2026版创新设计高考一轮复习物理第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第十一章电磁感应

学习目标目

录CONTENTS夯实必备知识01研透核心考点02提升素养能力03夯实必备知识1电磁感应1.改变闭合变化率2.3.

Blv

自感4.自感电动势

形状匝数铁芯变化6.5.7.磁通量阻碍安培力1.思考判断×(1)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。()(2)穿过线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。()(3)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同。()(4)线圈中的电流越大，则自感系数也越大。()(5)自感电动势总是阻止原电流的变化。()(6)电磁阻尼阻碍相对运动，电磁驱动促进二者相对运动。()√××××C2.(人教版选择性必修第二册P45T5改编)A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA=2rB，分别按图甲、乙两种方式放入匀强磁场中，且匀强磁场的磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是(

)A.甲图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1B.甲图中，A、B两线圈中电流之比为2∶1C.乙图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1D.乙图中，A、B两线圈中电流之比为4∶1研透核心考点2考点二导线切割磁感线产生的感应电动势考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用考点三自感现象考点四涡流、电磁阻尼和电磁驱动考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用

例1

(2025·江西余干中学模拟)如图甲所示，N=10匝的线圈(图中只画了1匝)，总电阻r=10Ω，其两端a、b与一个R=20Ω的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，下列判断正确的是(

)AA.线圈中的感应电流大小为1AB.线圈中的感应电动势大小为3VC.a端电势比b端低D.线圈中感应电流的方向为逆时针方向

方法总结

确定感应电路中电势高低的方法跟踪训练1.(2025·河北石家庄月考)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，小圆面积均为S2，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均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为(

)DA.kS1

B.5kS2C.k(S1-5S2) D.k(S1+5S2)

考点二导线切割磁感线产生的感应电动势1.导体平动切割磁感线产生感应电动势的算式E=Blv的理解适用条件在匀强磁场中，B、l、v三者互相垂直。如果不相互垂直，应取垂直分量进行计算有效长度公式E=Blv中的l为有效长度，即为导体两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度。如图，导体的有效长度分别为:图甲:l=sin

β图乙:沿v方向运动时，l=图丙:沿v1方向运动时，l=R;沿v2方向运动时，l=R相对速度E=Blv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系

角度平动切割磁感线

例2

(多选)如图所示，一导线折成边长为a的正三角形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，导线框以速度v向右匀速进入磁场，CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列说法中正确的是(

)CD

跟踪训练2.(2024·甘肃卷，4)如图，相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连，处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v，不计导体棒及导轨电阻，则导体棒ab所受的安培力为(

)A

角度转动切割磁感线例3

(2024·湖南卷，4)如图，有一硬质导线Oabc，其中

是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为(

)CA.φO>φa>φb>φc

B.φO<φa<φb<φcC.φO>φa>φb=φc

D.φO<φa<φb=φc

通电自感与断电自感现象对比考点三自感现象电路图器材要求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例4

(2025·北京高三上开学考)如图所示，a、b是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与R相同，且R小于小灯泡的电阻。闭合开关S，待电路达到稳定后，a、b两灯泡均可发光。由于自感作用，在开关S接通和断开后，灯泡a和b中的电流方向和发光情况(只考虑接通和断开后的短时间内)，下列说法中正确的是(

)DA.S断开后，两灯泡中的电流方向均与S接通后的方向相反B.S断开后，两灯泡中的电流方向均与S接通后的方向相同C.S接通后灯泡a先达到最亮，S断开后灯泡b滞后熄灭D.S接通后灯泡b先达到最亮，S断开后灯泡b滞后熄灭解析

S接通时，由于线圈L产生自感电动势阻碍通过线圈L电流的增大，则接通S瞬间，干路电流全部通过灯泡b，则灯泡b先达到最亮;当电路稳定后，由于线圈L直流电阻值与R相同，则灯泡a和灯泡b亮度相同;S断开时，由于线圈L产生自感电动势阻碍原电流的减小，且线圈L和灯泡b构成自感回路，灯泡a和R被中间导线短路，所以灯泡a立刻熄灭，灯泡b滞后熄灭，且通过灯泡b的电流方向与原来相反，故D正确。方法总结

分析自感问题的三个技巧跟踪训练3.某同学想对比自感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压U恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器。先闭合开关S得到如图乙所示的i-t图像，等电路稳定后，断开开关(断开开关的实验数据未画出)。下列关于该实验的说法正确的是(

)DA.闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零B.图乙中的a曲线表示电流传感器A2测得的数据C.断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭D.t1时刻小灯泡与线圈的电阻相等解析

闭合开关时，线圈中的自感电动势等于电源电动势，自感线圈中的电流为零，故A错误;A2中的电流等于自感线圈中的电流，自感线圈中电流从零开始逐渐增大，最后趋于稳定，故A2中数据应为题图乙中b曲线，故B错误;断开开关前，两支路中电流相等，刚断开开关时，回路中的电流没有变化，故灯泡不会发生明显闪亮，而是逐渐熄灭，故C错误;t1时刻，两支路两端电压相等，电流相等，则电阻相等，即小灯泡与线圈的电阻相等，故D正确。1.产生涡流时的能量转化(1)金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能。(2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。考点四涡流、电磁阻尼和电磁驱动2.电磁阻尼和电磁驱动

电磁阻尼电磁驱动不同点成

因由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动例5

(2023·全国乙卷，17)一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示，分析可知(

)A.图(c)是用玻璃管获得的图像B.在铝管中下落，小磁体做匀变速运动C.在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短A提升素养能力3A级基础对点练D对点练1

法拉第电磁感应定律的理解与应用1.(2024·广东卷，4)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是(

)A.穿过线圈的磁通量为BL2B.永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向解析

根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误;根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误;永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。BC

A.0~4s内，流过导体棒的电流方向向右B.B0=5TC.流过导体棒的电流为2AD.2s时，轻绳的张力为0.4N解析

由题意可知，0~4

s的时间内穿过闭合回路的磁场向外均匀增加，由楞次定律可知回路中的电流为顺时针方向，即流过导体棒的电流方向向左，故A错误;由法拉第电磁

AD对点练2

导线切割磁感线产生感应电动势3.(多选)如图所示，分布于全空间的匀强磁场垂直于纸面向里，其磁感应强度大小为B=2T。宽度为L=0.8m的两导轨间接一阻值为R=0.2Ω的电阻，电阻为2R的金属棒AC长为2L并垂直于导轨(导轨电阻不计)放置，A端刚好位于导轨上，中点D与另一导轨接触。当金属棒以速度v=0.5m/s向左匀速运动时，下列说法正确的是(

)A.流过电阻R的电流为2AB.A、D两点间的电势差为UAD=0.4VC.A、C两点间的电势差为UAC=-1.6VD.A、C两点间的电势差为UAC=-1.2V

D

B对点练3

自感现象5.用电流传感器(电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。下列关于灯泡D中的电流随时间变化情况的图像可能正确的是(

)解析

闭合开关的瞬间，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，随着自感线圈分流作用增大，灯泡中的电流变小，A、D错误;一段时间后，灯泡的电流稳定在某一值上，当断开开关时，自感线圈产生自感电动势，自感线圈中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方向，而灯泡中原来的电流沿顺时针方向，并且灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，B正确，C错误。D6.(2025·北京大兴模拟)如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是(

)A.开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮B.开关S闭合至电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮C.开关S断开时，c灯立即熄灭，a灯闪亮一下再逐渐熄灭D.开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭解析

开关S闭合时，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感电动势，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮，故A错误;开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，故B错误;开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，b灯和电阻R串联，则流过a灯的电流Ia大于流过b灯的电流Ib，开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈与b、a灯构成新回路，线圈产生自感电动势阻碍电流Ia减小，流过b、a灯，则a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭，故C错误，D正确。B对点练4

涡流、电磁阻尼和电磁驱动7.(2024·甘肃卷，6)工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是(

)A.金属中产生恒定感应电流B.金属中产生交变感应电流C.若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小D.若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变解析

当线圈中通有交变电流时，感应电炉中产生非均匀变化的磁场，金属中进而产生交变感应电流，A错误，B正确;若线圈匝数增加，根据法拉第电磁感应定律可知，金属中的感应电流增大，C、D错误。A8.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(

)解析

感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动;在B图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动和向右振动无感应电流产生;在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流;在D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故选项A正确，B、C、D错误。B级

综合提升练C9.如图所示的电路中，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，线圈L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是(

)A.开关S从断开状态突然闭合时，L1逐渐变亮，L2一直不亮，L3立即变亮B.开关S从断开状态突然闭合时，L1、L2逐渐变亮，L3立即变亮再熄灭C.开关S从闭合状态突然断开时，L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L3立即熄灭D.开关S从闭合状态突然断开时，L1、L2逐渐熄灭，L3突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析

由于二极管具有单向导电性，所以开关S从断开状态突然闭合时，二极管不能导通，L2一直不亮;此时L1、L3和L串联在同一回路中，L产生自感电动势阻碍通过其电流增大，所以通过L1和L3的电流逐渐增大，L1和L3均逐渐变亮，故A、B错误;开关S从闭合状态突然断开时，通过L3的电流立即变为零，所以L3立即熄灭;L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时自感电动势的方向满足二极管导通的条件，所以L1、L2和L串联在同一回路中，通过L1的电流逐渐减小，L1逐渐熄灭，而由于L2开始时不亮，所以L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，