近三年高考對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的考查歸類分析

1、考網(wǎng)| 精品資料共享 你的分享，大家共享近三年高考對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的考查歸類分析李軍召縱觀近幾年的高考物理（理綜）試題，可以發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象是高考必考的內(nèi)容之一，且考查的知識點(diǎn)多，難度較大，所占的分值也較高。要正確處理這類問題，需要一定的分析、推理和綜合能力，但仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，近幾年的考題可以分為兩類，一是對基本概念的理解，如考查楞次定律的內(nèi)涵及外延、求解感應(yīng)電動(dòng)勢的大小及方向等；二是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的綜合應(yīng)用，如電磁學(xué)中的動(dòng)力學(xué)問題，電磁學(xué)中的電路問題等。只要理清電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的有關(guān)概念，注意分清整個(gè)物理過程，根據(jù)力學(xué)和電學(xué)的相關(guān)規(guī)律或功能關(guān)系就可解決。下面就以近三年的高考為例分析，供同學(xué)們參考

2、。一、對感應(yīng)電動(dòng)勢的考查包括求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向，方向依據(jù)楞次定律判斷，而其大小的表達(dá)式為：1. 三者兩兩垂直。2. 導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在垂直于磁感線的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。3. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場的任何軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為。其中為線圈與中性面的夾角，n為匝數(shù)。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，（最大），當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)E0。例1. 如圖1所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1T，導(dǎo)體ab可在平行金屬導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，導(dǎo)軌寬。若導(dǎo)體ab以的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，則ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為_V，通過ab中的感應(yīng)電流的方向?yàn)開（選填“a至b”或“b至

3、a”）。圖1分析：當(dāng)導(dǎo)體ab以的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由可得，。由楞次定律可知ab中的感應(yīng)電流的方向?yàn)閺腷至a。例2. 粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的平行?，F(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場，如圖2所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差絕對值最大的是（ ）圖2分析：A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)中其感應(yīng)電動(dòng)勢的大小均為，由題意可知，只有B項(xiàng)的中a、b兩點(diǎn)間的電勢差為路端電壓，其余三個(gè)圖均為外電路的部分電壓，所以B圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差最大，答案為B。點(diǎn)評：解決這類問題的關(guān)鍵是正確應(yīng)用求解感應(yīng)電動(dòng)勢的公式，求出電動(dòng)

4、勢的大小，然后再應(yīng)用楞次定律求出感應(yīng)電流的方向，還必須正確應(yīng)用閉合電路歐姆定律。二、對楞次定律的考查例3. 如圖3所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外。一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd沿紙面由位置1（左）勻速運(yùn)動(dòng)到位置2（右）。則（ ）圖3A. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaB. 導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcbaC. 導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，受到的安培力方向水平向右D. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí)，受到的安培力方向水平向左分析：當(dāng)閉合導(dǎo)線框abcd，進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域時(shí)，磁通量是增加的，由于原磁場的方向垂直紙面向外，故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，所以感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb

5、a。由左手定則可知，導(dǎo)線框受到的安培力方向水平向左。同理，當(dāng)導(dǎo)線框離開磁場時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，受到的安培力方向水平向左。故答案為D。點(diǎn)評：解決這類問題的基本思路是正確理解楞次定律的“阻礙”的物理意義：當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量（原磁通量）增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向就與原磁場的方向相反，感應(yīng)電流的磁場“反抗”原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向相同，感應(yīng)電流的磁場“補(bǔ)償”原磁通量的減少?？梢院唵蔚馗爬ā白璧K”的物理意義：“增反減同”。三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題例4. 如圖4，在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌MN、PQ，導(dǎo)軌間距離為，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面（紙

6、面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，兩根金屬桿1、2擺在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，它們的質(zhì)量和電阻分別為和，兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，已知：桿1被外力拖動(dòng)，以恒定的速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，桿2也以恒定速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的電阻可忽略，求此時(shí)桿2克服摩擦力做功的功率。圖4分析：設(shè)桿2的運(yùn)動(dòng)速度為v，由于兩桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩桿間的導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，當(dāng)桿1和桿2達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，等效電路如圖5所示。圖5感應(yīng)電流，桿2作勻速運(yùn)動(dòng)，它受到的安培力等于它受到的摩擦力，導(dǎo)體桿2克服摩擦力做功的功率，解得：例5. 如圖6所示中EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計(jì)，R

7、為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿。有均勻磁場垂直于導(dǎo)軌平面。若用分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB（ ）圖6A. 勻速滑動(dòng)時(shí)，B. 勻速滑動(dòng)時(shí)，C. 加速滑動(dòng)時(shí)，D. 加速滑動(dòng)時(shí)，分析：依據(jù)題意，畫出等效電路圖，如圖7所示，這是一個(gè)含容電路。當(dāng)橫桿勻速滑動(dòng)時(shí)，電源電動(dòng)勢是穩(wěn)定的，所以。當(dāng)橫桿加速滑動(dòng)時(shí)，電源電動(dòng)勢是不穩(wěn)定的（增加），所以。故答案為D。圖7點(diǎn)評：解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動(dòng)勢的大小和方向。（2）畫出等效電路圖。（3）運(yùn)用閉合電路的歐姆定律和串、并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式聯(lián)立求解。四、電

8、磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題例6. 水平面上有兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見圖8），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；均勻磁場垂直紙面向內(nèi)。用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度v也會(huì)變化，v與F的關(guān)系如圖8所示，取重力加速度，求：（1）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？（2）若；磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？（3）由圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？圖8分析：（1）物體在運(yùn)動(dòng)的過程中，速度越來越大，電動(dòng)勢也越來越大，所以安培力也越來越大，故加速度越來越小，當(dāng)外力F等于安培

9、力時(shí)，加速度等于0，從此以后開始做勻速運(yùn)動(dòng)。答案為變速運(yùn)動(dòng)（或變加速運(yùn)動(dòng)、加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，加速運(yùn)動(dòng)）。（2）感應(yīng)電動(dòng)勢 感應(yīng)電流 安培力 由圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力作用，勻速時(shí)合力為零。所以 由圖線可以得到直線的斜率，所以：（3）由直線的截距可以求得金屬桿受到的阻力：若金屬桿受到的阻力僅為滑動(dòng)摩擦力，由截距可求得動(dòng)摩擦因素例7. 如圖9所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中用粗線表示），（導(dǎo)軌其它部分電阻不計(jì)）。導(dǎo)軌OAC的形狀滿足（單位：m）。磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面。一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率水平向

10、右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn)，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計(jì)棒的電阻。求：（1）外力F的最大值；（2）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲上消耗的最大功率；（3）在滑動(dòng)過程中通過金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系。圖9分析：（1）金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)，故（2）（3）金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間的長度隨時(shí)間變化，且，故。點(diǎn)評：解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動(dòng)力學(xué)問題的基本的思路是：（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動(dòng)勢的大小和方向，然后求出回路中電流的大小。（2）分析研究導(dǎo)體的受力情況（包括安培力和其他的作用力）。（3）列動(dòng)力學(xué)方程求解。要抓好受力情況，動(dòng)態(tài)情況動(dòng)態(tài)分析。導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復(fù)始地循環(huán)，