2026版高考物理导与练总复习(人教)（粤）第十二章 第2讲　法拉第电磁感应定律　自感、涡流

第2讲法拉第电磁感应定律自感、涡流

如图所示,“电磁感应铝箔封口机”的工作原理是:通过电磁发生器(感应头)与铝箔垫片

进行电磁感应,使垫片上的金属铝瞬间产生高温,熔化覆盖在铝箔上的熔胶,从而粘贴

在待封容器的封口处,最终达到迅速封口的目的。

(1)该装置的工作原理与电磁炉的工作原理是否相同?

(2)封口材料可用木质材料来代替铝箔吗?

(3)若封口过程中温度过低,可采取哪些措施解决?

1.关于电磁感应现象,下列说法错误的是()

[A]无线充电手机是利用互感现象制成的

[B]真空冶炼炉的炉外线圈应接高频交流电源

[C]灵敏电流表在运输时总要把两接线柱用导体连接起来,是利用了电磁驱动

[D]车站和重要场所的安检门可以探测人身携带的金属物品

2.如图甲所示,横截面积S=50cm2、匝数n=100、电阻r=50Ω的线圈,沿线圈轴向有匀强磁

场,设图示磁场方向为正向,磁感应强度随图乙所示规律变化,则0～0.2s内()

[A]磁通量的变化量为0.04Wb

[B]磁通量的变化率为0.2Wb/s

[C]a点的电势比b点的电势高0.2V

[D]在a、b间接一个理想电流表时,电流表示数为0.4A

考点一对法拉第电磁感应定律的理解及应用

1.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率的比较

Δ�

物理量意义Δ�大小

磁通量Φ某时刻穿过某个面的磁感线的条数Φ=BSsinθ(θ为磁感线与该面的夹角)

ΔΦ=Φ2-Φ1

磁通量的某段时间内穿过某个面的磁通量变ΔΦ=B·ΔS

变化量ΔΦ化多少ΔΦ=S·ΔB

ΔΦ=B2S2-B1S1

=B·

磁通量的Δ�Δ�

Δ�Δ�

穿过某个面的磁通量变化的快慢=S·

变化率Δ�Δ�

���-�

��=

��2�2�1�1

Δ�Δ�

2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况

(1)磁通量的变化是由面积变化引起时,ΔΦ=B·ΔS,则E=nB。

Δ�

Δ�

(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时,ΔΦ=ΔB·S,则E=nS。

Δ�

Δ�-

(3)磁通量的变化是由面积和磁场共同变化引起时,ΔΦ=Φ末-Φ初,则E=n≠n。

�2�2�1�1Δ�Δ�

Δ�Δ�

3.识别图像中的感应电动势

在有关图像问题中,磁通量的变化率是Φt图像上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝

Δ�

数可以确定对该点感应电动势的大小Δ�。

[例1]【对电磁感应定律的理解】(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BL2

[B]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

[例2]【公式E=n的应用】(2023·湖北卷,5)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进

Δ�

Δ�

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]0.30V[B]0.44V

[C]0.59V[D]4.3V

[变式]若匀强磁场垂直向里且均匀增大,则图中a、b哪个点电势高?

考点二导体切割磁感线产生感应电动势

如图所示,长为l的导体棒以O端为圆心,在垂直于磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感

应强度大小为B。

(1)在时间t内导体棒扫过的面积是多少?

(2)导体棒两端产生的感应电动势是多少?

1.平动切割

(1)对公式E=Blv的理解。

适用①磁场为匀强磁场;

条件②B、l、v三者互相垂直

公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度,如图中的有效切割长度均为ab

有效性

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

相对性

的相对关系

(2)当B与l、v垂直、但l与v不垂直时:E=Blvsinθ,其中θ为v与l的夹角,如图所示。

2.转动切割

当导体在垂直于磁场(磁感应强度为B)的平面内,绕一端以角速度ω匀速转动时,产生的感

应电动势为E=Bl=Bl2ω。

1

�2

3.公式E=n与E=Blv的区别与联系

Δ�

Δ�

公式E=nE=Blv

Δ�

研究Δ�

闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体

区对象

别适用对任何电磁感应只适用于导体切割

范围现象普遍适用磁感线运动的情况

联系导体切割磁感线是电磁感应现象的特例,E=Blv可由E=n推导得出

Δ�

Δ�

[例3]【平动切割问题】如图所示,间距为L、水平放置的平行U形光滑金属导轨间有

垂直于导轨平面向下、磁感应强度的大小为B的匀强磁场,倾斜放置的金属杆MN在外力

作用下以平行于导轨向右的速度v匀速运动,金属杆MN与导轨的夹角为θ,其单位长度的

电阻为r,MN运动过程中与导轨始终接触良好,导轨电阻不计。下列说法正确的是()

[A]金属杆MN中感应电流的方向为M到N

[B]金属杆MN切割磁感线产生的感应电动势大小为BLvsinθ

金属杆所受安培力的大小为

[C]MN2

���

�

金属杆的热功率为

[D]MN22

���

�sin�

[例4]【转动切割问题】(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,导线始终在垂直于纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为()

[A]O>a>b>c[B]O<a<b<c

[C]O>a>b=c[D]O<a<b=c

考点三自感与涡流电磁阻尼和电磁驱动

通电自感和断电自感的比较

项目灯泡与线圈串联灯泡与线圈并联

电路图

电流逐渐增大,

通电时电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定

灯泡逐渐变亮

电路中稳态电流为I1、I2:

电流逐渐减小,

(1)若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;

断电时灯泡逐渐变暗,

(2)若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗。

电流方向不变

两种情况下灯泡中电流方向均改变

能量转

通电时电能转化为磁场能,断电时磁场能转化为电能

化情况

[例5]【自感问题】(2023·北京卷,5)如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,P、Q

是两个相同的小灯泡,开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关

()

[A]P与Q同时熄灭[B]P比Q先熄灭

[C]Q闪亮后再熄灭[D]P闪亮后再熄灭

听课笔记

[变式](1)若一开始开关断开,当闭合开关,P、Q两灯如何变化?

(2)开关S断开瞬间,流经P灯的电流方向如何变化?

分析自感问题的三个技巧

[例6]【涡流问题】(2024·甘肃卷,4)工业上常利用感