浅议2017年高考新课标全国Ⅱ卷一道选择题的解析

李池 俞建操

摘   要：文章对2017年高考理综新课标全国Ⅱ卷第18题的参考解析提出了质疑，对中学物理教学中常被师生忽略的动生电磁感应的一种特殊情形提出建议。

关键词：高考题解析;电磁感应;楞次定律

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章編号：1003-6148（2019）11-0043-2

2017年高考理综新课标全国Ⅱ卷第18题是一道有关电磁感应的试题。该题以物理知识在现代高科技中的应用为载体，主要考查学生对感应电流的产生条件以及楞次定律的理解。

题目如下：

扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图1所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场;出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（    ）

该题的答案为A选项，参考解析如下：

由于所加磁场属于恒定磁场，当紫铜薄板上下及左右振动时，穿过板的磁通量可能发生变化，所以板内会产生感应电流。再由楞次定律[1]可得，感应电流会受到原磁场的安培力作用而阻碍板的相对运动，从而衰减紫铜薄板的振动。

B和D选项所示的情境中，紫铜薄板上下微小振动时，磁通量不变而不产生感应电流;C选项所示的情境中，紫铜薄板上下和左右微小振动时，磁通量都不变，都不产生感应电流;只有A选项所描述的情境，在紫铜薄板上下及左右微小振动时，穿过板的磁通量都会发生变化。所以，相比之下A选项的方案最有效。

当笔者将该题作为例题按上述思路给学生分析时，班上几个优生对此提出了不同的看法。为了说明学生的观点，先来看一个简单的模型。

如图2所示，一根长为L的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中做垂直切割磁感线的运动。棒的速度为v。根据法拉第电磁感应定律，导体棒内将产生感应电动势E， 且

从公式可以看出，若棒的速度增大，电动势也将增大，这就要求导体棒内的自由电荷必须继续定向移动，这样就有电流产生;同理，当速度反向时，导体棒内将产生相反方向的感应电流。而不管是哪个方向的电流，都会受到安培力的作用而阻碍棒的运动。

现在来看原题目，以C选项为例进行分析。

当紫铜薄板上下振动时，可以将紫铜薄板看成上述导体棒切割磁感线的运动，会受到原磁场的安培力而阻碍板的相对运动。

同理，当紫铜薄板左右振动时，又可以把板在磁场中的部分看成竖直导体棒垂直切割磁感线。板中会产生竖直方向的大小、方向随时改变的感应电流，这种电流所受到的安培力也会阻碍板的相对运动。

照此，B和D两个选项也会有同样的情况发生。

笔者以为，学生所述观点不无道理，这涉及到动生电磁感应的另一种方式，这种方式不需要电流回路，却同样可以使电荷定向移动。虽然实际的扫描隧道显微镜可能就是采用了A选项所描述的方案，那是因为学生所述的这种“特殊”方式在此处产生的感应电流相对较弱（当然，要对比两种电流的强弱，需进行严格的数学运算）。

在平时的教学中，我们很少关注这种方式所产生的感应电流。但在实际的应用中，这种电流常常存在，而且有些时候，这种因素所产生的影响不能轻易忽略，这需要引起广大同仁的普遍重视。

参考文献：

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2[M].北京：人民教育出版社，2017.

（栏目编辑    陈  洁）