电磁感应中的综合问题

蒋明星

(甘肃省酒泉中学 735000)

电磁感应现象在物理学中具有重要的地位.所涉及的核心内容是楞次定律和法拉第电磁感应定律，而对楞次定律、法拉第电磁感应定律的灵活应用能很好地考查学生的物理观念和科学思维的核心素养，自然而然受到高考命题者的青睐，是高考的高频考点.涉及电路问题、图像问题、动力学问题及能量和动量问题.

一、近三年全国卷“电磁感应中的综合问题”专题的考情分析及命题特点

1.考情分析

近三年全国卷对“电磁感应中的综合问题”的考查情况如表1所示.

表1 近三年全国卷对“电磁感应中的综合问题”的考查统计

2.命题特点

从近三年的全国卷可以看出，电磁感应中的综合问题每年必考，属于绝对的高频考点；考查题型限于理科综合的要求，以选择题的形式出现；而且自2017年“动量”纳入必考后，动量和能量的综合在电磁感应的考题中出现也有很大可能，能更全面的考查学生的分析综合、处理问题的能力.

二、电磁感应中的电路问题与图像问题

电磁感应现象中常见的图像有两大类：第一类是随时间t变化的图像，如磁感应强度随时间变化的B-t图、磁通量随时间变化的Ф-t图、感应电动势随时间变化的E-t图、感应电流随时间变化的i-t图、安培力随时间变化的F-t图等；第二类是随位移x变化的图像，如感应电动势随位移变化的E-x图、感应电流随位移变化的i-x图等.

解决图像问题的要领可归纳为“六看”，即一看“轴”；二看“线”；三看“斜率”；四看“截距”；五看“面积”；六看“拐点”.

例1 (2019年全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图1(a)中虚线MN所示.一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上.t=0时磁感应强度的方向如图1(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图1(b)所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内( ).

图1

A．圆环所受安培力的方向始终不变

B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

三、电磁感应中的动力学问题与能量和动量问题

电磁感应中的动力学问题的分析思路如图2所示.

在电磁感应的动力学问题与能量和动量问题中，要求我们做好“六个”环节的分析，才能全方位认识这类问题的本质，如图3所示.

例2 (多选)如图4所示，有电阻不计的两条平行金属导轨MN和PQ，其间距l=0.5m，导轨弯曲部分光滑，水平平直部分粗糙，两者平滑连接，右端接一个阻值R=5Ω的定值电阻.导轨的平直部分左边区域有宽度d=0.8m、方向竖直向上、磁感应强度大小B=2T的匀强磁场.一长l=0.5m、质量m=1kg、电阻R0=5Ω的金属棒垂直导轨放置，从高h=0.45m处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止运动.已知金属棒与平直导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，金属棒与导轨间接触良好，当地的重力加速度取10m/s2.则金属棒穿过磁场区域的过程中( ).

A．金属棒所受的最大安培力为0.3N

B．通过金属棒的电荷量为0.04C

C．克服安培力所做的功4.5J

D．金属棒产生的焦耳热为0.25J