期末专题复习 专题10 电磁感应 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理物理人教版选择性必修第二册

该高中物理电磁感应单元复习讲义以知识框架系统梳理核心内容，通过概念定义、公式推导及对比表格呈现磁通量、楞次定律、法拉第电磁感应定律等要点，按考点01到04分层设置（★★到★★★），突出电磁感应现象、感应电流方向判定等重难点，构建清晰知识脉络。 讲义亮点在于“考点-典例-方法”三维设计，如考点02结合表格归纳楞次定律“增反减同”等推论，典例4通过金属环在磁场中受力分析培养科学推理能力，典例7转动切割电动势计算强化模型建构。分层例题适配不同学生，教师可依此实施精准复习，提升学生物理观念与问题解决能力。

专题10 电磁感应 考点01（★★）电磁感应现象 4 考点02（★★★）感应电流方向的确定 7 考点03（★★★）法拉第电磁感应定律 11 考点04（★★）自感互感 14 一、磁通量 1．公式：Φ＝ BS　，S为垂直磁场方向的 面积　，磁通量为 标量　(填“标量”或“矢量”)。 2．物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的 磁感线　条数的多少。 3．磁通量变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 二、电磁感应现象 1．电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量 发生变化　时，电路中有 感应电流　产生的现象。 2．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量 发生变化　。 3．电磁感应现象产生 感应电动势　，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有 感应电动势　而无感应电流。 三、感应电流方向的判定 1．楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要 阻碍　引起感应电流的 磁通量　的变化。 (2)适用范围：适用于一切回路 磁通量　变化的情况。 2．右手定则 (1)使用方法。 ①让磁感线穿入 右　手手心。 ②使大拇指指向 导体运动　的方向。 ③则其余四指指向 感应电流　的方向。 (2)适用范围：适用于 闭合电路的一部分导体　切割磁感线的情况。 四、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)概念：在 电磁感应　现象中产生的电动势。 (2)产生条件：只要穿过回路的 磁通量　发生变化，就能产生感应电动势，与电路是否闭合无关。 (3)方向判断：产生感应电动势的那部分电路(导体或线圈)相当于电源，电源的正、负极可由 右手定则　或 楞次定律　判断。 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 磁通量的变化率　成正比。 (2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的 欧姆　定律，即I＝ 　。 3．导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割：E＝ Blv　，式中l为导体切割磁感线的有效长度。 (2)不垂直切割：E＝ Blvsin θ　，式中θ为v与B的夹角。 (3)匀速转动：导体棒在垂直匀强磁场方向以角速度ω绕一端转动切割磁感线时，E＝ Bl2ω　。 五、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1．互感现象 两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 磁场　会在另一个线圈中产生 感应电动势　。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作 互感　电动势。 2．自感现象 (1)概念：由于导体本身的 电流　变化而产生的电磁感应现象称为自感。 (2)自感电动势 ①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作 自感电动势　。 ②表达式：E＝ L　。 (3)自感系数L ①相关因素：与线圈的 大小　、形状、 匝数　以及是否有铁芯等因素有关。 ②单位：亨利(H)，1 mH＝ 10－3　H,1 μH＝ 10－6　H。 3．涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生 感应电流　，这种电流像水中的旋涡，所以叫涡流。 4．电磁阻尼 导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是 阻碍　导体的运动。 5．电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生 感应电流　使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。交流感应电动机就是利用 电磁驱动　的原理工作的。 6．电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了 楞次定律　的推广应用。 考点01（★★）电磁感应现象 1．对磁通量的理解 (1)磁通量的正负：磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。若从平面的某一侧穿入为正，则从另一侧穿入为负。 (2)磁通量的大小 ①由公式计算：Φ＝BSsin θ(其中θ角为平面S与磁感线的夹角)。 ②从磁感线观察：从不同侧面穿入的磁感线抵消后，剩余的磁感线的条数越多，磁通量越大。 ③穿过线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关。 (3)磁通量变化的常见情况 根据Φ＝BSsin θ，引起磁通量变化的三个因素是S、B和θ。 ①仅B变化：线圈内磁场变化。 ②仅S变化：线圈的部分导线做切割磁感线运动。 ③仅θ变化：线圈在磁场中转动。 2．产生感应电流的条件的两种表述 (1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流。 (2)穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合电路中产生感应电流。 【典例1】（2024秋•西安校级期末）如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是　　 A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动 B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动 C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线转动 D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转动 【答案】 【分析】要使线圈中产生感应电流，则穿过线圈的磁通量要发生变化，回路要闭合。 【解答】解：、保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故错误； 、保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故错误； 、线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故正确； 、线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故错误； 故选：。 【典例2】（2025春•成安县校级期末）如图所示，闭合铜质圆形线圈与通电长直导线位于同一纸面内，下列操作能使线圈中产生感应电流的是　　 A．线圈平行直导线向上运动 B．线圈绕竖直直径转动 C．线圈绕水平直径转过后远离直导线的过程 D．线圈绕竖直直径转过后远离直导线的过程 【答案】 【分析】根据安培定则判断直导线产生的磁场方向，然后根据产生感应电流的条件判断即可。 【解答】解：、线圈平行直导线向上运动的过程中，穿过线圈的磁通量不发生变化，所以线圈中不产生感应电流，故错误； 、线圈绕竖直直径转动的过程中，穿过线圈的磁通量在不断的发生变化，所以线圈中有感应电流产生，故错误； 、线圈绕水平直径转过或者绕竖直直径转过后后，线圈平面和磁感线平行，以后在远离直导线的过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，所以不会产生感应电流，故错误； 故选：。 【典例3】（2024秋•甘肃期末）下列四幅图中，图中条形磁铁以恒定的速度沿水平方向穿过导体环；图中两导体棒以相同的速度沿水平导轨向左运动；图中的导体框沿竖直轴线以恒定的角速度转动；图中两导体棒以相同的速度沿水平导轨向左运动。在电路中有感应电流产生的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电流，对照产生感应电流的条件分析即可。 【解答】解：、图中，条形磁铁沿水平方向穿过导体环，穿过圆环的磁通量发生变化，但由于线圈不闭合，则不会产生感应电流，故错误； 、图中，由于两棒的速度相同，所以闭合电路的磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，故错误； 、图中，由于导体框与磁场方向平行，穿过导体框的磁通量始终为零，则导体框中没有感应电流，故错误； 、图中，两导体棒相当于电源，由导轨构成的闭合电路的磁通量发生变化，所以电路中会产生感应电流，故正确。 故选：。 考点02（★★★）感应电流方向的确定 楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下： 推论 例证 阻碍原磁通量变化——“增反减同” 磁铁靠近，B感、B原反向，二者相斥； 磁铁远离，B感、B原同向，二者相吸 阻碍相对运动——“来拒去留” 使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩” 注意：此结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境 P、Q是光滑固定导轨，a、b是可移动金属棒，磁铁下移，回路面积应减小，a、b靠近 B减小，线圈扩张 使闭合线圈远离或靠近磁体——“增离减靠” 当开关S闭合(断开)时，左环向左(右)摆动、右环向右(左)摆动，远离(靠近)通电线圈 阻碍原电流的变化——“增反减同”(即自感现象) 闭合S，B灯先亮，A灯逐渐变亮；再断开S，两灯逐渐熄灭 说明 以上五种情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化 【典例4】（2024秋•哈尔滨校级期末）如图所示，质量为的闭合金属环用不可伸长的绝缘细线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中。从某时刻开始，磁感应强度开始减小，金属环始终保持静止，重力加速度为，则在磁感应强度减小的过程中，关于细线的拉力和环中感应电流的方向，下列说法中正确的是　　 A．大于环的重力，沿顺时针方向 B．小于环的重力，沿顺时针方向 C．大于环的重力，沿逆时针方向 D．小于环的重力，沿逆时针方向 【答案】 【分析】感应强度减小，穿过回路的磁通量减小，回路中产生恒定的电流，由左手定则可确定安培力的方向，再根据平衡条件即可求解。 【解答】解：磁感应强度减小，则穿过金属环的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针方向；由左手定则可得，金属环所受安培力的合力的方向竖直向下，由于金属环始终保持静止，则细线的拉力，故正确，错误。 故选：。 【典例5】（2025春•天津期末）如图所示，光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆线圈。若两根导线上的电流同时增加，则会产生逆时针方向感应电流的是　　 A．线圈1 B．线圈2 C．线圈3 D．线圈4 【答案】 【分析】通电直导线管周围有磁场存在，根据右手螺旋定则可判定电流方向与磁场方向的关系，根据矢量合成的方法判断出各区域内磁场的情况，然后根据产生感应电流的条件和楞次定律判断选项的正误。 【解答】解：由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向：线圈13处角平分线上磁感应强度为零，线圈4中磁场垂直纸面向里，线圈2中磁场垂直纸面向外； 、根据矢量合成的特点可知，线圈13所在的区域的角平分线上磁感应强度为零，则穿过线圈1与3的磁通量为零，当电流变化时不可能产生感应电流，故错误； 、线圈2中磁场垂直纸面向外，当电流增大时穿过2的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，线圈2中有顺时针方向的电流，故错误； 、线圈4中磁场垂直纸面向里，当电流增大时穿过4的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，线圈4中有逆时针方向的电流，故正确。 故选：。 【典例6】（2024秋•鼓楼区校级期末）我省的一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量随距离地面高度的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时　　 A．穿过线框的磁通量增大 B．线框中感应电流方向为 C．线框的四条边有向内收缩的趋势 D．绳索对线框的作用力小于线框的重力 【答案】 【分析】由题知，地磁场的竖直分量随距离地面高度的增大而减小，据此分析判断； 结合前面分析，根据楞次定律及安培定则，即可分析判断； 结合前面分析，由楞次定律的推论，即可分析判断； 结合前面分析，由平衡条件，即可分析判断。 【解答】解：由题知，地磁场的竖直分量随距离地面高度的增大而减小，则当飞机带动线框匀速上升时，穿过线框的磁通量减小，故错误； 地磁场的竖直分量，在北半球垂直地面向下，结合前面分析可知，穿过线框向下的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向下，由安培定则可知，线框中感应电流方向为，故正确； 由前面分析可知，穿过线框的磁通量减小，则由楞次定律的推论可知，线框的四条边有向外扩张的趋势，故错误； 结合前面分析可知，线框受到的安培力的合力为零，则当飞机带动线框匀速上升时，绳索对线框的作用力等于线框的重力，故错误； 故选：。 考点03（★★★）法拉第电磁感应定律 1．导体平动切割磁感线时四点注意事项 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握。 (1)正交性：B、l、v三者相互垂直，不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。 (2)瞬时性：当v或l变化时，用E＝BLv计算感应电动势的瞬时值。 (3)相对性：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。 (4)有效性：l为导体切割磁感线的有效长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度，下图中有效长度分别为： 图甲：l＝sin β； 图乙：沿v1方向运动时，l＝；沿v2方向运动时，l＝0； 图丙：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R。 2．导体转动切割磁感线时电动势的计算 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＝Bωl2(平均速度取中点位置的线速度ωl)。 (3)以导体棒上任意一点为轴时，E＝Bω(l－l)(不同两段的代数和，其中l1>l2)。 【典例7】（2025春•乐平市校级期末）如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为。电阻为、半径为、圆心角为的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的轴以角速度匀速转动轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】有效电流要根据有效电流的定义来计算，根据电流的热效应列出方程，可以求得有效电流的大小。 【解答】解：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的。 设线框转动周期为，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，感应电流的大小为： 根据有效值的定义有：， 所以感应电流的有效值为：，故正确、错误。 故选：。 【典例8】（2025春•揭阳期末）如图甲、乙所示为风速测量系统的原理示意图，电磁信号产生器由半径为的圆形匀强磁场区域（圆心位于风轮转轴处）和固定于风轮转轴上的导体棒组成点连接风轮转轴）。磁场磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，长为。风推动风杯，风杯的端以半径顺时针匀速转动，当转至与弹性簧片接触时，回路中电流为，除阻值为的定值电阻外，其余电阻不计。则风杯端的线速度大小为 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据导体棒切割磁感线产生感应电动势公式和闭合电路的欧姆定律等知识进行分析解答。 【解答】解：根据导体棒切割磁感线产生感应电动势公式和闭合电路欧姆定律，有，得，则风杯端的线速度大小为，故正确，错误。 故选：。 【典例9】（2025春•江西期末）将一根铜丝顺次绕成如图所示的线圈，大、小圆半径分别为和，线圈的总电阻为，、为其两端点。线圈内存在垂直线圈平面向里匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化关系为，均为常量）。忽略线圈连接处的间隙，则、两点电势差为　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据法拉第电磁感应定律和楞次定律进行分析解答。 【解答】解：根据法拉第电磁感应定律得，由楞次定律可知，点电势低于点电势，故，故正确，错误。 故选：。 考点04（★★）自感互感 1．自感现象的四个特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中电流的变化。 (2)自感电动势使线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 (3)自感电动势只是延缓电流的变化，不能使电流停止或反向。 (4)电流稳定时，自感电动势消失，自感线圈相当于普通导体。 2．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 【典例10】（2024秋•无锡期末）演示自感现象的实验电路如图所示，、为两个完全相同的灯泡，调节变阻器，使电路稳定时两个灯泡的亮度相同，然后断开开关，则 A．灯泡立即熄灭 B．灯泡慢慢熄灭 C．灯泡立即熄灭 D．灯泡先闪亮一下再慢慢熄灭 【答案】 【分析】电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭。 【解答】解：由于电感线圈存在断电自感，断开开关时，电感线圈相当于电源，因为断电之前，两支路的电流一样大，则不会闪亮一下，故断开开关，、同时慢慢熄灭，故正确，错误。 故选：。 【典例11】（2024秋•上城区校级期末）如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关接通和断开时，下列说法正确的是 A．接通时，流过和电流方向相反 B．接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同 C．电路稳定后断开时，闪亮后与一起熄灭 D．电路稳定后断开时，先熄灭，闪亮后熄灭 【答案】 【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。 【解答】解：．接通时，流过和电流方向相同，由于线圈自感作用，瞬间相当于断路，通过的电流等于与电流之和，所以先达到最亮，然后线圈自感电动势慢慢减小，通过的电流减小，由于线圈的直流电阻不计，稳定后熄灭，达到最亮，故错误； ．电路稳定后断开时，和构成自感回路，不在回路中，所以断开时，立刻熄灭，由于自感，会闪亮后再灭，故错误，正确。 故选：。 【典例12】（2024秋•昌平区期末）如图所示，将带铁芯的线圈与灯泡并联，接到直流电源上。先闭合开关，稳定后灯泡正常发光；然后断开开关，灯泡先闪亮一下，再熄灭。下列说法正确的是　　 A．闭合开关后瞬间，灯泡缓慢变亮 B．闭合开关后瞬间，通过线圈的电流逐渐增大 C．断开开关后瞬间，通过灯泡的电流方向为 D．断开开关前、后瞬间，通过灯泡的电流一样大 【答案】 【分析】稳定后开关再断开，小灯泡要闪亮一下，这是因为线圈产生自感电动势来阻碍电路的减小，这时线圈相当于电源，电流突然增大到原来线圈的电流。 【解答】解：．闭合开关后瞬间，电源的电压直接加到灯泡的两端，所以灯泡马上变亮，故错误； ．闭合开关后瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以通过线圈的电流逐渐增大，故正确； ．断开开关后瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且线圈与构成回路，所以通过灯泡的电流方向为，由于灯泡先闪亮一下，再熄灭，所以断开开关后瞬间通过灯泡的电流比断开开关前通过灯泡的电流大，故错误。 故选：。 学科网（北京）股份有限公司 $