电磁感应的命题特点与备考策略，本文主要内容关键词为：电磁感应论文,命题论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
特别提示：
电磁感应内容既是高中物理的重要知识内容，同时也是学科内综合的结合点，以它为核心可以将电路计算、受力分析、做功与能量变化等诸多主干知识内容和重要的方法联系在一起，因此一直是高考命题的热点内容。本文从近几年的高考试题出发，一方面将常见的问题进行归类，使我们能清晰地看到命题的特点，另一方面也从归类中理出了思路方法，以指导我们复习和应试。
一、命题特点与能力要求
本单元在《考试大纲》中共有4个知识点，是高中物理的重点内容之一，同时也是每年高考的必考内容。从近年的高考命题看，主要是考查感应电流方向的判定、导体切割磁感线时电动势的计算、楞次定律、法拉第电磁感应定律和自感等知识。从命题形式看，既有单独考查的选择题，也有综合考查的计算题，且综合命题的频率更高、分值高难度也较大，主要形式是电磁感应与电路规律和力学规律相结合、电磁感应与能量守恒相结合、图像问题及在STS中的应用等。
由于综合问题往往涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、直流电路和磁场等）等多个知识点，突出考查分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力。因此在备考中要重点理解好一个条件（产生感应电流的条件）、掌握两个定律（法拉第电磁感应定律和楞次定律），会利用相关知识解答常见的五种题型。
二、抓住常见题型，提高复习效率
1.电磁感应与电路规律的综合应用
电源内部的电流总是由负极流向正极，外部由高电势向低电势流动。解题时要明确等效电路，指出电源和外电路、内电路，要灵活选用
求解感应电动势；外路要根据结构分析各元件的连接情况，画好等效电路图，这是利用闭合电路欧姆定律进行分析求解的基础，必要时还要结合电功和电功率等能量关系式对闭合电路进行分析。
点评 有关电磁感应与电路相结合的命题在高考中出现较多，如09年山东卷的21题、浙江卷的17题、安徽卷的20题，08年宁夏卷的16题，07年山东卷的21题、天津卷的24题等。可以说是高考中的热点题型之一，解答的关键一方面是要分析清楚感应电动势的大小，另一方面是要分清内外电路，对外电路画出等效电路图，借助稳恒电路的处理办法进行有关的计算。
2.电磁感应与力学规律的综合应用
此类问题涉及电学对象和力学对象，一般的思考方向是：导体受力运动变化→感应电动势变化→感应电流变化→安培力变化→合外力变化→加速度变化→速度变化→电动势变化→……，这种变化相互联系相互影响，直到加速度为零速度达到某一稳定值。
【例2】 （2009年福建卷18题）如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）的导体杆曲垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程()
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
点评 由于导体棒的变加速运动，回路中的电流变化而使棒所受安培力随之而变，从而制约导体棒的切割运动。此类问题是高考中常考的一个热点问题之一，如09年江苏物理卷的15题，08年四川卷的18题、重庆卷的18题，07年上海卷的23题、重庆卷的23题、四川卷的23题等。解题时要在受力分析的基础上，以牛顿定律为纽带，运用电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式及左手定则等知识点，建立起导体棒的受力、运动情况与电磁感应规律间的联系，以加速度为零时达到稳态为解题突破口。
3.电磁感应与能量守恒的综合应用
导体切割运动或磁通量变化时回路中产生感应电流，使其他形式的能转化为电能；而电流在流动时通过电场力做功使电能转化为其他形式的能，有关能量转化的问题也是近年高考的热点题材。
【例3】 （2009年天津卷4题）如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内。力F做的功与安培力做的功的代数和等于()
A.棒的机械能增加量
B.棒的动能增加量
C.棒的重力势能增加量
D.电阻R上放出的热量
解析 金属棒在外力F、重力G和安培力的共同作用下加速上升，外力做正功，重力做负功，安培力做负功，由动能定理知
，其中克服安培力所做的功用于生热，克服重力所做的功用于增加重力势能，故拉力和安培力做功的代数和等于棒机械能的增量，即选项A正确。
点评 本题通过导体棒的运动，分析能量的转化去向。一般地，对于导体棒切割磁感线运动，有能量转化致使棒的速度发生相应变化的问题，常选初末两个特殊状态，通过分析棒的受力情况及各力的做功情况，依做功与能量变化关系作为突破口，将过程与状态有机结合起来求解。
当然，根据做功与能量变化关系分析问题也有多条思路，如在本题中，也可以从外力F做功的总效果来分析：外力功
的效果将引起变化的能量有：杆的动能增量、杆的重力势能增量、回路中产生的焦耳热。由于安培力所做的负功等于回路中产生的焦耳热，所以力F做的功与安培力做的功的代数和等于杆的动能增量与重力势能增量之和，即杆的机械能的增量。
此类问题出现频率高，有时还与弹簧相结合，试题难度较大，如09上海物理13题，08年山东卷22题、全国Ⅱ卷24题、江苏物理卷的15题，07年上海卷的23题、天津卷的24题等。
4.电磁感应的图像问题
图像是热点问题，常有两类。一类由题述的电磁感应现象或磁通量的变化情况分析感应电动势、感应电流等随时间（或位移）的变化图像，常用电磁感应定律和楞次定律判断；另一类由题述的磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流与时间图像分析可能的电磁感应过程，一般由题给图像结合有关信息，反推出结果来。
【例4】 （2009年宁夏卷19题）如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有磁感应强度大小相等方向相反，且均与纸面垂直的匀强磁场。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触。在圆心和圆环间连有电阻R。杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t=0时恰好在图示位置。规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t=0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图像是()
点评 在电磁感应现象中，常用图像来描述物理量的变化及物理过程，正确识图和应用图像解题是高考的基本要求。它在高考中的重现率高，如08年Ⅰ卷22题、Ⅱ卷21题，07年Ⅰ卷21题、Ⅱ卷21题，06年天津卷20题等。针对此类问题先要正确识别横纵坐标所表示的物理量及物理意义，再分析图像所反映的物理过程，分段处理。
5.电磁感应在STS中的综合应用
STS试题突出物理知识与科学、技术和社会的相互关系，强化物理知识在社会生产生活和发展中的应用。因试题选材活、情景新、立意高、有鲜明的时代气息，对考生阅读理解能力、分析推理能力、理论联系实际的能力、心理适应和承受能力均有较高要求，而有较强的生命力，在近年的高考中频频亮相，成为高考试题中的一道亮丽的风景线。
【例5】 （2009年北京卷23题）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。
传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。
(2)一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值，但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出。因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；
(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R。a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。
解析 (1)导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动。在电极a、c间切割磁感线的液柱长度为D，设液体的流速为v，则产生的感应电动势为E=BDv。
(2)能使仪表显示的流量变为正值的方法简便、合理即可。如：
改变通电线圈中电流的方向，使磁场B反向；或将传感器输出端对调接入显示仪表。
输入显示仪表的是a、c间的电压U，流量示数和U一一对应。E与液体电阻率无关，而r随电阻率的变化而变化，由此可看出，r变化相应地U也随之变化。在实际流量不变的情况下，仪表显示的流量示数会随a、c间的电压U的变化而变化。增大R，使R>>r，则U≈E，这样就可以降低液体电阻率变化对显示仪表流量示数的影响。
点评 STS试题近年出现较多，如09年宁夏卷16题、上海物理卷9题，08年天津卷25题，06年北京卷24题等。解答时需要消除恐惧心理，仔细阅读材料，甄别筛选出有用信息，合理构建物理模型，灵活选用有关规律建立方程，规范解答。
电磁感应知识与相关知识联系紧，设考面宽，除以上提到的五种常规题型外，还有轨道问题，自感现象及其应用等问题，需要大家在备考中深刻理解两个定律，抓住在动态中分析研究对象的受力情况和能量转化情况这个关键点，才能灵活破解电磁感应的相关问题，赢得高考胜利。