第11章　第2讲　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 2027年高考物理一轮专题复习（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦“电磁感应”专题，覆盖法拉第电磁感应定律、感应电动势计算（感生、动生、转动切割）、自感现象、涡流及电磁阻尼与驱动等高考核心考点，依据高考评价体系明确“感应电动势计算”占50%、“自感与涡流分析”占30%的高频考点分布，归纳选择、计算等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题演练+方法提炼+素养融合”策略，如以2025江西卷改编题为例，通过分析导体棒倾斜切割磁感线时有效长度的确定，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。提供“公式应用条件对比表”和“自感电流变化易错点警示”，助力学生掌握“三步法”解题技巧，教师可据此设计针对性训练，提升学生应试得分率与复习效率。

第十一章 电磁感应 第2讲　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 内容索引 学习目标 核心体系 活动方案 学 习 目 标 内容索引 1．理解感应电动势的方向，理解法拉第电磁感应定律，会求解感应电动势.2．了解自感现象、涡流、电磁阻尼和电磁驱动． 核 心 体 系 内容索引 内容索引 活 动 方 案 内容索引 活动一　理解法拉第电磁感应定律 [2025连云港赣榆期中]如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为＋q的小球．现将磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k，则小球在环上运动一周，感生电场对小球的作用力做功为(　 　) 1 C 内容索引 内容索引 如果感应电动势是由感生电场(又称涡旋电场)产生的，它也叫作感生电动势．感生电动势的非静电力是感生电场力． 内容索引 (1) t1时刻线圈的磁通量； (2) 判断a、b两点电势的高低，并求两点间的电势差Uab. 2 内容索引 内容索引 1. 感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势，其方向用楞次定律或右手定则判断，与作为电源的导体或线圈中____________的方向一致． 感应电流 平均 内容索引 (1) 磁通量的变化是由面积变化引起时，则E＝________. (2) 磁通量的变化是由磁场变化引起时，则E＝________，注意S为线圈在磁场中的有效面积． 内容索引 　　　　[2025扬州期中]如图所示，一个边长为a、总电阻为R的正方形单匝线圈，线圈平面与匀强磁场垂直、且一半在磁场中．在时间t内，磁感应强度的方向不变、大小由B均匀增大到2B，在此过程中，求： (1) 线圈中感应电流方向及产生的感应电动势大小； (2) t时刻线圈所受安培力的大小． 1 内容索引 【答案】 (1) 根据楞次定律和右手螺旋定则，感应电流的磁场阻碍原磁场的增大，故感应电流方向为逆时针． 内容索引 内容索引 活动二　计算导体切割磁感线产生的感应电动势 [2025江西卷改编]如图所示，一细金属导体棒PQ在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动，磁场方向垂直于纸面向里．不考虑棒中自由电子的热运动．下列选项错误的是(　 　) A．电子沿棒运动时受洛伦兹力作用 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 3 B 内容索引 内容索引 如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作动生电动势．动生电动势的非静电力是洛伦兹力的一个分力． 内容索引 如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，长为2L的金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，整根金属棒都处在磁场中．设金属棒与两导轨接触点之间的距离为L，金属棒与导轨间夹角为60°.不计导轨和金属棒的电阻．当金属棒以速度v水平向右匀速运动时，流过金属棒的电流I或金属棒的上、下两端点a、b间的电势差Uab正确的是(　 　) 4 B 内容索引 内容索引 导体平动切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv. (1) 对应性：若v为平均速度，则E为________感应电动势．若v为瞬时速度，则E为相应的________感应电动势． (2) 正交性：公式E＝Blv要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直． ①导体棒的运动速度v和磁感应强度B的方向平行时，E＝______. ②倾斜切割时E＝Blvsin θ，其中θ为__________的夹角． 平均 瞬时 0 v与B 内容索引 (3) 有效性：公式E＝Blv中的l为导体切割磁感线的有效长度．即________________的方向上的投影长度．例如，下图中的有效长度为a、b两端连线的长度． (4) 相对性：公式E＝Blv中的速度v是导体相对________的速度，若________也在运动，应注意速度间的相对关系． 导体与v垂直 磁场 磁场 内容索引 内容索引 　　　　[2025苏州期末]如图所示，用同样导线制成的正方形线圈ABCD，边长为l.线圈以速度v向右匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场过程中，CD两端电势差UCD为(　 　) 2 C 内容索引 内容索引 　　　　某研究小组设计的磁悬浮电梯的简化模型如图所示．在竖直平面上相距为l的两根很长的平行滑轨，轨间有高度、宽度均为l的周期性磁场，磁感应强度大小相等均为B. N匝闭合正方形金属线框ABCD的边长为l，静置于初始位置．现磁场以速度v0向上匀速运动，从而驱动线框上升．当线框速度为v时，线框中的感应电动势为(　 　) 3 A．2NBl(v－v0) B．NBl(v－v0) C．NBl(v0－v) D．2NBl(v0－v) D 内容索引 4 (1) 线框中的电流大小I； (2) 线框受到的安培力大小F. 内容索引 内容索引 如图所示，正三角形金属线框abc粗细均匀，边长为l，三边阻值相等，a顶点刚好位于边界MN上．若使线框围绕过a点与纸面垂直的转轴匀速转动，转动角速度为ω，则在ab边开始转入磁场的瞬间a、b两端的电势差Uab为(　 　) 5 A 内容索引 内容索引 导体转动切割磁感线产生的感应电动势 内容索引 应用法拉第电磁感应定律的四种情况： 情景图 研究对象 回路(不一定闭合) 一段直导线 (或等效成直导线) 绕一端转动的一段导体棒 绕与B垂直的轴转动的导线框 表达式 E＝______ E＝________ E＝__________ E＝___________ BLv NBSωsin ωt 内容索引 　　　　[2025南通阶段测试]如图所示是圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块钢片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触．若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动．则(　 　) A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B．回路中感应电流方向不变，为C→R→D→C C．回路中有周期性变化的感应电流 5 D 内容索引 内容索引 活动三　了解自感现象和涡流 如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻忽略不计，下列说法中正确的是(　 　) A．闭合开关S时，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮 B．闭合开关S时，A1和A2始终一样亮 C．断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭 D．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭 6 D 内容索引 【解析】 闭合开关S时，A2立即正常发光，线圈中电流要增大，由于自感电动势的阻碍，灯泡A1中电流只能逐渐增大，则A2先亮，A1后亮，最后一样亮，A、B错误；断开开关S时，A2原来的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，两灯泡串联和线圈组成回路，回路中电流从原来值逐渐减小到零，则A1和A2都要过一会儿才熄灭，C错误，D正确． 内容索引 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) 内容索引 通电 时 在S闭合瞬间，灯泡A2________ _______，灯泡A1___________，最终一样亮 灯泡A立即亮，然后逐渐变暗达到稳定 断电 时 回路电流减小，两灯泡_______ _______，A1电流方向________，A2电流________ ①若I2≤I1，灯A逐渐变暗； ②若I2＞I1，灯A_______________，两种情况下灯A中电流方向均_______(选填“改变”或“不变”) 总结 自感电动势总是阻碍________________ 立即亮 起来 逐渐变亮 均逐渐 变暗 不变 反向 闪亮后逐渐变暗 改变 原电流的变化 内容索引 自感现象分析的三点注意、三个技巧： 内容索引 　　　　[2025扬州模拟预测]如图所示，线圈L的自感系数很大、电阻不计，电阻R1的阻值大于电阻R2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S，下列表示电阻R1的电流I1、电阻R2的电流I2随时间t变化的图像中，正确的是(　 　) 6 A B C D D 内容索引 【解析】 开关闭合时，线圈由于自感对电流有阻碍作用，可看作电阻，当电路逐渐稳定，通过线圈所在支路的电流I2逐渐增大，故电阻R1的电流I1逐渐减小；在t＝t1时刻断开S，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，通过电阻R1的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，又由于电阻R1的阻值大于电阻R2的阻值，当开关闭合稳定时，线圈所在支路的电流I2大于流过电阻R1的电流I1，故当开关断开瞬间，线圈产生的感应电流也大于原来流过电阻R1的电流I1.D正确． 内容索引 　　　　[2025常州期末]用如图所示的电路演示“断电自感”现象，闭合开关，小灯泡发光，断开开关，小灯泡仅延时熄灭，为了出现断开开关后小灯泡明显变亮再慢慢熄灭的现象，下列方法可能成功的是(　 　) A．换自感系数相同、电阻更小的线圈 B．换自感系数相同、电阻更大的线圈 C．换电阻相同、自感系数更小的线圈 D．换电阻相同、自感系数更大的线圈 7 A 内容索引 【解析】 因断开开关后线圈会发生断电自感现象而阻碍电流的减小，形成自感电动势，相当于电源，线圈中的电流通过灯泡再次形成回路使小灯泡缓慢熄灭，而且该电流在线圈保持原有的流向并从电路稳定时的线圈中电流的大小逐渐减小，为了出现断开开关后小灯泡明显变亮再慢慢熄灭的现象，则必须使得电路闭合稳定时通过线圈的电流大于并联支路中通过小灯泡的电流，所以有助于小灯泡出现闪亮现象的只有换用电阻较小的线圈，其余的三种方法都不行．另外，自感系数大小主要影响自感电动势，而“闪亮”一下再熄灭取决于电路稳定时线圈中电流与并联支路中灯泡电流的对比．故A正确，B、C、D错误． 内容索引 [2025常州二模]关于教材中的四张图，下列说法中不正确的是(　 　) 7 A．图甲，真空炉内待冶炼的金属中产生涡流，使金属自身熔化 B．图乙，转动蹄形磁体，会观察到放在下方的铝框同向转动 C．图丙，强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落，铝管内不会产生感应电动势 D．图丁，磁铁向右平移，桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势 甲 乙 丙 丁 C 内容索引 【解析】 图甲，真空炉内通入高频电流后，则待冶炼的金属中产生涡流，使金属自身熔化，A正确；图乙，转动蹄形磁体，根据电磁驱动可知，会观察到放在下方的铝框同向转动，B正确；图丙，强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落，磁通量发生变化，铝管内也会产生感应电动势，C错误；图丁，根据“来拒去留”，则磁铁向右平移，桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势，D正确．故选C. 内容索引 内容索引 电磁阻尼与电磁驱动的比较   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，________导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，________导体运动 阻碍 推动 内容索引   电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为______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________能，而对外做功 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________运动 电 机械 相对 内容索引 　　　　[2025河南卷]如图所示，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过．当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是(　 　) 8 A B C D C 内容索引 【解析】 根据题意当金属薄片中心运动到N极正下方时，薄片右侧的磁通量在减小，左侧磁通量在增加，由于两极间的磁场竖直向下，根据楞次定律可知此时薄片右侧的涡电流方向为顺时针，薄片左侧的涡电流方向为逆时针．C正确． 内容索引 　　　　[2025扬州公道中学模拟]图甲为探究电磁驱动的实验装置．某个铝笼置于U形磁体的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图乙所示．开始时，铝笼和磁体均静止，逆时针(俯视)转动磁体，会发现铝笼也会跟着发生转动，下列说法正确的是(　 　) 9 甲 乙 A 内容索引 A．铝笼是因为受到安培力而转动的 B．铝笼转动的速度的大小和方向与磁体相同 C．磁体从图乙所示的位置开始转动时，铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a D．当磁体停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动 内容索引 【解析】 磁体从图乙所示的位置开始转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，从而产生感应电流，根据楞次定律可知方向为a→b→c→d→a，因而受到安培力作用，导致铝笼转动，所以铝笼是因为受到安培力而转动的，A正确，C错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝笼与磁体转动方向相同，但快慢不相同，铝笼的转速一定比磁体的转速小，B错误；当磁体停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，D错误． 内容索引 谢谢观看 Thank you for watching A．0 B．πrqk C．πr2qk D．πr 【解析】 环中产生的感应电动势U＝πr2＝kπr2，小球在环上运动一周，感生电场对小球的作用力做功的大小是W＝qU，解得W＝πr2qk，C正确． [2025镇江期末]如图所示，一个匝数为n的正方形线圈，边长为d，电阻为r.将其两端a、b与阻值为R的电阻相连接，其他部分电阻不计．在线圈中存在垂直于线圈平面向里的磁场区域，磁感应强度B由零随时间t均匀增加，＝k.求： 【答案】 (1) t1时刻磁感应强度B1＝t1＝kt1， 线圈的磁通量Φ＝B1d2＝kt1d2. (2) 根据楞次定律可知，线圈中的感应电流为逆时针方向，则a点电势高；感应电动势E＝nd2＝nkd2， 感应电流I＝＝， 则Uab＝IR＝. 2. 法拉第电磁感应定律：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．公式：E＝n，其中n为线圈匝数，求解的是一个回路中某段时间内的________电动势，与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系． (3) 磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则E＝________________≠n. n n n 由法拉第电磁感应定律得E＝n， 可得E＝， 其中S＝，ΔB＝2B－B＝B，Δt＝t， 解得E＝. (2) 由闭合电路欧姆定律得I＝， 可得I＝， 其中t时刻的磁感应强度为2B，L有效＝a，则此时的安培力为F安＝2BIL有效， 解得F安＝. 【解析】 由左手定则可知，电子沿棒运动时受到水平方向的洛伦兹力作用，A正确；根据右手定则可知，棒向右运动时，P端比Q端电势高，B错误；PQ两端电势差U＝BLv，可知棒中电场强度E＝＝Bv，则棒加速运动时，棒中电场强度变大，C正确；棒保持匀速运动时，PQ两端电势差保持恒定，电子将集聚在导体棒下端，最终相对棒静止，D正确．故选B. A．I＝ B．I＝ C．Uab＝2BLv D．Uab＝BLv 【解析】 当金属棒以速度v水平向右匀速运动，金属棒切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，金属棒有效的切割长度为L，ab中产生的感应电动势为E＝·BLv，通过R的电流为I＝＝，A错误，B正确．整个金属棒运动产生的感应电动势E′＝B·2Lsin 60°·v＝BLv，则金属棒的上、下两端点a、b间的电势差Uab＝BLv，C、D错误． 公式E＝n 与E＝Blv本质上是统一的，E＝Blv可由E＝n 在一定条件下推导出来． A．Blv B．－Blv C．Blv D．－Blv 【解析】 线圈以速度v向右匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场过程中，CD相当于电源，其两端电势差UCD为路端电压，电动势为E＝Blv，路端电压UCD＝×3R＝Blv，根据楞次定律或者右手定则判断C点为高电势，所以C正确． 　　　　[2025南通如皋3.5模]如图所示，边长为l的n匝正方形线框固定放置，线框的总电阻为R，线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向与线框平面垂直．当磁场区域以大小为v的速度向右经过线框右边时，求： 【答案】 (1) 感应电动势E＝， 根据闭合电路欧姆定律有I＝， 解得I＝. (2) 安培力F＝nBI， 解得F＝. A．Bl2ω B．－Bl2ω C．－Bl2ω D．Bl2ω 【解析】 当ab边刚进入磁场时，ab边切割磁感线，切割长度为两个端点间的距离，即为a、b间的距离l，则E＝Bl＝Bl＝Bl2ω；设每个边的电阻为R，a、b两点间的电势差为Uab＝I·2R＝·2R，解得Uab＝Bl2ω，故A正确，B、C、D错误． 当长为l的导体在垂直于匀强磁场的平面内，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 n BL2ω D．回路中感应电流大小不变，为 【解析】 圆盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，产生感应电流，故A错误；根据右手定则可知，电流从D流出，流向C，因此电流方向为从D向R再到C，即为C→D→R→C，故B错误；回路中感应电动势为E＝BL2ω，所以感应电流为I＝＝，由此可知，感应电流恒定不变，故C错误，D正确． 1. 自感电动势的表达式E＝L，其中L是自感系数，与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关，单位为亨利(H)． 涡流是块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状的感应电流．即金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流，同样遵循法拉第电磁感应定律． $