2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第2讲　法拉第电磁感应定律、自感和涡流

第2讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流CONTENTS考点一01考点二0203考点三04跟踪训练·巩固提升01考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用1.感应电动势（1）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。（2）产生条件：穿过回路的

发生改变，与电路是否闭

合无关。磁通量2.法拉第电磁感应定律（1）内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁

通量的

⁠成正比。

变化率

▢判断小题1.Φ＝0时，感应电动势不一定等于0。

（

√

）2.穿过线圈的磁通量变化越大，则感应电动势越大。

（

×

）3.穿过线圈的磁通量变化越快，则感应电动势越大。

（

√

）4.线圈匝数n越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大。

（

×

）√×√×

2.【电荷量的计算】（多选）如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡处于感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁感应强度方向垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度由0增大到B，此过程中（

）A.线圈有扩张的趋势B.通过线圈平面的磁通量变化量为nBS

02考点二动生电动势导体切割磁感线的情形（1）垂直切割：E＝

⁠。（2）倾斜切割：E＝

，其中θ为v与B的夹角。

Blv

Blvsinθ

1.E＝Blv的三个特性正交性本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度，如图中ab

相对性E＝Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度，若磁场也在运

动，应注意速度间的相对关系2.三种切割方式产生的感应电动势切割方式感应电动势表达式条件垂直切割E＝Blv（1）磁场为匀强

磁场。（2）导体棒与磁

场方向垂直倾斜切割E＝Blvsinθ，其中θ为v与B的夹角旋转切割平动导体棒切割电动势【例1】

如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀

强磁场中，长为L的金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑

动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为θ，电阻为2R，ab间

电阻为R，M、N两点间电势差为U，则M、N两点电势的高低及U的大

小分别为（

）

转动导体棒切割电动势【例2】

（多选）（2024·重庆沙坪坝模拟）如图所示，半径为R的金属圆环水平固定，电阻忽略不计。圆环内存在与环面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒长为2R，其单位长度电阻值为r。t＝0时刻导体棒与圆环相切于O点，现使导体棒以O点为轴从图示位置起在水平面内顺时针匀速转过180°，角速度为ω，导体棒扫过整个环面时与环接触良好。则在该过程中（

）A.流过导体棒的电荷量为0

03考点三自感涡流电磁阻尼与电磁驱动1.自感现象由于通过导体自身的

⁠发生变化而产生的电磁感应现象。2.自感电动势（1）定义：在自感现象中产生的感应电动势。

（3）自感系数L：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有

⁠

等因素有关，单位为亨利，简称亨，符号H。电流L

铁芯3.涡流现象（1）涡流：导体放在

磁场中，导体内产生的

⁠

感应电流。（2）产生原因：导体内

变化→感应电动势→感应电

流。变化漩涡状磁通量5.电磁驱动如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生

⁠使导体受

到安培力而

⁠起来。4.电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总

是

⁠导体的运动。阻碍感应电流运动

通电自感和断电自感的比较电路图

器材要求A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大（有铁芯）通电时在S闭合瞬间，灯A2立即亮起

来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮灯A立即亮，然后逐渐

变暗达到稳定断电时回路电流减小，灯泡逐渐变暗，

A1电流方向不变，A2电流反向①若I2≤I1，灯泡逐渐

变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮

后逐渐变暗。两种情况下灯泡中电流

方向均改变总结自感电动势总是阻碍原电流的变化

1.【通电和断电自感】如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽

略。A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、直流电阻可以忽略的线圈。设两灯泡在以下操作中始终不会烧毁，则下列说法正确的是（

）A.闭合开关S的瞬间，B灯亮，A灯不亮B.断开开关S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯中有自右向左的电流C.闭合开关S的瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗直至熄灭，B灯变亮D.断开开关S的瞬间，A灯右端电势比左端电势高解析：

闭合开关S的瞬间，L自感系数很大，A灯和B灯可视为串

联，所以两灯均同时发光，故A错误；断开开关S的瞬间，B灯中电

流瞬间为0，所以立即熄灭，而A灯与自感线圈并联，由楞次定律可

知线圈中有感应电动势，且线圈中有自右向左的电流，则在A灯与

自感线圈组成的回路中，A灯中有自左向右的电流，故B错误；闭

合开关S的瞬间，A、B同时发光，随后自感线圈中电流逐步变大后

稳定，A灯变暗直至被线圈短路而熄灭，B灯在此过程中变亮，故C

正确；断开开关S的瞬间，自感线圈相当于电源阻碍原电流减小，

且线圈电流自右向左，即线圈左端相当于正极，右端相当于负极，

所以A灯右端连接电源负极，电势比左端电势低，故D错误。2.【涡流】（2024·广东广州模拟）金属探测器外环线圈中通有正弦

交流电时，它产生的磁场会与所遇的金属物发生作用，导致金属物

自身也会产生微弱的电流，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若外环线圈某时刻产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是

（

）A.此时金属物产生的感应磁场的方向竖直向下B.此时金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向C.金属物发出的磁场穿过内环线圈时，内环线圈会产生微弱的电流D.金属物中微弱的电流也能产生磁场，这一现象是一种电磁感应现象解析：

由题意知探测器发射线圈发出的磁场竖直向下且增强，

根据楞次定律可确定金属物中感应电流产生的磁场方向应竖直向

上，用安培定则可判断金属物中的感应电流的方向，从上往下看是

逆时针方向，故A、B错误；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，

会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，故C正确；金属

物中微弱的电流也能产生磁场这一现象，是电流的磁效应现象，故

D错误。3.【电磁驱动】（多选）（2024·湖南长沙模拟）摩托车和汽车上装

有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理，如图所示是磁性式转速

表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确

的是（

）A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B.永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感

应电流使铝盘受磁场力而转动C.铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相同D.由于铝盘和永久磁体被同一转轴带动，所以两者转动是完全同步的解析：

当永久磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘

中会产生感应电流，这时永久磁体的磁场会对铝盘上的感应电流有

力的作用，从而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝

的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；该

转速表利用了电磁感应原理，由楞次定律推论“来拒去留”知，永

久磁体转动方向与铝盘转动方向相同，故C正确；永久磁体固定在

转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体没有被同一转轴带

动，故D错误。4.【电磁阻尼】（多选）（2023·全国甲卷21题）一有机玻璃管竖直

放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传

感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分

布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离，如图

（a）所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由

静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图（b）所

示。则

（

）A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B.下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C.下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大

值更大解析：

对于小磁体，可以忽略其与较远线圈的电磁感应现

象，只考虑与最近一匝线圈的电磁感应，则由题图（b）可知，小

磁体依次通过每匝线圈时产生的感应电流最大值逐渐增大，结合法

拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知，小磁体通过每匝线圈

时的磁通量变化率越来越大，即小磁体在玻璃管内下降的速度越来

越快，A正确；下落过程中，小磁体在水平方向受的合力为零，故

小磁体的N极、S极上下没有颠倒，B错误；小磁体下落过程中受到

的电磁阻力实质就是安培力，根据安培力公式可知，下落过程中，

小磁体受到的电磁阻力并不是始终保持不变的，C错误；由题图（b）可知，与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，感

应电流的最大值更大，故磁通量变化率的最大值更大，D正确。04跟踪训练·巩固提升1.（2023·江苏高考8题）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀

强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边

缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动，O、A、C点电势分别

为φO、φA、φC，则

（

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

导体棒OA段旋转切割磁感线，根据右手定则可知φO＞

φA；AC段不切割磁感线，属于等势体，则φA＝φC，故φO＞φA＝

φC，A正确，B、C、D错误。1234567891011122.（2023·湖北高考5题）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进

行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变

大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0cm、

1.2cm和1.4cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。

若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈

产生的感应电动势最接近（

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

1234567891011123.（2024·湖北襄阳四中模拟）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图

所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积为S2，不规则形状的面

积为S3，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大

小B＝B0＋kt，B0和k均为大于零的常量。则线圈中总的感应电动势

大小为（

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

1234567891011124.现有100匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若

穿过线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是

（

）A.t＝0时刻线圈中感应电动势为0B.t＝5×10－3s时刻线圈中感应电动势最大C.t＝1×10－3s时刻线圈中的感应电动势比

t＝2×10－3s时刻的大D.0～5×10－3s时间内线圈中平均感应电动势为0.4V123456789101112

1234567891011125.如图，长为L的导体棒MN在匀强磁场B中绕平行于磁场的轴OO'以

角速度ω匀速转动，棒与轴OO'间的夹角为α，则UMN为（

）A.0

1234567891011126.（2024·广东潮州模拟）电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速

停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水

平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可

以与其中一份重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几

种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相

同，其中最合理的是

（

）123456789101112解析：

扇形铜框逆时针转动时，对于A、D项，通过铜框的磁通

量不发生变化，无感应电流产生，则线圈不会受到安培力阻碍；对

于B、C项，通过铜框的磁通量发生变化，产生感应电流，B的铜框

只有单边ad或bc受到安培力的阻碍作用，而C的铜框ad边、bc边同

时受到安培力的阻碍作用，所以最合理的是C。故A、B、D错误，

C正确。1234567891011127.（2024·北京延庆一模）图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个

电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然

闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同

的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（

）123456789101112A.图甲中，A1的电阻值小于L1的电阻值B.图甲中，断开开关S1瞬间，流过A1的电流方向自右向左C.图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等D.图乙中，闭合S2电路达到稳定时，变阻器R的电阻值大于L2的电

阻值123456789101112解析：

题图甲中，断开开关S1瞬间，流过L1的电流由于自感现

象保持不变，流过A1的原电流消失，L1和A1组成新的回路，此时流

过A1电流大小与流过L1的电流大小相等，方向自右向左，灯A1突然

闪亮，随后逐渐变暗是因为电路稳定时，A1的电流小于L1的电流，

根据并联分流原理可知，L1的电阻小于A1的电阻，故A错误，B正

确；题图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流

与变阻器R中电流不相等，故C错误；题图乙中，闭合S2，电路稳定

时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与

L2的电阻值相同，故D错误。1234567891011128.如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一

磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（∠aOb＝

90°）时，a、b两点的电势差Uab为

（

）123456789101112

1234567891011129.（多选）（2024·广东深圳模拟）如图为投币机中一种测量硬币某

种特性的装置，硬币可竖直通过两线圈中间的狭缝。发射线圈L1的

匝数为N1，接有频率为f、电压为U1的低频交流电。接收线圈L2的匝

数为N2，在不同情况下，接收线圈输出的电压U2会发生改变，下列

说法正确的是

（

）123456789101112A.无硬币通过时，若L1与L2为完全相同的线圈，则U2＝U1B.无硬币通过时，若只增大U1，则U2也增大C.硬币通过狭缝时，硬币中会产生感应电流D.硬币通过狭缝的全过程中，其加速度不变123456789101112

12345678910111210.（多选）（2024·黑龙江哈尔滨模拟）如图所示为法拉第圆盘发电

机，半径为r的铜质圆盘绕其中心O的竖直轴以恒定角速度顺时针

转动（从上向下看），空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应

强度大小为B。圆盘平面和磁感线垂直，两电刷C、D分