近5年江蘇高考物理計算題第13題命題特點及備考策略

李勝強

(江蘇省鄭集高級中學城區學校 221116)

2015-2019年江蘇高考試題命制基本保持穩定，計算題共三大題，第13題考查的是法拉第電磁感應定律的應用，每年的物理情景不同，考查內容不同，命題角度不同，但都離不開法拉第電磁感應定律的理解和應用，每年的習題各具特色，值得品味.

一、試題呈現

物理情景物理模型考查內容2015線圈的半徑r=5.0cm,導線的橫截面積A=0.80cm2,電阻率ρ=1.5Ω·m,磁感應強度B在0.3s內從1.5T均勻地減小為零.(1)該圈肌肉組織的電阻R;(2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E;(3)0.3s內該圈肌肉組織中產生的熱量Q.2016“天宮一號”正以速度v=7.7 km/s繞地球做勻速圓周運動,M、N間的距離L=20 m,地磁場的磁感應強度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5 T,太陽帆板視為導體.(1)求M、N間感應電動勢的大小E;(2)試判斷小燈泡能否發光,并說明理由;(3)估算“天宮一號”距離地球表面的高度h2017該磁場區域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后,金屬桿的速度變為v.(1)MN剛掃過金屬桿時,桿中感應電流的大小;(2)MN剛掃過金屬桿時,桿的加速度大小;(3)PQ剛要離開金屬桿時,感應電流的功率.2018質量為m的金屬棒被固定在導軌上,距底端的距離為s,導軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流.金屬棒被松開后,以加速度a沿導軌勻加速下滑(1)末速度的大小v;(2)通過的電流大小I;(3)通過的電荷量Q.2019線圈的面積S=0.3 m2、電阻R=0.6 Ω,磁場的磁感應強度B=0.2 T.現同時向兩側拉動線圈,線圈的兩邊在Δt=0.5s時間內合到一起.(1)感應電動勢的平均值E;(2)感應電流的平均值I;(3)通過導線橫截面的電荷量q.

二、命題特點

1.新穎性

2015年第13題以做磁共振檢查為背景考查磁場發生變化時在肌肉組織中產生感應電流.將包裹在骨骼上一圈肌肉組織等效成單匝線圈，勻強磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度B均勻地減小.已知線圈的半徑，線圈導線的橫截面積和電阻率求電阻、電動勢和熱量.

2016年第13題以“天宮一號”繞地球做勻速圓周運動為背景考查感應電動勢和感應電流的關系和計算.“天宮一號”運動方向與太陽帆板兩端連線垂直，也與地磁場的磁感應強度垂直于，將太陽帆板視為導體，考查導體棒的切割模型.

2017年第13題以矩形勻強磁場區域勻速掠過導體棒為背景考查金屬桿中的感應電流的變化特點.當該磁場區域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變為v.，本題的實質為電磁驅動.

2.迷惑性

2016年第13題第(2)小問“天宮一號”繞地球做勻速圓周運動，在太陽帆板上將一只“1.5V、0.3W”的小燈泡與太陽能帆板M、N相連構成閉合電路，試判斷小燈泡能否發光并說明理由.不少學生通過第(1)小問M、N間感應電動勢的大小E=1.54V進行判斷，雖然結論可能是對的，但理由是不科學的.此題的切割模型只有感應電動勢沒有感應電流，故燈泡不亮.

2017年第13題磁場區域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變為v，金屬桿速度和磁場區域速度的大小關系是學生迷惑的一個點，磁場區域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿的過程中，金屬桿的運動性質的判斷也是學生迷惑的一個點.

2018年第13題金屬棒被松開后以加速度a沿導軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定.常規模型中導體棒勻加速切割勻強磁場時，感應電動勢和感應電流都會增大，而此題種金屬棒中的電流始終保持恒定，這與切割模型相矛盾.其實此題是雙電源問題，導軌與外接電源相連使金屬棒通有電流，導體棒勻加速切割勻強磁場時又產生一個電源.

3.交替性

2015年第13題和2019年第13題考查的是感生電動勢的計算，2015年第13題是因磁感應強度減弱產生的感生電動勢，2019年第13題是因有效面積減小產生的感生電動勢.感生電流的實質是閉合回路中磁通量變化，磁通量變化有幾種形式：①僅磁場強弱變化②僅面積大小變化③磁場強弱和面積大小同時變化④磁場和面積間的夾角變化.

2016年第13題考查勻速切割磁場，2017年第13題考查變加速速切割磁場，2018年第13題考查勻加速切割磁場，導體棒垂直切割磁場時要充分考慮導體棒的有效長度、導體棒的速度變化特點和磁場的磁感應強度變化特點，動生電動勢的大小與以上因素都有關系.

三、應對策略

1.關注法拉第電磁感應定律的內涵和外延

2.強化學生建模意識和遷移能力的訓練

新情景背景下的試題命制一定對應著熟悉的舊模型，平時教學過程中應加強學生的閱讀意識和審題能力的訓練，透過現象看本質，利用自己熟悉的模型和已掌握的物理原理來解決不太熟悉的題型，利用類比思維將復雜的問題簡單化，利用遷移能力將陌生的問題清晰化.

3.透過現象看本質，看穿命題者的意圖

2016年“天宮一號”切割地磁場，“天宮一號”和燈泡構成了閉合回路，運動過程中太陽帆板在切割地磁場，導線也在切割地磁場，閉合回路中的磁通量不變，故只有感應電動勢沒有感應電流，該模型中實際上也是雙電源問題，不能被切割迷惑了雙眼，看到切割就聯系感應電流，真正理解感應電動勢和感應電流的關系.

2017年磁場區域通過導體棒，表面上看是相對運動切割，實際上是電磁驅動，磁場區域的運動是因，導體棒的跟隨運動是果，導體棒的跟隨也是為了阻礙右側閉合回路中磁通量的變化，實質是場動棒也動，但棒跟不上場的運動節奏，故棒的速度會小于場的速度.