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  • 分析高考真题 探讨电磁感应
  • 文章来源: 点击数:7 更新时间:2018-06-22
  • 分析高考真题   探讨电磁感应

                 江苏省南京市溧水区第三高级中学   (211200)    徐从茂

           电磁感应是高中物理中的重要组成部分,也理所当然的成为高考中的重要考点,在各省的高考中出现的频率非常高.这类问题主要以导体切割磁感线的形式呈现,综合考察高中物理中法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等重要内容,考验学生的综合能力.

    一、真题解析,热点切入

      (2017年江苏省高考物理题)如图1所示,两条相距为d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静止放在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度V0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为V.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.:





     


     

     

     

     

     


     (1) MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;   

    (2) MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;

    (3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.   

    真题解析(1)MN刚好扫过金属杆时,杆上产生的感应电动势为:E=Bdv0,而感应电流为I=E/R,: 将两式联立,可以解得I= Bdv0/R;

    (2) MN刚扫过金属杆时,此时杆的速度为0,则杆受到的安培力为:F=Bldl,根据牛顿第二定律:F=ma,将两式联立,可以解得:a =B2d2v0/(mR)

    (3)PQ刚要离开金属杆时,金属杆切割磁感线的速度。V=V0V,那么感应电动势E=Bd(V0V),又因为电功率P= E2/R,以此可得到P=B2d2(v0-v)2/R

     二、反思真题,承上启下

    本题将导体切割磁感线时的感应电动势、闭合电路的欧姆定律和电功与电功率的知识结合起来考查,这种综合问题在近些年的高考中出现的频率极高,需要引起学生和教师的注意.以导体切割磁感线为背景,将高中物理中的电学知识交汇命题,可以更好的考查学生对电学知识的理解能力.不仅仅是2017年江苏省的高考物理试题,在2017年海南省的高考物理试题中,也同样考查了导体切割磁感线的相关问题,在此将此题进行解答,以作拓展延伸.

    三、趁热打铁,拓展延伸

     (2017年海南省高考物理题)如图2,两光滑平行金属导轨置于水平面(纸面)内,轨间距为L,左端连有阻值为R的电阻.一金属杆置于导轨上,金属杆右侧存在一磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场区域.己知金属杆以速度V0向右进入磁场区域,做匀变速直线运动,到达磁场区域右边界 (图中虚线位置)时速度恰好为零.金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好.除左端所连电阻外,其他电阻忽略不计.求金属杆运动到磁场区域正中间时所受安培力的大小及此时电流的功率.





     


     

     

     

     

     


    真题解析  设磁场区域氏为x,因为金属杆以速度V0向右进入磁场区域,做匀变速直线运动,到达磁场区域右边界(图中虚线位置)时速度恰好为零,根据牛顿运动定律有:0V0 2 =2ax,则金属杆运动到磁场区域正中间时有: V2V0 2 =2a×x/2,联立解得:V=V0,则此时金属杆切割磁感线产生的感应电动势为:E=BLV = BLV0,根据欧姆定律可知此时回路中的电流大小为:I=E/R= BLV0/R,则金属杆所受安培力的大小为:FA       =BIL= B2L2V0/R.

        四、真题归纳,整理不足

        本文中的两道高考物理真题都是以导体切割磁感线为背景,综合考察法拉第电磁感应定律,闭合电路欧姆定律、同时还考察了牛顿运动定律,这类题目非常具有区分度,因此一直是高考中的重点内容.同时需要引起老师和学生注意的是,导体切割磁感线问题中的另一个重点内容,电流的方向和安培力的方向判定也应当引起重视,虽然今年并未考查,但并不意味着其重要性的降低,所以笔者找到这类问题的典型例题,一起与同行做探讨研究.

        五、夯实基础,查漏补缺

    (2016年甘肃省高考模拟题)如图3所示,水平面上两根平行金属导轨MNPQ相距0. 5 m,其电阻可忽略,阻值为R的定值电阻连接在MP之间.导体棒动的电阻为r,并与导轨接触良好,竖直向下的匀强磁场位于整个装置之下,磁感应强度B=0. 4 T,ab向右做速度为v=10 m/s的匀减速运动.:

    (1)ab中的感应电动势大小;

    (2)判断ab中的电流的方向以及ab棒所受安培力方向.

     





     


     

     

     

     


    题目解析(1) E=BLV,得ab的感应电动势:E=0. 4 x 0. 5 x 10=2V;(2)ab棒的电流方向用右手定则判定,手心向上,拇指向右,则四指方向为电流方向,即

    a    b. ab棒因在磁场中有电流流过,用左手定则判定安培力方向,可知方向水平向左.

        六、总结提高

        通过本文中高考真题以及相应高考模拟题的探究分析,学生对电磁学在高考中的考查形式也会有深入的了解.对于这类问题虽然非常具有综合性,但是都是有规律可循的,只要学生在平时的复习中多加练习,善于总结归纳,抓住问题的本质,做到有的放矢的解决问题,这些题目必然都能迎刃而解.

     

     

     

     

     

     

     

     


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