高考物理总复习教材基础知识导学 第十章 电磁感应

第十章电磁感应

［定标一一核心素养］

物理观理解产生感应电动势的条件和相关规律，会解释电

念磁感应现象。

科学思掌握电磁感应现象的电路、动力学、图像、能量等

维综合性问题。

科学态

度与责了解电磁感应在现代科技中的应用和影响。

任

［定位一一主干知识］

1.电磁感应现象2.磁通量

3.法拉第电磁感应定律

4.楞次定律5.自感、涡流

6.实验：探究影响感应电流方向的囚素

第1课时电磁感应现象和楞次定律基础自修课

必备知识（一）实验：探究影响感应电流方向的因素

1.（烟台模拟）为了探究电磁感应现象，某实验小组将电池、线圈A、

线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭

合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：

（1）当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针

（填“左偏”“不动”或“右偏”）;

（2）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针（填“左偏”“不动”

或“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向_______（填“相同”

或“相反”）。

解析：（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流i-的指针向右偏了一下，

说明穿过线圈的磁通量增加时，电流计指针向右偏。合上开关后，将滑动

变阻器的滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻变小，电流增大，穿过线

圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏；

（2）将线圈A拔出时，穿过B的磁通量减小，电流表指针向左偏；根

据楞次定律的推论“增反减同”可知此时两线圈中的电流流向相同。

答案：（1）右偏（2）左偏相同

2.如图所示，是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。

（1）将实物电路中所缺的导线补充完整。

（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合

上开关后，将线圈L迅速插入线圈Lz中，灵敏电流计的指针将

偏转（选填“向左”“向右”或“不”）。

（3）线圈【“插入线圈1.2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵

敏电流计的指针将________偏转（选填“向左”“向右”或“不”）0

解析：（1）补充的实物电路如图所示。

（2）已知闭合开关瞬间，穿过线圈L2的磁通量增加，产生的感应电流

使灵敏电流计的指针向右偏转。当开关闭合后，将线圈L迅速插入线圈

中时，穿过线圈L2的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也使

灵敏电流计的指针向右偏转。

（3）滑动变阻器的滑片迅速向右移动，线圈L中的电流变小，穿过线

圈12的磁通量减少，则灵敏电流计的指针向左偏转。

答案：（1）见解析图（2）向右（3）向左

［系统归纳］

1.实验设计

如图所示，条形磁铁插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁

通量，利用电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。

2.实验现象

相对运动情\\

冶/.日

况铺

原磁场方向向下向下向上向上

中的变化情

增加减少减少增加

况

感应电流的

磁

向上向下向上向下

场方向（线

圈中）

感应电流在

线圈中的方自下而上自上而卜自下而上自上而下

向

感应电流的

磁

场方向与原

相反相同相同相反

磁

场方向的关

系

3.实验结论

当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反;

当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与京磁场的方向相同。

4.注意事项

实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针

偏转方向之间的关系，判断的方法是：采用如图所示的电

路，把一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程

较小，所以在电路中应接入限流式滑动变阻器R,电池采用旧电池，开关

S采用瞬间接触，记录指针偏转方向。

必备知识（二）电磁感应现象

1.［电磁感应现象的认识］

在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感

应电流的是（）

A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表

的变化

B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表

的变化

C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入

条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通

电或断电的瞬间，观察电流表的变化

解析：选D只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感

应电流，A、B错误；线圈中插入条形磁铁瞬间回路中磁通量有变率，电

流表有变化，磁铁不动后电流表无变化，C错误；给线圈通电或断电瞬间，

通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化,

D正确。

2.［感应电流有无的判断］

下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是（）

---1r□

士----------:=)(J

解析•：选A开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线

圈N中不产生感应电流，故A符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A

的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A

向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故

C不符合题意；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割

磁感线，与外电路构成闭合回路，产生感应电流，故D不符合题意。

3.［磁通量的认识］

磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流

的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到

位置2,第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2,设前后/电目

两次通过线框的磁通量变化大小分别为△①1和△①2,则()

A.△0I>A02B.△①尸△①2

C.AO,<AO2D.无法确定

解析：选C第一次将线框由位置1平移到位置2,磁感线从线框的

同一侧穿入，A3为前后两位置磁通量的绝对值之差。第二次将线框由

位置1绕cd边翻转到位置2,磁感线从线框的不同侧穿入，△以为前后

两位置磁通量的绝对值之和。故△中।VA中力选项C正确。

［系统归纳］

1.产生感应电流的条件

(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。

2.判断有无感应电流的步躲

(1)确定研究的回路。

(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量①。

⑶

,①不变一无感应电流。

回路闭合，有感应电流；

中变化一■

回路不闭合，无感应电流，但有感应电动势。

必备知识(三)楞次定律与右手定则

1.［右手定则的理解及应用］

卜列各图表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动

的情景，其中能产生由a到b方向的感应电流的是()

［系统归纳］

右手定则

(1)使用方法

伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌

在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线

运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)适用范围：适用于部分导线切割磁感线的情况。

2.［楞次定律的理解及应用］

（1）［增反减同］

（全国卷HI）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边

绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将

图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，

可观察到（）

A.拨至M端或N端，圆环都向左运动

B.拨至M端或N端，圆环都向右运动

C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动

D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动

（2）［来拒去留］

（北京西城区期末）

如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁

下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动。

磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是（）

A.线圈给磁铁的磁场力始终向上

B.线圈给磁铁的磁场力先向上再向下

C.线圈给磁铁的磁场力始终向下

D.线圈给磁铁的磁场力先向下再向上

（3）［增缩减扩］

均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个

金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶

木盘A的轴线00'重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线

00'按箭头所示方向加速转动，则（）

A.金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大

B.金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小

C.金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小

D.金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大

楞次定律

(1)判断感应电流方向的“四步法”

(3)“增缩减扩”的理解

内容例证

回路中单向穿过磁感线，①

变化时使回路面积有扩大

或缩小的趋势一一“增缩

减扩”

［精解详析］

1.选AA图是闭合电路，导体棒ab垂直切割磁感线，能产生感应

电流，根据右手定则判断知，感应电流方向由a到b,故A正确。B图中

导体不闭合，尽管切割磁感线，但不产生感应电流，故B错误。C图中,

穿过闭合线框的磁通量减小，产生感应电流，根据楞次定律判断可知，感

应电流方向由b到a,故C错误。D图中，导体做切割磁感线运动，能产

生感应电流，根据右手定则判断知，感应电流方向由b到a,故D错误。

2.(1)选B将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的

电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环

都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。

(2)选A根据楞次定律的“来拒去留”，磁铁向闭合线圈靠近，要

受阻力作用，即磁场力向上，故A正确。

(3)选B使胶木盘A由静止开始绕其轴线00'按箭头所示方向加速

转动，通过金属环B内的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有

缩小的趋势，且B有向二升的趋势，丝线受到的拉力减小，B正确。

［本课小结与自主评价］

［课堂巩固落实］

1.三定则一定律的比较

适用范围基本现象

安培定则电流的磁效电流、运动电荷周围产

应生磁场

磁场对电流、运动电荷

左手定则磁场力

的作用

部分导线做切割磁感线

右手定则

运动

电磁感应

闭合回路的磁通量发生

楞次定律

变化

2.巧记妙用

（1）三个定则特别容易混淆，可用特殊方法记忆，比如左“力”右

“电”，先左后右（光学磁场力，后学电磁感应）。

（2）研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，

再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确

定。

1.（全国卷1）（多选）如图，两个线圈绕在同一根铁芯\\

上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南

北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针归二1

悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确

的是（）

A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的

方向

C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的

方向

D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直

纸面向外的方向转动

解析：选AD根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁

场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律,直导线上将产生由南向北的电流，

根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直

纸面向里的方向转动，故A正确；同理，D正确；开关闭合并保持一段时

间后，直导线上没有感应阻流，故小磁针的N极指北，故B、C错误。

2.（江苏高考）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B,和B?大小相等、

方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。

下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（）

A.同时增大B减小员

B.同时减小B增大B2

C.同时以相同的变化率增大A和氏

D.同时以相同的变化率减小B和4

解析:选B当同时增大B减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，

且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂

直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感

应电流，A项错误；同理当同时减小B1增大B?时，金属圆环中产生顺时针

方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变叱率增大或减小Bi和Bz

时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0,金属圆环中无感应电流

产生，C、D项均错误。

3.（多选）航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来

实现的，电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通

过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去，现在固

定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的

形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率p铜VP铝，闭合开关S瞬间

（）

A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向

B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C.若将铜环放在线圈右侧，环将向左运动

D.电池正负极调换后，环不能向左弹射

解析；选AB在闭合开关S的过程中，固定线圈中电流为右侧流入，

磁场向左变强，则由楞次定律可知，环中感应电流由左侧看沿顺时针方向，

故A正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应巨流较大，铜环受到的安

培力要大于铝环，故B正确；若铜环放在线圈右侧，根据“来拒去留”可

得，环将向右运动，故C错误；电池正负极调换后，环受力仍向左，故仍

将向左弹射，故D错误。

4.（湖北八校联考）（多选）已知地磁场类似于条形磁\\

铁产生的磁场，地磁场N极位于地理南极附近。如图所示，ZU二三

在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框

abed,线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是

（）

A.若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低

B.若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势

C.若以ad边为轴，将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流

方向始终为adcba方向

D.若以ab边为轴，将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流

方向始终为adcba方向

解析：选AC地球北半球的磁场方向由南向北斜向下分布，可分解

为水平向北和竖直向下两个分量。若线框向东平移，根据右手定则可知a

点电势低于d点电势，A项正确；若线框向北平移，根据右手定则可知a

点甩势高于b点电势，E项错误；若以ad边为轴，将线框向上翻转90°

过程中，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律及安培定则可知，线

框中的电流方向始终为adcba方向，C项正确；若以ab边为轴，将线框

向上翻转90°过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律

及安培定则可知，线框中的电流方向为先沿abcda方向再沿adcba方向，

故D项错误。

［课时跟踪检测］

1.（全国卷HI）楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体

现？（）

A.电阻定律B.库仑定律

C.欧姆定律D.能量守恒定律

解析：选D楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感

应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化

为电能，选项D正确°

2.（多选）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,

磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产

生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有

（）

A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作

B.取走磁体，电吉他将不能正常工作

C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D.弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化

解析：选BCD铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选用铜质弦，电

吉他不能正常工作，A项错误；若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动

时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能壬常工作，B项正确；由

△①一、.

E=n二^可知，C项正确；弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变

化，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向不断变化，D项正确。

3.如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器\\

和开关组成闭合回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的2口口

铜环A。不计铁芯和铜环A之间的摩擦。则下列情况中铜

环A会向右运动的是（）

A.线圈中通以恒定的电流

B.通电时，使滑动变阻器的滑片P向右匀速移动

C.通电时，使滑动变阻器的滑片P向左加速移动

D.开关突然断开的瞬间

解析：选C铜环A向右运动，说明穿过A的磁通量在增加，绕在铁

芯上的线圈中的电流在增大，故选项C正确。

4.（多选）如图所示，M、N为两个有一定质量的载流超导线圈，M放

置在水平桌面上，N悬停于M正上方。若增大N的质量，使得N向下运动，

则下列说法正确的是（）

A.线圈M和N中的电流绕行方向相反

B.线圈N受到的作用力减小

C.线圈M中的电流增大

D.线圈M对桌面的压力减小

解析：选AC开始时N处于静止状态，说明二者间为斥力，两线圈

中电流方向相反，故A正确；在下落过程中二者的距离减小，N受到的作

用力增大，故B错误；线圈N接近线圈M时，线圈N产生的磁场通过线圈

M的磁通量增大，根据楞次定律，线圈M中的电流增大，故C正确；由于

N下落时N、M间作用力噌大，线圈M对桌面的压力增大，故D错误。

5.（多选）如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平

面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。当B绕轴

心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是（）

A.A中产生逆时针方向的感应电流

B.A中产生顺时针方向的感应电流

C.A具有收缩的趋势

D.A具有扩展的趋势

解析：选BD由题图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时

针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增强；由

楞次定律可知，磁场增强时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以

感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向,

故选项A错误,B正确。B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，

当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故选项C错误，D正

确。

6.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

解析：选A施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻

尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和

感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振

动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通

量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能

不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄

板上下、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D中，当紫铜薄板

上下振动时，通过它的磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及

左右振动的衰减最有效的方案是Ao

7.竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视

顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化。螺线管内中间位置固

定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环（未画山）,圆环轴线与螺线管轴线

重合。下列说法正确的是（）

T

A.t=a时刻，圆环有扩张的趋势

T

B.1=区时刻，圆环有收缩的趋势

T3T

C.t=］和1=亍时刻，圆环内的感应电流大小相等

QT

D.t=1时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流

T

解析：选BCt=1时刻，螺线管中通有顺时针方向逐渐增大的电流，

则螺线管中由电流产生的磁场向下且逐渐增加，由楞次定律可知，圆环有

收缩的趋势，故A错误，B正确：t=a时刻，螺线管中通有顺时针逐渐

减小的电流，则螺线管中由电流产生的磁场向下且逐渐减小，由楞次定律

T3T

可知，圆环中的感应电流为顺时针方向，D错误；t=a和1=彳时刻，螺

线管中电流的变化率的绝对值相等，即由螺线管电流产生的磁通量变化率

△①E

的绝对值相等，则由E=n丁，1=5知，圆环中的感应电流大小相等，C

正确。

8.如图所示，在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开

始释放一个强磁体，在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个

过程中，不计空气阻力，那么（）

A.由于铜是非磁性材料，故强磁体运动的加速度始终等于重力加速

度

B.由于铜是金属材料，能够被磁化，使得强磁体进入铜管时加速度

大于重力加速度，离开铜管时加速度小于重力加速度

C.由于铜是金属材料，在强磁体穿过钢管的整个过程中，钢管中都

有感应电流，加速度始终小于重力加速度

D.由于铜是金属材料，铜管可视为闭合回路，强磁体进入和离开铜

管时产生感应电流，在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度，但在

铜管内部时加速度等于重力加速度

解析：选C铜是非磁性材料，不能够被磁化，B错误；铜是金属材

料，在强磁体穿过铜管的整个过程中，铜管始终切割磁感线，铜管中都有

感应电流，强磁体受到向上的磁场力，加速度始终小于重力加速度，C正

确，A、D错误。

9.（多选）匀强磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图

甲所示。磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度

B随时间t的变化规律如图乙所示。用L、k、L分别表示Oa、ab、be段

的感应电流，件、F2、R分别表示圆环产生对应感应电流时其中一小段受

到的安培力。则（）

A.L沿逆时针方向，L沿顺时针方向

B.k沿顺时针方向，h沿逆时针方向

C.F1方向指向圆心，F?方向指向圆心

D.F2方向背离圆心向外，R方向指向圆心

解析：选AD由题图乙可知，在0a段磁场方向垂直纸面向里，穿过

圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流L沿逆时针方向，在ab

段磁场方向垂直纸面向里，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律可知，感

应电流L沿顺时针方向，在be段磁场方向垂直纸面向外，穿过圆环磁通

量增加，由楞次定律可知，感应电流八沿顺时针方向，选项A正确，B错

误；由左手定则可知，3过程中某一小段电流受到的安培力储方向指向

圆心，ab过程中某一小段电流受到的安培力Fz方向背离圆心向外，be过

程中某一小段电流受到的安培力K方向指向圆心，选项C错误，D正确。

第2课时法拉第电磁感应定律重点培优课

1.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

的变化率成正比。

A①

(2)公式：E=n-,其中n为线圈匝数。

2.导体切割磁感线的情形

(1)垂直切割：E=Blvo

(2)倾斜切割：E=Blvsin。，其中0为v与B的夹角。

⑶旋转切割(以一端为轴)：E=%2s。

3.自感和涡流

(1)自感现象

由于通过导体自身的电逾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。

②表达式：E=L卷。

③自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有螃等因素有

关，单位为亨利(H)。

⑶涡流

当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水中的旋涡

一样的感应电流O

［基础自查］

1.判断正误

(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。(X)

(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。(X)

(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。(J)

(4)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同。(X)

(5)线圈中的电流越大，自感系数也越大。(X)

(6)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动狗越大。

(V)

2.如图所示，在庆祝中华人民共和国成立70周年\\

阅兵盛典上，我国预警机“空警，在通过天安门上空

时机翼保持水平，以4.5X102km/h的速度自东向西飞|1口二I

行。该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m,北京地区地磁场的竖直分

量向下，大小为4.7义1()一5「则()

A.两翼尖之间的电势差为2.9V

B.两翼尖之间的电势差为LIV

C.飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高

D.飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低

解析：选C飞机的飞行速度为4.5X1（）2km/h=125m/s,飞机两翼

尖之间的电动势为E=BLv=4.7X10-5X50X125V=0.29V,A、B两项

错误；飞机从东向西飞行，磁场竖直向下，根据右手定则可知，飞机左方

翼尖电势高于右方翼尖的电势，C项正确，D项错误。

3.如图所示，半径为r的n匝线圈放在边长为L的正方\\

形abed之外，匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域，/|,二

八R

当磁场以T的变化率变化时，线圈产生的感应电动势大小

为（）

△B

A.0B.n—*L2

At

「AB2AB

n・2

C.n—•nrD.n7Tr

解析：选B由法拉第电磁感应定律可知线圈产生的自感电动势£=

△B

n--•L2,故B正确。

△t

4.在如图所示的电路中，LA为灯泡，S为开关，L为有铁\\

芯的线圈。对于这样的电路，下列说法正确的是（）/11I

A.因为线圈L通电后会产生自感现象，所以S闭合后，匚

灯泡晨中无电流通过

B.在S打开或闭合的瞬间，电路中都不会产生自感现象

C.当s闭合时，电路中会产生自感现象

D.在S闭合后再断开的瞬间，灯泡【小可能不立即熄灭解析：选CS

闭合瞬间，由于线圈产生自感电动势而阻碍通过灯泡LA的电流的增加，

但阻碍不是阻止，S闭合后有电流通过LA；S断开瞬间，线圈产生自感电

动势，因电路断开，电流立即消失，灯泡L立即熄灭，故C正确，A、B、

D错误。

解析：选B电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误；监考老师手

中的金属探测仪，可以探测人身是否携带通信设备(金属物品)，是通过金

属上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确；工人穿上金属丝织成的

衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，故C错误；车载充电器没有

应用涡流现象，故D错误。

考点一法拉第电磁感应定律的应用

1.磁通量发生变化的三种情况

⑴磁通量的变化是由面积变化引起时，△O=BAS,贝=

(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，△①=ABS,则E=n誓,

注意S为线圈在磁场中的有效面积。

(3)磁通量的变化是由于面枳和磁场变化共同引起的，则根据定义求,

|B2s2—BiSiABAS

△①=|中末一①初E=n~~WnT~-9

2.求解感应电动势的常见情况与方法

情

景〉扃＞直〉直〉后

图

一段直导线绕一端转动绕与B垂直

研究回路(不一定

(或等效成直的一段导体的轴转动的

对象闭合)

导线)棒导线框

表E=nBS3•

△①E=Blvsin1

达E—n,E=-Bl2wsin（3t+

At0乙

式储）

［典例］(江苏高考)如图所示，匀强磁场中有一个\\

用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。/二=

I(］

已知线圈的面积S=0.3而、电阻R=0.6。，磁场的磁

感应强度B=0.2To现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在At=0.5s

时间内合到一起。求线圈在上述过程中

(1)感应电动势的平均值E；

(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向；

(3)通过导线横截面的电荷量q。

A①

［解析］(D感应电动势的平均值E=y

磁通量的变化△①=B4S

解得E=^fr

代入数据得E=0.12V。

F

(2)平均电流1=口

代入数据得1=0.2A(电流方向如图)o

(3)电荷量q=I△t

代入数据得q=0.1Co

［答案］(1)0.12V(2)0.2A(电流方向见解析图)

(3)0.1C

［易错提醒］

A①

(1)公式E=r)F求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在

磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。

(2)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率

A①

丁共同决定，而与磁通量中的大小、变化量A①的大小没有必然联系。

△①

(3)磁通量的变化率不对应O-t图线上某点切线的斜率。

n△①

(4)通过回路截面的电荷量q=1^,仅与n、A中和回路电阻R有

1\

关，与时间长短无关。

［集训冲关］

1.（全国卷II）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管

的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接------

有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,

电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁

学规律的发现者为（）

A.库仑B.霍尔

C.洛伦兹D.法拉第

解析：选D高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象，发现者是

法拉第，A、B、C项错误，D项正确。

2.（泰安质检）（多选）如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连,

线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，t=0时刻起，穿过线圈的磁通量

A.［to时刻，R中电流方向为由a到b

3

B.5to时刻，R中电流方向为由a到b

C.0〜to时间内流过R的电流小于骁〜2t。时间内流过R的电流

D.0〜如时间内流过R的电流大于to〜2t。时间内流过K的电流

解析：选AC由楞次定律可知，0〜t。时间内线圈中的感应电流方向

为逆时针方向，to〜2to时间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故A

A①

正确，B错误；根据法拉第电磁感应定律E=ny,可知0〜t。时间内感

1E

应电动势大小是标〜2to时间内的J,感应电流为1=系所以0〜t。口寸间内

乙1\

流过R的电流是t。〜2t。时间内流过R的电流的］故C正确，D错误。

3.（全国卷1）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是\\

半圆弧，Q为半圆弧的中点，0为圆心。轨道的电阻忽略不々笄

计。0M是有一定电阻、可绕0转动的金属杆，M端位于PQS上，0M与轨

道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的

大小为Bo现使0M从0Q位置以恒定的角速度逆时针转到0S位置并

固定（过程I）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'（过

程H）。在过程I、II中，流过0M的电荷量相等，则4-等于（）

53

B.~

乙

7

C，4D.2

△①1

解析：选B在过程I中，根据法拉第电磁感应定律，有自=寸=

n211

B-nr--nr

-—T---------根据闭合电路欧姆定律，有。=晟，且q=在过

△JK

,1V

,小B'—B•-n2「

△①22rE?

程H中，有E2=八=T~，］尸石，q2=I2△t,又q1=

△12△LK2

(1.11

B尸式一炉¥Bz-B--nr2

q2，BPp=p，解得-=5,B正确。

i\KDZ

4.轻质细线吊着一质量为m=0.42kg、边长为L=lm、匝数n=10

的正方形线圈，其总电阻为r=lQ。在线圈的中间位置以下区域分布着

磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化

关系如图乙所示。(g取10m/s2)

(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆口寸针;

(2)求线圈的电功率;

(3)求在t=4s时轻质细线的拉力大小。

解析：(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。

(2)由法拉第电磁感应定律得

A①AB

E=n、，=n•/=0-5V

At

E2

则P=;=0.25W。

F

(3)通过线圈的电流I=；=0.5A,由题图乙可知当t=4s时，，B=

0.6T,线圈受到的安培力F安=nBIL

由平衡条件得F安+F线=mg

联立解得F线=1.2No

答案：(1)逆时针(2)0.25W(3)1.2N

考点二自感和涡流

区别通电自感与断电自感

通电自感断电自感

方』一

电路

图J--------------1-11------------1

器材MA2灯同规格,R=Ri.,L

L很大（有铁芯），R《RA

规格较大

开关S闭合瞬间，A?灯立开关S断开时，A灯突

现象

即亮起来，Ai灯逐渐变亮，然闪亮一下后再渐渐

观察

最终•样亮熄灭

能量

电能转化为磁场能磁场能转化为电能

转化

［典例］小明同学做验证断电自感现象的实验，他找来带铁芯的线圈

【八小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。

检查电路后，闭合开关S,小灯泡发光；再断开开关S,小灯泡仅有不显

著的延时熄灭现象。下列说法正确的是（）

A.断开开关S,一定没电流流过小灯泡

B.开关S断开前后，流过小灯泡的电流方向相反

C.小灯泡未闪亮的原因是线圈电阻偏小

D.小灯泡未闪亮的原因是线圈的自感系数较小

［解析］由电路图可知，灯泡与线圈并联后接入电路，断开开关瞬间,

线圈与灯泡组成闭合电路，线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，有电

流流过小灯泡，故A错误；断开开关瞬间，灯泡中原来的由电源提供的电

流消失，灯泡与线圈构成闭合回路，通过线圈的巨流减小，线圈中的电流

流过灯泡，所以开关S断开前后流过小灯泡的电流方向相反，故B正确;

线圈电阻偏小，稳定时流过灯泡的电流小于流过线圈的电流，断开开关时,

根据楞次定律，由电源提供给灯泡的电流立即消失，而线圈中产生自感电

动势阻碍电流的减小，灯泡与线圈组成新的回路，灯泡会发生闪亮现象,

故C错误；线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳

定时灯泡和线圈中电流的大小，D错误。

［答案］B

［规律方法］

自感线圈在电路中的作用

(1)电路突然接通时，自感线圈产生感应电动势，阻碍电流变化使与

之串联的灯泡不是立即变亮，而是逐渐变亮。

(2)电路突然断开时，自感线圈产生感应电动势，在电路中相当于新

的电源。若产生的电流比原来的大，则灯泡“闪亮”一下再熄灭；若产生

的电流不大于原来的电流，则灯泡不能“闪亮”而逐渐熄灭。

［集训冲关］

1.(石家庄调研)如图所示，电路中L是一电阻可忽略

不计的电感线圈，a、b为L的左、右两端点，A、B、C为

完全相同的三盏灯泡，原来开关S是闭合的，三盏灯泡均发光。某时刻将

开关S断开，则下列说法正确的是（）

A.a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭

B.b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

C.a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

D.b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭

解析：选B开关S闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比B、C灯

支路电阻小，故流过A灯的电流L大于流过B、C灯的电流b,且电流方

向由a到b,a点电势高于b点。当开关S断开，电感线圈会产生自感现

象，相当于电源，b点电势高于a点，阻碍流过A灯电流的减小，瞬间流

过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮后缓慢熄灭，故B正确。

2.（重庆巴蜀中学一诊）（多选）如图所示，在线圈正上

方放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，几分钟后，

杯中的水沸腾起来，t。时刻的电流方向已在图中标出，且此

时甩流正在增大，则下列关于把水烧开的过程中发生的电磁感应现象的说

法正确的有（）

A.金属杯中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来

B.t。时刻，从上往下看，金属杯中的涡流沿顺时针方向

C.t。时刻，从上往下看，金属杯中的涡流沿逆时针方向

D.将交流电源断开的瞬间，金属杯中的涡流也瞬间消失

解析：选AC由于交流电在线圈中产生变化的磁场，变化的磁场穿

过金属杯可以在金属杯中产生变化的也场，从而产生涡流，使水沸腾，A

正确；t。时刻电流从线圈的上端流入且电流正在增大，则穿过金属杯的磁

场是向下增大的，所以根据楞次定律，感应电流的磁场方向一定是向上的,

由安培定则可知，从上往下看，金属杯中的涡流沿逆时针方向，C正确,

B错误；将交流电源断开的瞬间，线圈中的电流还在变化，则金属杯中还

有涡流，D错误。

［课时跟踪检测］

1.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅

水和一玻璃杯水。给线圈通入甩流，一段时间后，一个容器中水温升高,

则通入的电流与水温升高的是（

A.恒定直流、小铁锅

B.恒定直流、玻璃杯

C.变化的电流、小铁锅

D.变化的电流、玻璃杯

解析：选C通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电

流，选项A、B错误；通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间

产生感生电场，小铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为

内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中

的水不会升温，选项C正确，D错误。

2.（天津等级考）（多选）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图

所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基

座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的

送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流,

最终实现为手机电池充电。在充电过程中（）

A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化

B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变

C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递

D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失

解析：选AC由题意可知送电线圈中通入了正弦式交变电流，可知

电流产生的磁场呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电

线圈中输出的电流也是周期性变化的，因此受电线圈中感应电流产生的磁

场也是周期性变化的，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互

感现象实现的，C正确；有一部分能量会以电磁波的形式散发到周围空间

中损失掉，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。

3.（多选）如图所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂\\

直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r,已/卜二|

知弹性螺旋线圈的电阻为R,线圈与磁场区域共圆心，则以

下说法中正确的是（）

A.保持磁场的磁感应强度不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中，

有顺时针方向的感应电流产生

B.保持磁场的磁感应强度不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程

中，有逆时针方向的感应电流产生

C.保持线圈半径不变，使磁感应强度大小随时间按13=丘变化，线

kJir'

圈中的电流为丁丁

D.保持线圈半径不变，使磁感应强度大小随时间按B=kt变化，线

2kJIr2

圈中的电流为

解析：选BC由于磁场的面积和磁感应强度不变，线圈的半径由2r

变到3r的过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中没有感应电流

产生，故A错误；由于磁场的面积和磁感应强度不变，线圈的半径由2r

变到0.5r的过程中，线圈包含磁场的面积变小，磁通量变小，根据楞次

定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故B正确；保持线圈半径

不变，使磁感应强度大小随时间按B=kt变化，磁感应强度增大，穿过线

圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的电流，根

_A_O

E△t

据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，可知感应电流1=己=一

i\K

2

=AtR=kR=k_~，故C正确，D错误。

4.如图所示，一正方形线圈的匝数为n,边长为a,一\___\

半处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为瓦开始时，）|||I

磁场与线圈平面垂直，现使线圈以角速度3绕00,匀速转目

过90°,在此过程中，线圈中产生的平均感应电动势为（）

2nBa?3Ba?。