒1和2，每根导体棒的电阻为R，每段长度为D的导轨的电阻也为R。其他电阻忽略不计，重力加速度为g。不考虑摩擦及空气阻力。(1)当运输车由静止离站时，在导体棒2后间距为D处接通固定在导轨上电动势为E的直流电源，此时导体棒1、2均处于磁感应强度为B，垂直导轨平面向下的匀强磁场中，如图b所示。（电源内阻不计，不考虑电磁感应现象）a、求刚接通电源时回路内的干路电流；b、求刚接通电源时运输车的加速度大小。(2)当运输车进站时，管道内依次分布磁感应强度为B，宽度为D的匀强磁场，且相邻的匀强磁场的方向相反。求运输车以速度v0从如图c通过距离D后的速度v(3)当运输车进站时，运输车以速度v0减速直至停下的过程中行进的距离为nD，则n题型解码题型解码两棒切割产生的电动势反向，系统所受合安培力为零，满足动量守恒。一般最终两棒共速，回路不再有电流，产生的焦耳热等于系统动能损失，用动量守恒+能量守恒即可求解。题型04不等间距双棒问题4．如图所示，两足够长的光滑平行导轨沿水平方向固定，且该导轨由两部分组成，左侧宽导轨的间距为L=1.0m，右侧窄导轨的间距为l=0.5m，整个空间存在竖直向下、磁感应强度大小为B=1.0T的匀强磁场。质量为m1=0.6kg、长为L=1.0m、阻值为R1=0.5Ω的导体棒a垂直放在左侧宽导轨上；质量为m2=0.2kg、长为l=0.5m、阻值为R2(1)当导体棒b的速度为0时，导体棒b的加速度大小；(2)当回路中电流为0时，导体棒a、b的速度大小。题型解码题型解码导轨宽度不同，两棒安培力大小不等，系统动量不守恒。分别对两棒应用动量定理，结合电荷量与磁通量变化的关系，联立方程求解速度、位移和焦耳热。1．（2025·海南海口·模拟预测）如图所示，在水平面上固定光滑导轨PQ、RS，PR之间用导线连接，两导轨间距是L。两导轨间有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，虚线是匀强磁场的左、右边界，在磁场左边导轨上有一根质量为m、有效电阻为R的导体棒MN，导体棒以初速度v0向右进入磁场，并以速度vA．导体棒在磁场中做匀减速直线运动B．通过导体棒的电量是mC．导体棒穿过磁场的过程中产生的热量是1D．匀强磁场左、右边界之间的距离是m2．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）如图1所示，足够长的水平粗糙固定导轨左侧接有R=4Ω的定值电阻，导轨处于磁感应强度B=1T的匀强磁场中，方向垂直纸面向里，导轨间距d=1m。一质量m=2kg的金属棒在水平拉力F作用下以初速度v0开始从EF处沿导轨向右运动，金属棒中的电流i与位移x的关系图像如图2所示。已知金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.2，g=10A．金属棒在x=2m处的速度为5m/sB．金属棒做匀加速直线运动C．从开始到x=2m处回路产生的焦耳热为2.25JD．从开始到x=2m处拉力做功为90.5J3．（2026·广东·模拟预测）我国第三艘航空母舰福建舰，采用先进的舰载机电磁弹射技术。某兴趣小组对如下两种电磁弹射模型进行了讨论：两根足够长的光滑平行金属导轨水平固定，模型甲左端连接电源E，模型乙左端连接电容C，质量均为m的相同金属棒分别垂直导轨放置在模型甲、乙上，两装置均处于方向竖直向下、磁感应强度相同的匀强磁场中。设电源的电压恒为U，电容器的初始电压也为U，两模型导轨间距均为l，电路中总电阻均为R。闭合开关S后，两金属棒均由静止开始向右加速。下列判断正确的是（）A．两模型中金属棒中的电流方向均是由a→bB．模型甲中金属棒做匀加速直线运动，模型乙中金属棒做加速度减小的加速运动C．两模型中金属棒的最终速度都与通过自身的电荷量成正比D．模型甲中金属棒的最终速度可能为模型乙中金属棒最终速度的2倍4．（2026·重庆梁平·二模）我国第三艘航母福建舰已正式下水，如图甲所示，福建舰配备了目前世界上最先进的电磁弹射系统。图乙是一种简化的电磁弹射模型，直流电源的电动势为E，电容器的电容为C，两条相距L的固定光滑导轨，水平放置处于磁感应强度B的匀强磁场中。现将一质量为m，电阻为R的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内处于静止状态，并与两导轨接触良好。先将开关K置于a让电容器充电，充电结束后，再将K置于b，金属滑块会在电磁力的驱动下加速运动，达到最大速度后滑离轨道。不计导轨和电路其他部分的电阻，忽略空气阻力。下列说法正确的是（）A．金属滑块在轨道上运动的最大加速度为BELB．金属滑块在轨道上运动的最大速度为BLCEC．金属滑块滑离轨道的整个过程中流过它的电荷量为CmED．金属滑块滑离轨道的整个过程中电容器消耗的电能为m5．（2026·山东聊城·一模）如图所示，整个区域内有竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小B=0.2T，两根间距为L=0.5m、半径为R=2m的光滑四分之一圆弧金属导轨竖直放置（底端切线水平），顶端连接阻值为r=0.8Ω的电阻。长为L、质量为m=0.1kg、阻值为r1=0.2A．金属棒在ab处时两端电压为1.0B．金属棒运动到cd处时两端电压为1.0C．金属棒从导轨ab处运动至cd处的过程中，电阻r产生的热量为πD．金属棒从导轨ab处运动至cd处的过程中，电阻r产生的热量为π6．（2026·江西南昌·一模）如图所示，倾角为θ、间距为d的光滑导轨的上端连接一自感系数为L的线圈，空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处由静止释放，由于电路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做简谐运动，导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为vm=2πTAA．导体棒简谐运动的振幅为2mgLsinB．导体棒的最大速度为mC．回路中的最大电流为2mgsinD．导体棒简谐运动的周期为π7．（2026·浙江衢州·二模）如图所示，间距为L的足够长的光滑平行长直导轨水平放置，两导轨间有磁感应强度大小为B的匀强磁场。电阻相等的导体棒L1和L2静止在导轨上，与导轨垂直并接触良好，且可以沿导轨自由滑动。电动势为E、内阻不计的电源及电容为C的电容器、导轨构成如图所示的电路。已知L1的质量m1大于A．先将S与1接触给电容器充电，稳定后将S拨到2的瞬间，L1的加速度大于LB．先将S与1接触给电容器充电，稳定后将S拨到2，L1、C．撤去L1，将开关S拨到2，电容器未充电，给L2一个初速度D．撤去L1，将开关S拨到2，电容器未充电，给L2一个初速度8．（2026·山东淄博·一模）如图所示，左侧倾斜光滑平行金属导轨，导轨间距为L2，与水平面夹角为θ，处于垂直导轨平面向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中；右侧水平平行金属导轨粗糙且足够长，导轨间距为L，处于竖直向上磁感应强度大小为B2的匀强磁场中，两段导轨相接。两导体棒ab、cd垂直导轨放置，质量均为m，ab接入电阻为R，cd接入电阻为2R；cd与水平导轨间的动摩擦因数为μ(μ<sinθ)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将ab棒沿倾斜导轨由静止释放，ab滑到某位置时，cd棒恰好开始运动；一段时间后ab在下滑过程中电流达到稳定。两棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为A．cd恰好开始运动时，回路中的电流大小为μmgB．cd恰好开始运动时，ab的速度大小为12μmgRC．ab电流稳定时，cd的加速度大小为gD．ab电流稳定时，回路中的电流大小为mg(μ+9．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）如图，质量为m、电阻为R0的均匀金属棒ab垂直架在水平面甲内间距为2L的两光滑金属导轨的右边缘处。下方的导轨由光滑圆弧导轨与处于水平面乙的光滑水平导轨平滑连接而成（即图中半径OM和O′P竖直），圆弧导轨半径为R、对应圆心角为60°、间距为2L，水平导轨间距分别为2L和L。质量也为m、电阻也为R0的均匀金属棒cd垂直架在间距为L的导轨左端。导轨MM′与PP′、NN′与QQ′均足够长，所有导轨的电阻都不计。电源电动势为E、内阻不计。所有导轨的水平部分均有竖直方向的、磁感应强度为B的匀强磁场，圆弧部分和其他部分无磁场。闭合开关S，金属棒ab迅即获得水平向右的速度（未知，记为v0）做平抛运动，并在高度降低2R时恰好沿圆弧轨道上端的切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑。已知重力加速度为g，求：(1)空间匀强磁场的方向及棒ab做平抛运动的初速度v0；(2)通过电源E某截面的电荷量q；(3)从金属棒ab刚落到圆弧轨道上端起至开始匀速运动止，这一过程中棒ab和棒cd组成的系统损失的机械能∆E。10．（2026·福建·模拟预测）如图所示，倾角为θ、宽度为L的光滑倾斜导轨EFGH顶端连接电动势大小为E、内阻为r的电源，FG以上区域存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、电阻为2r的金属棒a垂直导轨放置，金属棒长度为L，与导轨始终接触良好，闭合开关S瞬间将金属棒a由静止释放，金属棒a向下运动一段时间达到匀速后穿出磁场边界FG，经过绝缘圆弧轨道进入足够长的光滑水平导轨MNPQ。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，求：(1)金属棒a释放瞬间加速度的大小；(2)金属棒a在倾斜导轨EFGH匀速运动速度的大小；(3)金属棒a经过绝缘圆弧后，到达光滑水平导轨MNPQ时的速度大小为v,MQ右侧存在竖直向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场，金属棒b、c通过轻质绝缘弹簧连接，静止在水平导轨上，金属棒b恰好与磁场边界MQ重合，此时弹簧处于原长。三根金属棒a、b、c完全相同，金属棒a与b在MQ处发生碰撞，碰撞时间极短，碰后粘为一体一起运动，经过时间t后，弹簧达到最大压缩量x，此时弹簧的弹性势能为Ep，求这段时间内，金属棒c产生的焦耳热及金属棒c11．（25-26高三上·河南·期末）如图所示，两足够长平行导轨倾斜固定在水平面上，倾角为α=37°，两导轨之间的距离为L=1m，导轨顶端用导线连接一阻值为R=1.5Ω的定值电阻，长为L=1m、质量为m=0.5kg、阻值为r=1.0Ω的导体棒ab垂直导轨放置，水平虚线MN下侧存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1.0T。现将导体棒ab从虚线上侧s=2m处静止释放，导体棒越过虚线MN后经t=3.1s的时间刚好匀速。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数为(1)导体棒ab刚越过虚线MN时的加速度大小；(2)导体棒ab在磁场中达到的最大速度；(3)导体棒ab从越过虚线MN到刚好匀速的过程中，定值电阻上产生的焦耳热。12．（2025·河南郑州·三模）如图，水平面（纸面）内固定有两足够长、光滑平行金属导轨，间距为l，其左端接有阻值为R的定值电阻。一质量为m的金属杆MN（长度略大于l）垂直放置在导轨上。在电阻和金属杆间，有两个垂直于纸面向里的匀强磁场，圆形磁场面积为S，磁感应强度大小B1随时间的变化关系为B1=kt（k为大于零的常量）；矩形磁场abcd磁感应强度大小B2=B。从t=0时刻开始，矩形磁场以速度v0向右匀速运动；t=t(1)t=0到t=t0时间内，流经电阻(2)t=t0时刻，(3)t=t0到t=2t13．（2026·海南省直辖县级单位·二模）如图所示，倾角为θ=53°的倾斜导轨与足够长的水平导轨用绝缘体（长度不计）平滑衔接。两导轨的宽度均为L=1m，倾斜导轨顶端接有一不带电的电容器，电容C=0.4F，倾斜导轨处有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B1=1T。水平导轨处的磁场竖直向上，磁感应强度大小以B2=B0+k1x随x均匀增大，其中B0未知，k1=1T/m，x为到衔接点的距离。水平导轨上静置一导体棒b，b左侧垂直连接一个长度为L=1m的绝缘轻杆，轻杆左端有一小块橡皮泥（质量不计），橡皮泥与水平导轨左端对齐。倾斜导轨上距离衔接点d=2m处由静止释放一个导体棒a，a运动到水平导轨处与轻杆碰撞并粘在一起向右运动，碰撞时间极短。已知两导体棒的质量均为m=0.1kg，导轨及a棒的电阻不计，b(1)导体棒a下滑过程的加速度大小及滑到底端时的速度大小；(2)导体棒a、b碰撞结束瞬间导体棒a的加速度大小；(3)停止运动后导体棒b到衔接点的距离（结果可用分数表示）。14．（2025·贵州黔南·三模）如图所示，绝缘水平面上固定一平行金属导轨，导轨两端分别与足够长的倾斜平行金属导轨平滑连接，导轨间距均为L=1m，水平导轨中部的c