電磁感應(yīng)高考題型分析

山西省太原市成成中學(xué) 崔治國

考綱解讀：

電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中最為重要的內(nèi)容，也是高考的熱點之一。該部分的核心內(nèi)容是楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律：楞次定律是揭示感應(yīng)電動勢方向所遵循的規(guī)律，法拉第電磁感應(yīng)定律是揭示感應(yīng)電動勢的大小所遵循的規(guī)律.在高考大綱中，《電磁感應(yīng)》部分的重要考點及其要求如下：電磁感應(yīng)現(xiàn)象，磁通量，法拉第電磁感應(yīng)定律，楞次定律（Ⅱ）；導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢，右手定則（Ⅱ）；自感現(xiàn)象（Ⅰ）；日光燈（Ⅰ）。本章內(nèi)容集中體現(xiàn)了與恒定電流、磁場、力學(xué)內(nèi)容的聯(lián)系，綜合性很強，難度大，特別是從能量的角度分析和解決問題。

題型一：電磁感應(yīng)現(xiàn)象

例1：在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是( )

A將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化

C將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化

D繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

[解析]產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.本題中的A、B選項都不會使電路中的磁通量發(fā)生變化。C選項雖然在插入條形磁鐵瞬間電路中的磁通量發(fā)生變化，但是當(dāng)人到相鄰房間時，電路已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電路中的磁通量不再發(fā)生變化，因此D選項正確。

題型二：電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題

解題方法： 分析時要特別注意a=0時速度v達(dá)到最大時的特點，運動的動態(tài)分析如下

例2：如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ＝30°的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計，間距L＝0.4 m.導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN，Ⅰ中的勻強磁場方向垂直斜面向下，Ⅱ中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁場感應(yīng)度大小均為B＝0.5 T.在區(qū)域Ⅰ中，將質(zhì)量m1＝0.1 kg，電阻R1＝0.1 Ω的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2＝0.4 kg，電阻R2＝0.1 Ω的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑.cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取g＝10 m/s2，問

(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；

(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；

(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x＝3.8 m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少？

[解析] (1)由右手定則可以直接判斷出電流是由a流向b.

(2)開始放置ab剛好不下滑時，對ab，有Fmax＝m1gsin θ①

ab剛好要上滑時，對cd棒， E＝BLv②

設(shè)ab所受安培力為F安，有F安＝ILB④

此時有F安＝m1gsinθ＋Fmax⑤

綜合①②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得v＝5 m/s⑥

(3)設(shè)cd棒的運動過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒有⑦

題型三：電磁感應(yīng)中的電路問題

解題方法：明確哪部分相當(dāng)于電源→確定感應(yīng)電動勢的大小和方向→畫出等效電路圖→運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量。

例3：兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、M'N'平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l ,電阻不計,M、M'處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R ，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒a b垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。a b在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q 。求

⑴ a b運動速度v 的大小；

⑵ 電容器所帶的電荷量q 。

[解析]（1）設(shè)a b上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E ，回路中的電流為I ，a b運動距離s所用時間為t ，則有

（2）設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U，則有U=IR,電容器所帶電荷量q=CU

題型四：電磁感應(yīng)中的圖像問題

解題方法：這類題目往往可以根據(jù)題目要求依據(jù)物理規(guī)律寫出兩個變量之間的解析表達(dá)式，從而對照給出的答案來找到正確的選項。

題型Ⅱ分析：線框或桿自由穿過有界勻強磁場，因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得導(dǎo)體受到安培力，所以線框或桿一般都是變速運動。

解題方法：分析過程為：

題型Ⅲ分析：由B-t圖像找出對應(yīng)的tΦ?圖像、E-t圖像、i-t圖像和F-t圖像

解題方法：對這類圖像，首先，要弄清各物理量的方向以及規(guī)定的正方向，用正負(fù)號表示；其次，要弄清各物理量的大小隨時間t變化還是不變，如果變，怎樣變化，寫出該物理量的大小與時間t的關(guān)系式，根據(jù)表達(dá)式的函數(shù)特點畫出（或選出）相應(yīng)的函數(shù)圖像。若是圖像題目已經(jīng)給出，就要注意從圖像中尋找解題信息，如斜率、各時刻的坐標(biāo)值、坐標(biāo)值的正負(fù)表達(dá)的含義等等。不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖像問題常要利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決。