李池 俞建操

摘 ? 要：文章對2017年高考理綜新課標全國Ⅱ卷第18題的參考解析提出了質疑，對中學物理教學中常被師生忽略的動生電磁感應的一種特殊情形提出建議。

關鍵詞：高考題解析;電磁感應;楞次定律

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）11-0043-2

2017年高考理綜新課標全國Ⅱ卷第18題是一道有關電磁感應的試題。該題以物理知識在現代高科技中的應用為載體，主要考查學生對感應電流的產生條件以及楞次定律的理解。

題目如下：

掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺寸上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖1所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒定磁場;出現擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是（ ? ?）

該題的答案為A選項，參考解析如下：

由于所加磁場屬于恒定磁場，當紫銅薄板上下及左右振動時，穿過板的磁通量可能發(fā)生變化，所以板內會產生感應電流。再由楞次定律[1]可得，感應電流會受到原磁場的安培力作用而阻礙板的相對運動，從而衰減紫銅薄板的振動。

B和D選項所示的情境中，紫銅薄板上下微小振動時，磁通量不變而不產生感應電流;C選項所示的情境中，紫銅薄板上下和左右微小振動時，磁通量都不變，都不產生感應電流;只有A選項所描述的情境，在紫銅薄板上下及左右微小振動時，穿過板的磁通量都會發(fā)生變化。所以，相比之下A選項的方案最有效。

當筆者將該題作為例題按上述思路給學生分析時，班上幾個優(yōu)生對此提出了不同的看法。為了說明學生的觀點，先來看一個簡單的模型。

如圖2所示，一根長為L的導體棒在磁感應強度為B的勻強磁場中做垂直切割磁感線的運動。棒的速度為v。根據法拉第電磁感應定律，導體棒內將產生感應電動勢E， 且

從公式可以看出，若棒的速度增大，電動勢也將增大，這就要求導體棒內的自由電荷必須繼續(xù)定向移動，這樣就有電流產生;同理，當速度反向時，導體棒內將產生相反方向的感應電流。而不管是哪個方向的電流，都會受到安培力的作用而阻礙棒的運動。

現在來看原題目，以C選項為例進行分析。

當紫銅薄板上下振動時，可以將紫銅薄板看成上述導體棒切割磁感線的運動，會受到原磁場的安培力而阻礙板的相對運動。

同理，當紫銅薄板左右振動時，又可以把板在磁場中的部分看成豎直導體棒垂直切割磁感線。板中會產生豎直方向的大小、方向隨時改變的感應電流，這種電流所受到的安培力也會阻礙板的相對運動。

照此，B和D兩個選項也會有同樣的情況發(fā)生。

筆者以為，學生所述觀點不無道理，這涉及到動生電磁感應的另一種方式，這種方式不需要電流回路，卻同樣可以使電荷定向移動。雖然實際的掃描隧道顯微鏡可能就是采用了A選項所描述的方案，那是因為學生所述的這種“特殊”方式在此處產生的感應電流相對較弱（當然，要對比兩種電流的強弱，需進行嚴格的數學運算）。

在平時的教學中，我們很少關注這種方式所產生的感應電流。但在實際的應用中，這種電流常常存在，而且有些時候，這種因素所產生的影響不能輕易忽略，這需要引起廣大同仁的普遍重視。

參考文獻：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2[M].北京：人民教育出版社，2017.

（欄目編輯 ? ?陳 ?潔）