導體棒模型的問題分析

查權雨

縱觀近幾年的高考試題，電磁學的導體棒問題出現頻率很高，且多為分值較大的計算題，其主要原因如下：

（1）導體棒問題是高中物理電磁學中常用的最典型的模型，常綜合多個物理高考知識點.所以這類題目是高考的熱點.

（2）導體棒問題綜合性強、類型繁多、物理過程復雜，有利于綜合考查學生運用所學的知識從多層面、多角度、全方位分析問題和解決問題的能力.

導體棒問題在磁場中大致可分為兩類：一類是通電導體棒，使之平衡或運動；另一類是導體棒運動切割磁感線生電.

1 通電導體棒模型

通電導體棒模型，一般為平衡和運動兩類，對于通電導體棒的平衡問題，可利用物體的平衡條件來解答，而對于通電導體棒的運動問題，則要結合牛頓運動定律、能量觀點進行綜合分析，從而作出準確的解答.

典例1 水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源（不計內阻）.現垂直于導軌放置一根質量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖1所示，問：（1）求當ab棒靜止時受到的支持力和摩擦力大小.（2）若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？