(六)导体棒模型的问题分析纵观近几年的高考试题,电磁学的导体棒问题出现频率很高,且多为分值较大的计算题,其主要原因如下:1.导体棒问题是高中物理电磁学中常用的最典型的模型,常综合多个物理高考知识点.所以这类题目是高考的热点2.导体棒问题综合性强、类型繁多、物理过程复杂,有利于综合考查学生运用所学的知识从多层面、多角度、全方位分析问题和解决问题的能力导体棒问题在磁场中大致可分为两类:一类是通电导体棒,使之平衡或运动;另一类是导体棒运动切割磁感线生电.一、通电导体棒模型通电导体棒模型,一般为平衡和运动两类,对于通电导体棒的平衡问题,可利用物体的平衡条件来解答,而对于通电导体棒的运动问题,则要结合牛顿运动定律、能量观点进行综合分析,从而作出准确的解答.【典例1】水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放置一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:(1)求当ab棒静止时受到的支持力和摩擦力大小.(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?【深度剖析】(1)以棒ab为研究对象,从b向a看侧视图受力如图所示.根据平衡条件得:水平方向:Ff=F安sinθ①竖直方向:FN+F安cosθ=mg②又F安=BIL=③联立①②③得:FN=mg-,Ff=BLERBLEcosRBLEsinR(2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上,则有F′安=mg又F′安=BminIL=联立解得:Bmin=根据左手定则判定磁场方向水平向右.答案:(1)mg-(2)水平向右minBLERmgRELBLEcosRBLEsinRmgREL二、棒生电模型棒生电模型是电磁感应中的最典型的一类模型,生电方式分为平动切割和转动切割.解决此类问题要从静态到动态、动态到终态加以分析讨论,其中分析动态是关键.对于动态分析,可从以下过程考虑:闭合电路中的磁通量发生变化→导体产生感应电流→导体受安培力和其他力作用→导体加速度变化→速度变化→感应电流变化→周而复始地循环最后加速度减小至零→速度达到最大→导体做匀速直线运动.电磁感应现象的实质是不同形式能量的转化过程,因此,由功能观点切入,分清楚电磁感应过程中能量转化关系,往往是解决电磁感应问题的关键,也是处理这类题型的有效途径.【典例2】如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,...