2026年高考物理一轮复习第42讲法拉第电磁感应定律自感和涡流(复习讲义)(安徽专用)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习第42讲法拉第电磁感应定律自感和涡流(复习讲义)(安徽专用)(学生版+解析)，共9页。学案主要包含了法拉第电磁感应定律的理解和应用等内容，欢迎下载使用。
01 \l "_Tc4187" 考情解码· 命题预警 PAGEREF _Tc4187 \h 2
\l "_Tc18812" 02体系构建 ·思维可视 PAGEREF _Tc18812 \h 2
\l "_Tc16073" 03 核心突破 靶向攻坚 PAGEREF _Tc16073 \h 3
\l "_Tc14213" 考点一 法拉第电磁感应定律的理解和应用 PAGEREF _Tc14213 \h 3
\l "_Tc21335" 知识点一 法拉第电磁感应定律的理解 PAGEREF _Tc21335 \h 3
\l "_Tc32256" 知识点二 法拉第电磁感应定律应用的三种情况 PAGEREF _Tc32256 \h 3
\l "_Tc4893" 考向 法拉第电磁感应定律的理解和应用 PAGEREF _Tc4893 \h 4
\l "_Tc9772" 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 PAGEREF _Tc9772 \h 5
\l "_Tc189" 知识点一 导体平动切割磁感线 PAGEREF _Tc189 \h 5
\l "_Tc21759" 知识点二 导体转动切割磁感线 PAGEREF _Tc21759 \h 6
\l "_Tc22128" 考向1 导体平动切割磁感线问题 PAGEREF _Tc22128 \h 6
\l "_Tc5723" 考向2 导体转动切割磁感线问题 PAGEREF _Tc5723 \h 7
\l "_Tc28710" 考向3 磁感应强度变化的切割 PAGEREF _Tc28710 \h 9
\l "_Tc15251" 考点三 互感、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动 PAGEREF _Tc15251 \h 10
\l "_Tc7820" 知识点一 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 PAGEREF _Tc7820 \h 11
\l "_Tc30419" 知识点二 产生涡流的两种情况及能量变化 PAGEREF _Tc30419 \h 11
\l "_Tc14232" 知识点三 电磁阻尼与电磁驱动的比较 PAGEREF _Tc14232 \h 11
\l "_Tc2254" 考向1 自感现象 PAGEREF _Tc2254 \h 12
\l "_Tc4490" 考向2 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 PAGEREF _Tc4490 \h 13
\l "_Tc29246" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc29246 \h 14

考点一 法拉第电磁感应定律的理解和应用
\l "_Tc25045" 知识点一 法拉第电磁感应定律的理解
E＝neq \f(ΔΦ,Δt)求的是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，E为瞬时感应电动势。
\l "_Tc25045" 知识点二 法拉第电磁感应定律应用的三种情况
(1)磁通量的变化是由有效面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝neq \f(B·ΔS,Δt)。(动生电动势)
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝neq \f(ΔB·S,Δt)，S是线圈在磁场范围内的有效面积，eq \f(ΔB,Δt)在B­t图像中为图线切线的斜率。(感生电动势)
(3)磁通量的变化是由有效面积变化和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，eq \(E,\s\up6(－))＝neq \f(B2S2－B1S1,Δt)。求瞬时值时，先分别求出动生电动势E1和感生电动势E2，再叠加求和。
3．在图像问题中磁通量的变化率eq \f(ΔΦ,Δt)是Φ­t图像上某点切线的斜率，利用斜率和线圈匝数可以确定感应电动势的大小。
得分速记
①Φ、ΔΦ、eq \f(ΔΦ,Δt)的大小之间没有必然的联系，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)不一定等于0；
②感应电动势E与线圈匝数n有关，但Φ、ΔΦ、eq \f(ΔΦ,Δt)的大小均与线圈匝数无关。
\l "_Tc17630" 考向 法拉第电磁感应定律的理解和应用
例 （2025·四川成都·模拟预测）如图所示，纸面内有一边长为3L，质量为的单匝正方形金属线框，金属线框每条边的电阻为。金属线框正中间有一个边长的正方形abcd，在金属线框与正方形abcd之间存在磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度大小随时间变化规律为（为常数且大于0）的磁场。若金属线框面积不会变化，则金属线框中产生的感应电流大小为（ ）
A．B．C．D．
【变式训练1】（2025·北京石景山·一模）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。设每匝线圈面积为S，共有n匝。若磁场垂直纸面向里通过此线圈且均匀增加，磁感应强度随时间的变化率为k，则线圈中产生感应电动势的大小和感应电流的方向分别为（ ）
A．nkS，顺时针B．kS，顺时针
C．nkS，逆时针D．kS，逆时针
【变式训练2·变考法】（2025·云南文山·模拟预测）（多选）如图甲所示，虚线MN左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的磁感应强度大小恒为、方向垂直纸面向外；虚线MN左侧磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。现将一半径为r、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向固定，其圆心O在MN上。则（ ）
A．圆环上有顺时针方向的感应电流
B．圆环上的感应电流大小为
C．在内，通过圆环的电荷量为
D．在时，圆环受到的安培力大小为

考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算
\l "_Tc16775" 知识点一 导体平动切割磁感线
公式中的l为导体有效切割长度，当v⊥B时，即为导体在垂直于v和B的方向上的投影长度。下图中有效长度分别为：
甲图：l＝cdsinβ(容易错算成l＝absinβ)。
乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0。
丙图：沿v1方向运动时，l＝eq \r(2)R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R。
\l "_Tc16775" 知识点二 导体转动切割磁感线
当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕导体棒上某一点以角速度ω匀速转动时，则：
(1)以导体棒中点为轴时，E＝0(相同两段的代数和)。
(2)以导体棒端点为轴时，E＝eq \f(1,2)Bωl2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(平均速度取中点位置的线速度\f(1,2)ωl))。
(3)以导体棒上任意一点为轴时，E＝eq \f(1,2)Bω(leq \\al(2,1)－leq \\al(2,2))(不同两段的代数和，其中l1>l2)。
考向1 导体平动切割磁感线问题
例1 （2025·湖北·模拟预测）（多选）中国商飞C919是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机，机长、翼展35.80m、机高11.95m。已知武汉地区的地磁场水平分量大小为，竖直分量大小为。某架C919飞机在武汉地域自东向西以的速度水平飞行，下列说法正确的是（ ）
A．左侧机翼的电势高于右侧机翼的电势
B．尾翼上端点的电势高于机腹最低点的电势
C．两机翼外端点间的电势差约为0.64V
D．两机翼外端点间的电势差约为0.61V
【变式训练1】（2025·黑龙江哈尔滨·二模）（多选）如图所示，处于同一水平面的光滑金属直导轨MN和PQ之间夹角为。MP两点间距离为，其间接有一阻值为的电阻，其余电阻不计。空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。一质量为的金属棒ab在水平外力作用下从MP处以初速度向右运动，在运动的过程中通过R上的电流恒定不变。金属棒始终与MN垂直且与导轨接触良好，，则在此过程中可能正确的是（ ）
A．通过R的电流为5AB．通过R的电流为逐渐减小
C．金属棒的最小速度为2.0m/sD．金属棒的最小速度为5.0m/s
【变式训练2】（多选）如图所示，“V”字形导轨AOB固定在水平桌面上，，Ox轴为的角平分线。空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒MN放置在导轨的左侧边缘处，此时O恰好为MN中点，。MN、AO、BO长度相等且均为L。导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。现给导体棒MN初速度，并施加方向沿x轴正向的拉力F在导体棒上，导体棒始终做匀速直线运动。导轨与导体棒接触良好，且运动过程中，导体棒始终未脱离导轨。在运动过程中下列说法正确的是（ ）
A．外力F应为恒力
B．导体棒的发热功率随时间均匀增加
C．电路中的电流大小不变
D．MN两端电压随时间均匀减小
考向2 导体转动切割磁感线问题
例2 （2025·黑龙江齐齐哈尔·三模）如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，金属棒MN以角速度ω绕过O点的竖直轴PQ沿顺时针（从上往下看）旋转。已知。则（ ）
A．M点电势低于O点电势B．N点电势低于M点电势
C．MN两点的电势差为D．NM两点的电势差为
【变式训练1】（2025·福建泉州·一模）（多选）如图，半径为r的水平导体圆盘绕竖直中心轴OO'以角速度ω匀速转动，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，两电刷分别与OO'和圆盘边缘接触，电刷之间接有一半导体LED灯。当a、b两点电势满足时，LED灯导通发光，此时（ ）
A．从上往下看圆盘逆时针转动
B．从上往下看圆盘顺时针转动
C．角速度ω可能为
D．角速度ω可能为
【变式训练2】（2025·河北秦皇岛·二模）（多选）如图所示，边长为2L的正方形边界abcd内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆心为O、半径为L的圆形边界内存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆形边界与ad相切于ad的中点M，cb的中点为P，MQ为圆形边界的直径。一长度为2L的导体棒MN沿着Ma放置，一端固定在M点，现让导体棒绕着M点以角速度ω顺时针匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．当导体棒的端点N与P点重合时，M点的电势高于N点的电势
B．当导体棒转过60°时，N、M两点间的电势差为
C．当导体棒转过240°时，产生的感应电动势为
D．从导体棒转过180°计时开始，半周内瞬时电动式的表达式为e=
考向3 磁感应强度变化的切割
例3如图甲所示，斜面顶部线圈的横截面积，匝数匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度随时间的变化图象如图乙所示。线圈与间距为的光滑平行金属导轨相连，导轨固定在倾角的绝缘斜面上。图示虚线下方存在磁感应强度的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑一段距离后刚好进入磁场中并匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取，，求：
(1)导体棒进入磁场前流过导体棒的感应电流大小和方向；
(2)导体棒刚好进入磁场时的速度大小；
(3)导体棒沿斜面做匀加速直线运动的位移x。
【变式训练1】（多选）如图所示，间距、足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一阻值的定值电阻。直线MN垂直于导轨，在其左侧面积的圆形区域内存在垂直于导轨所在平面向里的磁场，磁感应强度B随时间的变化关系为，在其右侧（含边界MN）存在磁感应强度大小、方向垂直导轨所在平面向外的匀强磁场。时，某金属棒从MN处以的初速度开始水平向右运动，已知金属棒质量，与导轨之间的动摩擦因数，导轨、金属棒电阻不计且金属棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A．时，闭合回路中有大小为5A的顺时针方向的电流
B．闭合回路中一直存在顺时针方向的电流
C．金属棒在运动过程中受到的安培力方向先向左再向右
D．金属棒最终将以1m/s的速度匀速运动
【变式训练2】如图所示，半径为的金属圆环固定在水平桌面上，有一垂直于圆环向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系为。一长为的金属直杆垂直磁场放置在圆环上，杆的一端与圆环的端口接触，时，杆从图示实线位置以角速度顺时针绕在圆环所在平面内匀速转动，时，金属杆转到虚线位置，与圆环另一端口刚好接触，设时金属杆和金属圆环构成的整个回路的总电阻为，金属杆与圆环接触良好，下列说法正确的是（ ）
A．时，回路中的电流方向为顺时针方向
B．到的过程中，回路中的感应电动势一直减小
C．时，回路中的感应电动势大小为
D．时，回路中的电流大小为

考点三 互感、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动
\l "_Tc16775" 知识点一 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
\l "_Tc16775" 知识点二 产生涡流的两种情况及能量变化
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能。
(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做切割磁感线运动，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。
\l "_Tc16775" 知识点三 电磁阻尼与电磁驱动的比较
考向1 自感现象
例1 （2025·江苏扬州·模拟预测）如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则（ ）
A．A灯有电流通过，方向由a到b
B．A灯中无电流通过，不可能变亮
C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势
D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势
解决自感现象问题的技巧
(1)通电自感：线圈相当于一个变化的电阻——阻值由无穷大逐渐减小，通电瞬间自感线圈处相当于断路。
(2)断电自感：断电时自感线圈相当于电源，电流由恰好断电前的值逐渐减小到零。
(3)断电自感现象中电流方向是否改变的判断：与线圈在同一条支路的用电器中的电流方向不变；与线圈并联的用电器中的电流方向改变。
(4)电流稳定时，自感线圈就是导体，是否需要考虑其电阻，根据题意而定。
【变式训练1·变载体】（2025·河南信阳·模拟预测）心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏，使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV，电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0，完成一次电击，则（ ）
A．本次放电通过人体的电荷量为0.09C
B．电容器充电至3.0kV时，电容为
C．放电时，通过线圈L的电流方向自右向左
D．线圈的自感系数越大，放电脉冲电流的放电时间越短
【变式训练2】某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值
考向2 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
例2 （2025·云南·模拟预测）如图所示，石锅鱼味道鲜美，不仅保留了食物的自然味道，还含有多种微量元素和矿物质。某种铁合金复合石锅在电磁炉上也能使用。已知电磁炉只能加热含有磁性材料的锅具。下列相关说法正确的是（ ）
A．将该石锅换成陶瓷锅后也一定能通过电磁炉加热食物
B．电磁炉接电压合适的直流电源后也能正常加热该石锅内的食物
C．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象
D．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电流的磁效应
【变式训练1·变考法】（2025·重庆·模拟预测）（多选）电磁技术的应用非常广泛：图甲是磁流体发电机的原理图、图乙是回旋加速器的示意图、图丙是磁电式电流表的内部结构、图丁是利用电磁炉加热食物。下列说法正确的是（ ）
A．磁流体发电机的A板是电源的负极，B板是电源的正极
B．仅增大回旋加速器狭缝间的电压，被加速粒子获得的最大动能不变
C．磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，这是利用了电磁驱动的原理
D．将电磁炉的电源换成电动势更大的直流电源，可以增加锅具的发热功率
【变式训练2】（2025·云南玉溪·模拟预测）如图甲为利用电磁驱动原理制作的交流感应电动机。三个线圈连接到三相电源上，电流形成的磁场可等效为以角速度ω0转动的辐向磁场。边长为l、总电阻为R的单匝正方形线框ABCD可绕其中心轴OO′旋转，图乙为这种驱动装置的俯视图，线框的两条边AB、CD所处位置的磁感应强度大小均为B。当线框由静止开始转动时，AB、CD两条边受到的阻力均为Ff=kv，其中比例系数，v为AB、CD两条边的线速度大小。不计其他阻力。则当线框达到稳定转动时（ ）
A．线框的转动方向与辐向磁场的转动方向相反
B．线框的角速度大小为
C．线框的感应电动势大小为
D．线框AB边所受安培力大小为

1．（2025·浙江·高考真题）如图甲所示，有一根长、两端固定紧绷的金属丝，通过导线连接示波器。在金属丝中点处放置一蹄形磁铁，在中点附近范围内产生、方向垂直金属丝的匀强磁场（其他区域磁场忽略不计）。现用一激振器使金属丝发生垂直于磁场方向的上下振动，稳定后形成如图乙所示的不同时刻的波形，其中最大振幅。若振动频率为f，则振动最大速度。已知金属丝接入电路的电阻，示波器显示输入信号的频率为。下列说法正确的是（ ）
A．金属丝上波的传播速度为
B．金属丝产生的感应电动势最大值约为
C．若将示波器换成可变电阻，则金属丝的最大输出功率约为
D．若让激振器产生沿金属丝方向的振动，其他条件不变，则金属丝中点的振幅为零
2．（2025·湖北·高考真题）如图（a）所示，相距L的两足够长平行金属导轨放在同一水平面内，两长度均为L、电阻均为R的金属棒ab、cd垂直跨放在两导轨上，金属棒与导轨接触良好。导轨电阻忽略不计。导轨间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，其磁感应强度大小B随时间变化的图像如图（b）所示，时刻，。时刻，两棒相距，ab棒速度为零，cd棒速度方向水平向右，并与棒垂直，则0~T时间内流过回路的电荷量为（ ）
A．B．C．D．
3．（2025·浙江·高考真题）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
4．（2025·江西·高考真题）（多选）如图所示，一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动，磁场方向垂直纸面向里。不考虑棒中自由电子的热运动。下列选项正确的是（ ）
A．电子沿棒运动时不受洛伦兹力作用B．棒运动时，P端比Q端电势低
C．棒加速运动时，棒中电场强度变大D．棒保持匀速运动时，电子最终相对棒静止
5．（2025·浙江·高考真题）（多选）如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为的导电圆环I，与磁场边界相切的半径为的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角；另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则（ ）
A．圆环I中电流的有效值为
B．时刻直导线CD电动势为
C．时刻圆环Ⅱ中电流为
D．时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为
6．（2025·全国卷·高考真题）（多选）如图，过P点的虚线上方存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以P点为轴沿顺时针方向匀速转动，O为圆环的圆心，OP为圆环的半径。则（ ）
A．圆环中感应电流始终绕O逆时针流动
B．OP与虚线平行时圆环中感应电流最大
C．圆环中感应电流变化的周期与环转动周期相同
D．圆环在磁场内且OP与虚线垂直时环中感应电流最大
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
法拉第电磁感应定律的理解和应用
选择题
非选择题
安徽卷T15（1），4分
导体切割磁感线产生感应电动势的计算
选择题
非选择题
互感、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动
选择题
非选择题
考情分析：
安微高考对法拉第电磁感应定律的考查比较频繁，大多以选择题和计算题形式出现，难度上选择题一般较为简单，计题多结合电路、图像、动力学和能量、动量进行考查，题目总体难度较大。
复习目标：
目标一：理解法拉第电磁感应定律且会计算。
目标二：会计算导体棒切割磁感线产生的感应电动势。
目标三：了解自感现象、涡流、电磁驱动和电磁阻尼。
灯泡与线圈串联
灯泡与线圈并联
电路图
通电时
电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮
电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后电流逐渐减小达到稳定，灯泡比刚通电时暗些
断电时
电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变
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
安培力的方向与导体运动方向相同，驱动导体运动
能量转化
导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能
由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能
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