对一道浙江高考物理实验题的探讨与评析 ——2017年浙江高考物理卷第21题分析
对一道浙江高考物理实验题的探讨与评析——— ２０１７ 年浙江高考物理卷第 ２１ 题分析余 斌（宁波外国语学校 浙江 宁波 ３１５１２１）摘 要：实验“探究感应电流方向的规律”是浙江省高考物理命题范围中的考查实验之一．本文用理论与实验相结合的方法对浙江省选考物理卷以该实验为背景的试题进行评析．关键词：感应电流；传感器；理论分析；实验验证作者简介：余斌（１９８５ －），男，浙江宁波人，中学一级教师，研究方向：高中物理学科教学．题目 用如图 １ 所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落．当磁体运动到如图１ 所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从 （填“a 到 b”或“b 到 a”）．在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流 i 随时间 t 的图象应该是 ．试题分析 本题以实验“探究感应电流方向的规律”为背景，考查学生对楞次定律、法拉第电磁感应定律的综合应用．其中第一空要求判断线圈中感应电流方向，难度不大．第二空要求对感应电流随时间的变化规律作出判断与甄别，对学生的理解能力、分析综合能力有较高的要求，难度较大．参考答案中第二空的答案是 Ａ，笔者认为此选项作为答案值得商榷，因而对此电磁感应现象进行了理论分析和实验验证．答题情况分析 此题选择 Ａ 和 Ｄ 的考生居多．选择 Ａ 的学生认为，当磁铁完全进入线圈内部后，线圈的磁通量基本保持不变，因此在这段时间内线圈电动势为零，电流为零，磁铁出线圈时的速度比进入线圈时要大，磁通量变化率也大，因此电流的峰值大一些．选择 Ｄ 的学生则认为，此线圈可类比电磁阻尼管，磁铁下落过程中，线圈切割磁感线产生感应电流，当磁铁完全进入线圈内部后将缓慢下降，此过程线圈中应有持续不断的电流．理论分析 笔者认为，可以从感应电流的方向与大小两个方面来分析线圈中电流随时间的变化情况．先分析电流的方向．磁铁从上往下进入线圈的过程中，向上的磁通量增大，由楞次定律可以判断电流方向为顺时针（俯视看），即从 b 到 a，当磁铁完全进入线圈内且处于线圈中上部时（图 ３），线圈的 A 部分与B 部分上下对称，由楞次定律可以判断此时线圈的 A部分产生电动势的方向为逆时针（俯视看），线圈 B 部分产生的电动势方向为顺时针（俯视看），两部分电动势之和为零，整个线圈产生的电动势等于线圈的 C 部分产生的电动势，此时方向为顺时针（俯视看）．当磁铁运动至线圈中部位置时（图 ４），由于上下对称，可得此时线圈总电动势为零，电流为零．同理可得，当磁铁运动至线圈中下部时（图 ５），整个线圈产生的电动势等于线圈 A 部分产生的电动势，此时电流方向为逆时针（俯视看）．也就是说，磁铁从上往下经过线圈中部位置后，线圈中的电流方向随即发生改变．· １ ４ ·中学物理Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．０７２０１８ 年 ４ 月万方数据
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