【摘要】電磁感應(yīng)相關(guān)知識是高考必考的內(nèi)容，也是高中物理板塊中學(xué)生最難以掌握的內(nèi)容之一.本文就高考電磁感應(yīng)常見題型：電磁感應(yīng)的電路問題、電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問題以及電磁感應(yīng)的能量問題三個(gè)方面進(jìn)行解析，并就解題技巧進(jìn)行探析，以幫助學(xué)生厘清電磁感應(yīng)問題相關(guān)思路，達(dá)到更好的解題效果.

【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng)；高中物理；解題策略

1 引言

歷年高考物理試卷都必有對電磁感應(yīng)相關(guān)知識點(diǎn)的考查，無論是選擇題還是解答題都會涉及該類問題，且分值占比較高.電磁感應(yīng)相關(guān)題型由于涵蓋內(nèi)容較多，能夠綜合力學(xué)知識、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識、電磁互感知識，屬于較難的綜合性考題，對學(xué)生的綜合能力要求較高.結(jié)合歷年高考情況，學(xué)生在這類問題上得分情況并不理想.因此，歸納高考電磁感應(yīng)常見試題類型并對其解題策略進(jìn)行探究，能夠幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識和解題思路.

2 電磁感應(yīng)的電路問題

無論是動(dòng)生電動(dòng)勢還是感生電動(dòng)勢，只要回路閉合，在閉合回路中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流.因此，需要先分析回路中的“電源”，然后分析“回路”的組成，再根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流，進(jìn)而分析受力情況.

例1 如圖1是一個(gè)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)，P、Q是電刷，分別和銅盤、豎直銅軸相互連接，圓盤處于豎直向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)銅盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于通過電阻R的電流，下面說法正確的是（" ）

（A）銅盤轉(zhuǎn)速恒定，電流大小不變.

（B）自上向下看，銅盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電流方向?yàn)閍→b.

（C）不改變銅盤轉(zhuǎn)向，僅改變轉(zhuǎn)速，電流方向變化.

（D）轉(zhuǎn)速提升2倍，電阻熱功率也提升2倍.

3 電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問題

導(dǎo)體棒在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.當(dāng)回路閉合，導(dǎo)體棒會受到安培力的作用，在這個(gè)力的作用下導(dǎo)體棒會產(chǎn)生相應(yīng)的加速度.

例2 兩個(gè)相同絕緣光滑斜面相互拼接，其截面圖如圖2，傾角均為θ，有兩根金屬棒ab（僅標(biāo)出a端），cd（僅標(biāo)出c端），長度為均為l，質(zhì)量分別為2m、m，用兩根不可伸長的柔性導(dǎo)線分別連接ac、bd使其形成閉合回路，兩側(cè)導(dǎo)線穿過斜面頂點(diǎn)固定的定滑輪使金屬棒分布在斜面兩側(cè).右側(cè)斜面處在垂直于斜面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.已知回路電阻為R，兩金屬棒與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，金屬棒ab勻速下滑.求：

（1）金屬棒ab受到的安培力大??；

（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度大小.

解析 首先金屬棒ab處于勻速下滑狀態(tài)，其在運(yùn)動(dòng)方向上受力平衡，此時(shí)ab棒受到沿斜面向上的摩擦力F1=2μmgcosθ，繩沿斜面向上的拉力T，以及沿斜面向上的安培力F，和重力構(gòu)成沿斜面平衡條件；對于cd來說，其受到沿斜面向下的摩擦力F2=μmgsinθ，繩沿斜面向上的拉力T以及重力構(gòu)成沿斜面平衡條件.在第一問的基礎(chǔ)上獲取ab受到的安培力，就可以完成運(yùn)動(dòng)速度的求取.

（1）對金屬棒ab：T+F安+2μmgcosθ－2mgsinθ=0；

對金屬棒cd：T－μmgcosθ－mgsinθ=0；

聯(lián)立兩式得F安=mg（sinθ－3μcosθ）.

（2）根據(jù)安培定律，mg（sinθ－3μcosθ）=BIl；

聯(lián)立兩式可得金屬棒運(yùn)動(dòng)速度大小為：

4 電磁感應(yīng)的能量問題

（1）金屬棒到達(dá)斜面底端的速度；

（2）導(dǎo)體恰好進(jìn)入粗糙段時(shí)，通過電阻R的電量；

（3）電阻R產(chǎn)生的熱量.

解析 由于金屬棒在粗糙段作勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v，此時(shí)其受到摩擦力、重力以及安培力，根據(jù)平衡條件即可求取運(yùn)動(dòng)速度；其次，進(jìn)入粗糙段的速度已知，根據(jù)電磁感應(yīng)定律、歐姆定律以及運(yùn)動(dòng)學(xué)理論可以求出電流和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可獲得通過電阻的電荷量；已知電流和R的阻值、運(yùn)動(dòng)時(shí)間，可以解得電阻產(chǎn)生的熱量.

金屬棒受到沿斜面向上的摩擦力、安培力，以及向下的重力，根據(jù)受力平衡可知：

mgsinθ－μmgcosθ－BIl=0，求得I=0.5A；

根據(jù)歐姆定理：E=IR=0.5×（3+1）V=2V;

根據(jù)電磁感應(yīng)定律：E=BLv，v=2m/s.

根據(jù)Q=It=0.125C.在整個(gè)過程中，

重力做功為W重=2mgsinθd=1J;

因?yàn)镽產(chǎn)生的熱量占比為

5 結(jié)語

本文對電磁感應(yīng)題型進(jìn)行總結(jié)，從電路問題、動(dòng)力學(xué)問題以及能量問題出發(fā)，探究每種題型的解題思路，以期給予學(xué)生解題參考，厘清分析思路和解題切入點(diǎn)，掌握相應(yīng)題型的解題方法，讓學(xué)生更好地理解電磁學(xué)相關(guān)內(nèi)容.

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