近三年高考对电磁感应现象的考查归类分析

1、近三年高考对电磁感应现象的考查归类分析李军召纵观近几年的高考物理（理综）试题，可以发现电磁感应现象是高考必考的内容之一，且考查的知识点多，难度较大，所占的分值也较高。要正确处理这类问题，需要一定的分析、推理和综合能力，但仔细研究可以发现，近几年的考题可以分为两类，一是对基本概念的理解，如考查楞次定律的内涵及外延、求解感应电动势的大小及方向等；二是电磁感应现象的综合应用，如电磁学中的动力学问题，电磁学中的电路问题等。只要理清电磁感应现象中的有关概念，注意分清整个物理过程，根据力学和电学的相关规律或功能关系就可解决。下面就以近三年的高考为例分析，供同学们参考。一、对感应电动势的考查包括求感应电动势

2、的大小和方向，方向依据楞次定律判断，而其大小的表达式为：1. 三者两两垂直。2. 导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转动产生的感应电动势。3. 矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的任何轴匀速转动时产生的感应电动势为。其中为线圈与中性面的夹角，n为匝数。当线圈平面与磁感线平行时，（最大），当线圈平面与磁感线垂直时E0。例1. 如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T，导体ab可在平行金属导轨上自由滑动，导轨宽。若导体ab以的速度向右匀速运动，如图1所示，则ab中的感应电动势的大小为_V，通过ab中的感应电流的方向为_（选填“a至b”或“b至a”）。图1分析：当导体ab以的速度向右

3、匀速运动时，由可得，。由楞次定律可知ab中的感应电流的方向为从b至a。例2. 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图2所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是（ ）图2分析：A、B、C、D四个选项中其感应电动势的大小均为，由题意可知，只有B项的中a、b两点间的电势差为路端电压，其余三个图均为外电路的部分电压，所以B图中a、b两点间的电势差最大，答案为B。点评：解决这类问题的关键是正确应用求解感应电动势的公式，求出电动势的大小，然后再应用楞次定律求出感应电流

4、的方向，还必须正确应用闭合电路欧姆定律。二、对楞次定律的考查例3. 如图3所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右）。则（ ）图3A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdaB. 导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbaC. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D. 导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左分析：当闭合导线框abcd，进入有界匀强磁场区域时，磁通量是增加的，由于原磁场的方向垂直纸面向外，故感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，所以感应电流方向为adcba。由左手定则可知，导线框受到的安培力方

5、向水平向左。同理，当导线框离开磁场时，感应电流方向为abcda，受到的安培力方向水平向左。故答案为D。点评：解决这类问题的基本思路是正确理解楞次定律的“阻碍”的物理意义：当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场方向就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。可以简单地概括“阻碍”的物理意义：“增反减同”。三、电磁感应现象中的电路问题例4. 如图4，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属

6、杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为和，两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为，已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度沿导轨运动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速度沿导轨运动，导轨的电阻可忽略，求此时杆2克服摩擦力做功的功率。图4分析：设杆2的运动速度为v，由于两杆运动时，两杆间的导轨构成的回路中的磁通量发生变化，产生感应电动势，当杆1和杆2达到稳定状态后，等效电路如图5所示。图5感应电流，杆2作匀速运动，它受到的安培力等于它受到的摩擦力，导体杆2克服摩擦力做功的功率，解得：例5. 如图6所示中EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和G

7、H上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB（ ）图6A. 匀速滑动时，B. 匀速滑动时，C. 加速滑动时，D. 加速滑动时，分析：依据题意，画出等效电路图，如图7所示，这是一个含容电路。当横杆匀速滑动时，电源电动势是稳定的，所以。当横杆加速滑动时，电源电动势是不稳定的（增加），所以。故答案为D。图7点评：解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定电动势的大小和方向。（2）画出等效电路图。（3）运用闭合电路的欧姆定律和串、并联电路的性质、电功率等公式联立求解。四、电磁感应现象中的力学问题例6. 水平面上有

8、两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见图8），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场垂直纸面向内。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如图8所示，取重力加速度，求：（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？（2）若；磁感应强度B为多大？（3）由图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？图8分析：（1）物体在运动的过程中，速度越来越大，电动势也越来越大，所以安培力也越来越大，故加速度越来越小，当外力F等于安培力时，加速度等于0，从此以后开始做匀速运

9、动。答案为变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。（2）感应电动势 感应电流 安培力 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零。所以 由图线可以得到直线的斜率，所以：（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力：若金属杆受到的阻力仅为滑动摩擦力，由截距可求得动摩擦因素例7. 如图9所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），（导轨其它部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足（单位：m）。磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触

10、良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：（1）外力F的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。图9分析：（1）金属棒匀速运动，故（2）（3）金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化，且，故。点评：解决电磁感应现象中动力学问题的基本的思路是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定电动势的大小和方向，然后求出回路中电流的大小。（2）分析研究导体的受力情况（包括安培力和其他的作用力）。（3）列动力学方程求解。要抓好受力情况，动态情况动态分析。导体在磁场中受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变