对一类电磁感应高考试题的质疑和释疑-双流区教育资源中心.doc

大胆质疑，精彩生成 -----对一类电磁感应高考试题的质疑和释疑 成都双流中学（610200）黎国胜1 关键词：感应电流，条件，批判性思维，质疑，释疑 摘要：学生对一类电磁感应高考试题普遍存在着质疑，本文对此进行了剖析，并提出了高三习题教学中要引导学生分析高考试题，更要鼓励学生对高考试题进行深入思考质疑，培养学生的判断性思维。 众所周知，产生感应电流的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变。换言之，要产生感应电流必须同时满足两个条件：一是要有闭合回路，二是穿过这个回路的磁通量必须发生改变。导体棒在磁场中切割磁感应线运动，可以产生感应电动势，如果电路不闭合、电路闭合但磁通量没有发生改变，不会有感应电流。在最近高三的复习中，我讲了下面两道高考题，很多学生却提出了诸多疑问，甚至质疑产生感应电流的条件。本文笔者试图就这些疑问进行剖析，并给出解答，以加深学生对物理规律的深刻认识和领悟。 试题 【题目1】：（2007年北京理综第24题）用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb’a’。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。 设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa’边和bb’边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。 （1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）； （2）当方框下落的加速度为时，求方框的发热功率P； （3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt（vtvm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。 【题目2】：(2014·重庆·8)某电子天平原理如图3所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接.当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量. 已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问： (1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？ (2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系. (3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？ 解析　(1)由右手定则知：感应电流从C端流出. (2)设线圈受到的安培力为F安.外加电流从D端流入. 由F安＝mg和F安＝2nBIL，得m＝I. (3)设能称量的最大质量为m0. 由m＝I和P＝I2R，得m0＝. 二、质疑 这两道高考试题，共同点是：环形导体在磁场中切割磁感应线运动，产生了感应电流。本来题目物理过程清楚，应用的物理规律很明确，运算量也不太；学生容易理解、掌握，但是讲完过后，喜欢思考、联想的同学却提出了以下问题： 【问题1】这两道题的磁场很特殊，题目1一个N极两个S极，题目2一个S极两个N极。如何产生这样的磁场？ 【问题2】众所周知，磁感应线是闭合曲线，同时磁极总是成对出现，单个磁极是不存在的。这样的磁场其磁感应线如何构成闭合曲线？ 【问题3】环形导体在这样的磁场中下落，切割磁感应线运动，形成电流的本质原因是什么？ 【问题4】穿过环形导体的磁通量一直为0，并没有改变，这与产生感应电流的条件“穿过闭合电路的磁通量发生改变”是否矛盾？ 释疑 初听学生的提问，我倍感高兴，这说明学生并没有就题练题，陷入茫茫题海之中，沉迷于刷题，而是在思考物理过程和物理现象的本质。古人言：学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进。学生善于思考，勇于质疑，这是非常可贵的批判精神和高级思维品质，应当鼓励和保护，我当即进行了表扬。但是，要回答学生提出的问题，却费了不少的心血。下面是笔者的思考，愿与大家分享，如有不妥恳请同行们批评指正。 释疑1：一个N极、两个S极的磁场如何实现？ 图2中，用一个通电线圈可以产生这样的磁场。我认为还可以将若干个马蹄形磁铁捆绑起来形成一个这样的磁场。同样的办法，也可以产生一个S极、两个N极的磁场。如图4所示。 释疑2：磁感应线如何形成闭合曲线？ 这上述两道高考题中，我们关注的是磁极间的磁场，所以磁感应线没有画成闭合曲线，实际上磁感应线在磁体外部从N极出发，从S极回到磁体，再从磁体内部形成闭合曲线。如图5所示。 图5一边只画了一条磁感应线，如果画出很多就容易明白，磁体内部磁感应线最密集，磁强很强。磁极之间的磁场可以看成匀强磁场。 释疑3：感应电流