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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.
1 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1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?
(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.
1 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1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?