近5年江苏高考物理计算题第13题命题特点及备考策略

摘 要：江苏高考第13题考查的是选修3-2的法拉第电磁感应定律的理解和应用，本文通过回顾2015-2019年江苏高考第13题，分析近5年试题命题特点，剖析近5年试题命题规律，强化法拉第电磁感应定律的拓展延伸，帮助学生掌握解题技巧，探寻新课改背景下物理课堂教学的内涵.

关键词：电磁感应定律;感生;动生;传统与创新

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2020）22-0081-02

2015-2019年江苏高考试题命制基本保持稳定，计算题共三大题，第13题考查的是法拉第电磁感应定律的应用，每年的物理情景不同，考查内容不同，命题角度不同，但都离不开法拉第电磁感应定律的理解和应用，每年的习题各具特色，值得品味.

一、试题呈现

物理情景物理模型考查内容

2015线圈的半径r=5.0cm，导线的横截面积A=0.80cm2，电阻率ρ=1.5Ω·m，磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减小为零.

（1）该圈肌肉组织的电阻R;

（2）该圈肌肉组织中的感应电动势E;

（3）0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.

2016“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，M、N间的距离L=20 m，地磁场的磁感應强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5 T，太阳帆板视为导体.

（1）求M、N间感应电动势的大小E;（2）试判断小灯泡能否发光，并说明理由;（3）估算“天宫一号”距离地球表面的高度h

2017该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.

（1）MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小;

（2）MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小;

（3）PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率.

2018质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流.金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑

（1）末速度的大小v;

（2）通过的电流大小I;

（3）通过的电荷量Q.

2019线圈的面积S=0.3 m2、电阻R=0.6 Ω，磁场的磁感应强度B=0.2 T.现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起.

（1）感应电动势的平均值E;

（2）感应电流的平均值I;

（3）通过导线横截面的电荷量q.

二、命题特点

1.新颖性

2015年第13题以做磁共振检查为背景考查磁场发生变化时在肌肉组织中产生感应电流.将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈，匀强磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B均匀地减小.已知线圈的半径，线圈导线的横截面积和电阻率求电阻、电动势和热量.

2016年第13题以“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动为背景考查感应电动势和感应电流的关系和计算.“天宫一号”运动方向与太阳帆板两端连线垂直，也与地磁场的磁感应强度垂直于，将太阳帆板视为导体，考查导体棒的切割模型.

2017年第13题以矩形匀强磁场区域匀速掠过导体棒为背景考查金属杆中的感应电流的变化特点.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.，本题的实质为电磁驱动.

2.迷惑性

2016年第13题第（2）小问“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与太阳能帆板M、N相连构成闭合电路，试判断小灯泡能否发光并说明理由.不少学生通过第（1）小问M、N间感应电动势的大小E=1.54V进行判断，虽然结论可能是对的，但理由是不科学的.此题的切割模型只有感应电动势没有感应电流，故灯泡不亮.

2017年第13题磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v，金属杆速度和磁场区域速度的大小关系是学生迷惑的一个点，磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆的过程中，金属杆的运动性质的判断也是学生迷惑的一个点.

2018年第13题金属棒被松开后以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定.常规模型中导体棒匀加速切割匀强磁场时，感应电动势和感应电流都会增大，而此题种金属棒中的电流始终保持恒定，这与切割模型相矛盾.其实此题是双电源问题，导轨与外接电源相连使金属棒通有电流，导体棒匀加速切割匀强磁场时又产生一个电源.

3.交替性

2015年第13题和2019年第13题考查的是感生电动势的计算，2015年第13题是因磁感应强度减弱产生的感生电动势，2019年第13题是因有效面积减小产生的感生电动势.感生电流的实质是闭合回路中磁通量变化，磁通量变化有几种形式：①仅磁场强弱变化②仅面积大小变化③磁场强弱和面积大小同时变化④磁场和面积间的夹角变化.

2016年第13题考查匀速切割磁场，2017年第13题考查变加速速切割磁场，2018年第13题考查匀加速切割磁场，导体棒垂直切割磁场时要充分考虑导体棒的有效长度、导体棒的速度变化特点和磁场的磁感应强度变化特点，动生电动势的大小与以上因素都有关系.

三、应对策略

1.关注法拉第电磁感应定律的内涵和外延

法拉第电磁感应定律的核心规律是E=nΔΔt ，拓展公式有①E=nΔΔt=nΔBΔtS =n2-1Δt和②E=nBLV=nBSω，教学过程中要引导学生理解法拉第电磁感应定律的内涵和外延，公式①是感生背景下的具体应用，公式②是动生背景下的具体应用，学生应根据不同的情景选择对应的公式解决问题.

2.强化学生建模意识和迁移能力的训练

新情景背景下的试题命制一定对应着熟悉的旧模型，平时教学过程中应加强学生的阅读意识和审题能力的训练，透过现象看本质，利用自己熟悉的模型和已掌握的物理原理来解决不太熟悉的题型，利用类比思维将复杂的问题简单化，利用迁移能力将陌生的问题清晰化.

3.透过现象看本质，看穿命题者的意图

2016年“天宫一号”切割地磁场，“天宫一号”和灯泡构成了闭合回路，运动过程中太阳帆板在切割地磁场，导线也在切割地磁场，闭合回路中的磁通量不变，故只有感应电动势没有感应电流，该模型中实际上也是双电源问题，不能被切割迷惑了双眼，看到切割就联系感应电流，真正理解感应电动势和感应电流的关系.

2017年磁场区域通过导体棒，表面上看是相对运动切割，实际上是电磁驱动，磁场区域的运动是因，导体棒的跟随运动是果，导体棒的跟随也是为了阻碍右侧闭合回路中磁通量的变化，实质是场动棒也动，但棒跟不上场的运动节奏，故棒的速度会小于场的速度.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中课程标准试验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]李胜强.伏安法在电学实验中的基本应用与变式分析[J].物理教学探讨，2016（2）：60-63.

[3]李胜强.对2015年江苏高考题中一道电学实验题的商榷[J].物理教师，2016（3）：88-90.

[责任编辑：李 璟]