祝建軍

摘 要：物理圖像能很好地考查考生的推理能力、分析問題的能力以及解決問題的能力，而電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像的問題是全國高考也是浙江省高考中考查學(xué)生的熱點(diǎn)知識。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)；圖像；感應(yīng)電流

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是高中物理電學(xué)中相當(dāng)重要的內(nèi)容，也是每年高考必考的內(nèi)容之一，翻閱浙江省近5年的高考卷，每年至少都有一個關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的題目，而在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的題目中考得最頻繁的也就是關(guān)于圖像問題了，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的圖像包涵磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像，即B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像，對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像，林林總總的圖像我們該如何去分析、去解決呢？

對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖像問題我們可以歸納為兩種問題類型：

1.由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像；

2.由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢隨時間的變化規(guī)律

例1.（2013年高考浙江省理綜卷第15題）磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其E-t關(guān)系如下圖所示，如果將刷卡速度改為■，線圈中的E-t關(guān)系圖可能是（ ）

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分析與解：本題的解決并不需要學(xué)生知道刷卡的原理本身是怎么樣的，只需要學(xué)生能從題目中看到原始E-t圖像，并知道刷卡速度與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系以及刷卡速度對于周期變化的影響。

磁卡磁條的磁化區(qū)通過檢測線圈時，檢測線圈中產(chǎn)生動生電動勢，當(dāng)刷卡速度由v0變成■時，感應(yīng)電動勢的大小由E=Blv0變?yōu)镋′=■；刷卡器的長度一定，當(dāng)刷卡速度由v0變成■時，刷卡時間由t0變?yōu)?t0，故D選項(xiàng)正確。

評注：本題打破了過去那種建立在理想化模型基礎(chǔ)上的命題思想，用現(xiàn)代生活中廣泛運(yùn)用的事物考查學(xué)生的理解能力、推理能力、應(yīng)用能力和探究能力。

二、判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向

例2.（2009高考卷浙江省理綜卷第17題）如下圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是（ ）

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A.a→b→c→d→a

B.d→c→b→a→d

C.先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a

D.先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

答案B。

分析與解：本題要求討論金屬線框在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動使磁通量變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題。

由楞次定律，一開始磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反”“減同”可知電流方向是d→c→b→a→d。

評注：對電磁感應(yīng)物理過程的分析是研究和求解電磁感應(yīng)問題的關(guān)鍵。

三、判斷其他物理量的大小和方向

例3.（2013年山東卷）將一段導(dǎo)線繞成如圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面（紙面）內(nèi)?；芈返腶b邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中?；芈返膱A環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是（ ）

分析與解：楞次定律可知電流方向是由b到a，由法拉第電磁感應(yīng)定律得電流大小恒定，由左手定則可知ab邊受到的安培力方向水平向左，為負(fù)值，安培力大小F安=BIL恒定，所以選項(xiàng)B正確。

對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中關(guān)于圖像的問題的解決，牽涉左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識等知識的應(yīng)用，也就對學(xué)生的物理綜合水平提出了更高的要求，也就要求教師在平時教學(xué)過程中不斷地去關(guān)注學(xué)生的基礎(chǔ)扎實(shí)了沒有，有無存在知識的盲點(diǎn)。

（作者單位 浙江省麗水市松陽縣第二中學(xué)）