2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流CONTENTS考點一01考點二0203考點三04跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1.感應(yīng)電動勢（1）感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。（2）產(chǎn)生條件：穿過回路的

發(fā)生改變，與電路是否閉

合無關(guān)。磁通量2.法拉第電磁感應(yīng)定律（1）內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁

通量的

?成正比。

變化率

?判斷小題1.Φ＝0時，感應(yīng)電動勢不一定等于0。

（

√

）2.穿過線圈的磁通量變化越大，則感應(yīng)電動勢越大。

（

×

）3.穿過線圈的磁通量變化越快，則感應(yīng)電動勢越大。

（

√

）4.線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大。

（

×

）√×√×

2.【電荷量的計算】（多選）如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部實物圖，其由線圈和芯片電路組成。當(dāng)飯卡處于感應(yīng)區(qū)域時，會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來驅(qū)動芯片工作。已知線圈面積為S，共n匝，回路總電阻為R。某次刷卡時，線圈平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，且全部處于磁場區(qū)域內(nèi)，在感應(yīng)時間t內(nèi)，磁感應(yīng)強度由0增大到B，此過程中（

）A.線圈有擴張的趨勢B.通過線圈平面的磁通量變化量為nBS

02考點二動生電動勢導(dǎo)體切割磁感線的情形（1）垂直切割：E＝

?。（2）傾斜切割：E＝

，其中θ為v與B的夾角。

Blv

Blvsinθ

1.E＝Blv的三個特性正交性本公式要求磁場為勻強磁場，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，如圖中ab

相對性E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體棒相對磁場的速度，若磁場也在運

動，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系2.三種切割方式產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢切割方式感應(yīng)電動勢表達式條件垂直切割E＝Blv（1）磁場為勻強

磁場。（2）導(dǎo)體棒與磁

場方向垂直傾斜切割E＝Blvsinθ，其中θ為v與B的夾角旋轉(zhuǎn)切割平動導(dǎo)體棒切割電動勢【例1】

如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻

強磁場中，長為L的金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑

動。金屬導(dǎo)軌電阻不計，金屬桿與導(dǎo)軌的夾角為θ，電阻為2R，ab間

電阻為R，M、N兩點間電勢差為U，則M、N兩點電勢的高低及U的大

小分別為（

）

轉(zhuǎn)動導(dǎo)體棒切割電動勢【例2】

（多選）（2024·重慶沙坪壩模擬）如圖所示，半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。導(dǎo)體棒長為2R，其單位長度電阻值為r。t＝0時刻導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O點，現(xiàn)使導(dǎo)體棒以O(shè)點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω，導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。則在該過程中（

）A.流過導(dǎo)體棒的電荷量為0

03考點三自感渦流電磁阻尼與電磁驅(qū)動1.自感現(xiàn)象由于通過導(dǎo)體自身的

?發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.自感電動勢（1）定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

（3）自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有

?

等因素有關(guān)，單位為亨利，簡稱亨，符號H。電流L

鐵芯3.渦流現(xiàn)象（1）渦流：導(dǎo)體放在

磁場中，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的

?

感應(yīng)電流。（2）產(chǎn)生原因：導(dǎo)體內(nèi)

變化→感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電

流。變化漩渦狀磁通量5.電磁驅(qū)動如果磁場相對于導(dǎo)體運動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生

?使導(dǎo)體受

到安培力而

?起來。4.電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力總

是

?導(dǎo)體的運動。阻礙感應(yīng)電流運動

通電自感和斷電自感的比較電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大（有鐵芯）通電時在S閉合瞬間，燈A2立即亮起

來，燈A1逐漸變亮，最終一樣亮燈A立即亮，然后逐漸

變暗達到穩(wěn)定斷電時回路電流減小，燈泡逐漸變暗，

A1電流方向不變，A2電流反向①若I2≤I1，燈泡逐漸

變暗；②若I2＞I1，燈泡閃亮

后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流

方向均改變總結(jié)自感電動勢總是阻礙原電流的變化

1.【通電和斷電自感】如圖所示，電源的電動勢為E，內(nèi)阻r不能忽

略。A、B是完全相同的兩個小燈泡，L為自感系數(shù)很大、直流電阻可以忽略的線圈。設(shè)兩燈泡在以下操作中始終不會燒毀，則下列說法正確的是（

）A.閉合開關(guān)S的瞬間，B燈亮，A燈不亮B.斷開開關(guān)S的瞬間，B燈立即熄滅，A燈中有自右向左的電流C.閉合開關(guān)S的瞬間，A、B同時發(fā)光，隨后A燈變暗直至熄滅，B燈變亮D.斷開開關(guān)S的瞬間，A燈右端電勢比左端電勢高解析：

閉合開關(guān)S的瞬間，L自感系數(shù)很大，A燈和B燈可視為串

聯(lián)，所以兩燈均同時發(fā)光，故A錯誤；斷開開關(guān)S的瞬間，B燈中電

流瞬間為0，所以立即熄滅，而A燈與自感線圈并聯(lián)，由楞次定律可

知線圈中有感應(yīng)電動勢，且線圈中有自右向左的電流，則在A燈與

自感線圈組成的回路中，A燈中有自左向右的電流，故B錯誤；閉

合開關(guān)S的瞬間，A、B同時發(fā)光，隨后自感線圈中電流逐步變大后

穩(wěn)定，A燈變暗直至被線圈短路而熄滅，B燈在此過程中變亮，故C

正確；斷開開關(guān)S的瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源阻礙原電流減小，

且線圈電流自右向左，即線圈左端相當(dāng)于正極，右端相當(dāng)于負(fù)極，

所以A燈右端連接電源負(fù)極，電勢比左端電勢低，故D錯誤。2.【渦流】（2024·廣東廣州模擬）金屬探測器外環(huán)線圈中通有正弦

交流電時，它產(chǎn)生的磁場會與所遇的金屬物發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬物

自身也會產(chǎn)生微弱的電流，來自金屬物的磁場進入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測器會發(fā)出報警聲。若外環(huán)線圈某時刻產(chǎn)生向下且增強的磁場，則下列說法中正確的是

（

）A.此時金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向豎直向下B.此時金屬物中的渦流從上往下看是沿順時針方向C.金屬物發(fā)出的磁場穿過內(nèi)環(huán)線圈時，內(nèi)環(huán)線圈會產(chǎn)生微弱的電流D.金屬物中微弱的電流也能產(chǎn)生磁場，這一現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象解析：

由題意知探測器發(fā)射線圈發(fā)出的磁場豎直向下且增強，

根據(jù)楞次定律可確定金屬物中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)豎直向

上，用安培定則可判斷金屬物中的感應(yīng)電流的方向，從上往下看是

逆時針方向，故A、B錯誤；金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，

會引起接收線圈產(chǎn)生微弱的電流，使探測器報警，故C正確；金屬

物中微弱的電流也能產(chǎn)生磁場這一現(xiàn)象，是電流的磁效應(yīng)現(xiàn)象，故

D錯誤。3.【電磁驅(qū)動】（多選）（2024·湖南長沙模擬）摩托車和汽車上裝

有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速

表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確

的是（

）A.鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動B.永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感

應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動C.鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相同D.由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的解析：

當(dāng)永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤

中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時永久磁體的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有

力的作用，從而產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲

的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，故A錯誤，B正確；該

轉(zhuǎn)速表利用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律推論“來拒去留”知，永

久磁體轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，故C正確；永久磁體固定在

轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁體沒有被同一轉(zhuǎn)軸帶

動，故D錯誤。4.【電磁阻尼】（多選）（2023·全國甲卷21題）一有機玻璃管豎直

放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳

感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分

布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離，如圖

（a）所示?，F(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由

靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t的變化如圖（b）所

示。則

（

）A.小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B.下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C.下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D.與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大

值更大解析：

對于小磁體，可以忽略其與較遠(yuǎn)線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)

象，只考慮與最近一匝線圈的電磁感應(yīng)，則由題圖（b）可知，小

磁體依次通過每匝線圈時產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大值逐漸增大，結(jié)合法

拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知，小磁體通過每匝線圈

時的磁通量變化率越來越大，即小磁體在玻璃管內(nèi)下降的速度越來

越快，A正確；下落過程中，小磁體在水平方向受的合力為零，故

小磁體的N極、S極上下沒有顛倒，B錯誤；小磁體下落過程中受到

的電磁阻力實質(zhì)就是安培力，根據(jù)安培力公式可知，下落過程中，

小磁體受到的電磁阻力并不是始終保持不變的，C錯誤；由題圖（b）可知，與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，感

應(yīng)電流的最大值更大，故磁通量變化率的最大值更大，D正確。04跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.（2023·江蘇高考8題）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻

強磁場，OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心，棒的中點A位于磁場區(qū)域的邊

緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動，O、A、C點電勢分別

為φO、φA、φC，則

（

）A.φO＞φCB.φC＞φAC.φO＝φAD.φO－φA＝φA－φC123456789101112解析：

導(dǎo)體棒OA段旋轉(zhuǎn)切割磁感線，根據(jù)右手定則可知φO＞

φA；AC段不切割磁感線，屬于等勢體，則φA＝φC，故φO＞φA＝

φC，A正確，B、C、D錯誤。1234567891011122.（2023·湖北高考5題）近場通信（NFC）器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進

行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變

大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、

1.2cm和1.4cm，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣。

若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強度變化率為103T/s，則線圈

產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近（

）A.0.30VB.0.44VC.0.59VD.4.3V123456789101112

1234567891011123.（2024·湖北襄陽四中模擬）將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖

所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積為S2，不規(guī)則形狀的面

積為S3，垂直線圈平面方向有一隨時間t變化的磁場，磁感應(yīng)強度大

小B＝B0＋kt，B0和k均為大于零的常量。則線圈中總的感應(yīng)電動勢

大小為（

）A.k（S3－S2）B.k（S3＋S1－S2）C.k（S3－S1－S2）D.k（S3＋S2－S1）123456789101112

1234567891011124.現(xiàn)有100匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若

穿過線圈的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是

（

）A.t＝0時刻線圈中感應(yīng)電動勢為0B.t＝5×10－3s時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大C.t＝1×10－3s時刻線圈中的感應(yīng)電動勢比

t＝2×10－3s時刻的大D.0～5×10－3s時間內(nèi)線圈中平均感應(yīng)電動勢為0.4V123456789101112

1234567891011125.如圖，長為L的導(dǎo)體棒MN在勻強磁場B中繞平行于磁場的軸OO'以

角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，棒與軸OO'間的夾角為α，則UMN為（

）A.0

1234567891011126.（2024·廣東潮州模擬）電磁阻尼可以無磨損地使運動的線圈快速

停下來。如圖所示，扇形銅框在絕緣細(xì)桿作用下繞轉(zhuǎn)軸O在同一水

平面內(nèi)快速逆時針轉(zhuǎn)動，虛線把圓環(huán)分成八等份，扇形銅框恰好可

以與其中一份重合。為使線框快速停下來，實驗小組設(shè)計了以下幾

種方案，其中虛線為勻強磁場的理想邊界，邊界內(nèi)磁場大小均相

同，其中最合理的是

（

）123456789101112解析：

扇形銅框逆時針轉(zhuǎn)動時，對于A、D項，通過銅框的磁通

量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，則線圈不會受到安培力阻礙；對

于B、C項，通過銅框的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，B的銅框

只有單邊ad或bc受到安培力的阻礙作用，而C的銅框ad邊、bc邊同

時受到安培力的阻礙作用，所以最合理的是C。故A、B、D錯誤，

C正確。1234567891011127.（2024·北京延慶一模）圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個

電路圖，L1和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然

閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同

的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（

）123456789101112A.圖甲中，A1的電阻值小于L1的電阻值B.圖甲中，斷開開關(guān)S1瞬間，流過A1的電流方向自右向左C.圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等D.圖乙中，閉合S2電路達到穩(wěn)定時，變阻器R的電阻值大于L2的電

阻值123456789101112解析：

題圖甲中，斷開開關(guān)S1瞬間，流過L1的電流由于自感現(xiàn)

象保持不變，流過A1的原電流消失，L1和A1組成新的回路，此時流

過A1電流大小與流過L1的電流大小相等，方向自右向左，燈A1突然

閃亮，隨后逐漸變暗是因為電路穩(wěn)定時，A1的電流小于L1的電流，

根據(jù)并聯(lián)分流原理可知，L1的電阻小于A1的電阻，故A錯誤，B正

確；題圖乙中，閉合S2瞬間，L2對電流有阻礙作用，所以L2中電流

與變阻器R中電流不相等，故C錯誤；題圖乙中，閉合S2，電路穩(wěn)定

時，A2與A3的亮度相同，說明兩支路的電流相同，因此變阻器R與

L2的電阻值相同，故D錯誤。1234567891011128.如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進入一

磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。當(dāng)圓環(huán)運動到圖示位置（∠aOb＝

90°）時，a、b兩點的電勢差Uab為

（

）123456789101112

1234567891011129.（多選）（2024·廣東深圳模擬）如圖為投幣機中一種測量硬幣某

種特性的裝置，硬幣可豎直通過兩線圈中間的狹縫。發(fā)射線圈L1的

匝數(shù)為N1，接有頻率為f、電壓為U1的低頻交流電。接收線圈L2的匝

數(shù)為N2，在不同情況下，接收線圈輸出的電壓U2會發(fā)生改變，下列

說法正確的是

（

）123456789101112A.無硬幣通過時，若L1與L2為完全相同的線圈，則U2＝U1B.無硬幣通過時，若只增大U1，則U2也增大C.硬幣通過狹縫時，硬幣中會產(chǎn)生感應(yīng)電流D.硬幣通過狹縫的全過程中，其加速度不變123456789101112

12345678910111210.（多選）（2024·黑龍江哈爾濱模擬）如圖所示為法拉第圓盤發(fā)電

機，半徑為r的銅質(zhì)圓盤繞其中心O的豎直軸以恒定角速度順時針

轉(zhuǎn)動（從上向下看），空間中存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)

強度大小為B。圓盤平面和磁感線垂直，兩電刷C、D分