第30讲 法拉第电磁感应定律 涡流和自感 专项训练-2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 聚焦法拉第电磁感应定律、自感、涡流核心考点，通过基础对点、综合提升、培优加强三级训练，构建从定律应用到现象分析再到实际情境的递进式知识逻辑，强化科学思维与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础对点练|8题（电磁俘能器/圆盘发电机/自感电路/涡流检测）|概念辨析、定律直接应用|从法拉第电磁感应定律（Φ、E计算）到自感现象（通断电分析）再到涡流/电磁阻尼（实际应用），形成“定律-现象-应用”链条| |综合提升练|4题（电势比较/地磁场应用/含二极管自感/铜盘电磁阻尼）|多情境综合、跨知识点融合|结合磁场方向、转动切割、电路分析，深化科学推理与模型迁移，衔接实际问题| |培优加强练|1题（“”形线框转动）|复杂模型计算|线框转动切割的电动势分析，提升空间想象与综合论证能力|

第30讲 法拉第电磁感应定律　涡流和自感 专项训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　法拉第电磁感应定律 1.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 2.(2026·江苏无锡期中)如图所示为法拉第圆盘发电机，一半径为r的导体铜圆盘绕水平轴以角速度ω旋转，匀强磁场B与圆盘平面垂直，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有电阻R。下列说法正确的是(　　) ①电阻R中电流沿a到b方向 ②电阻R中电流沿b到a方向 ③圆盘发电机的电动势为Bωr2 ④圆盘发电机的电动势为Bωr2 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 3.(2025·甘肃卷)闭合金属框放置在磁场中，金属框平面始终与磁感线垂直。如图，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化。Φ为穿过金属框的磁通量，E为金属框中的感应电动势，下列说法正确的是(　　) A.t在0~内，Φ和E均随时间增大 B.当t=与时，E大小相等、方向相同 C.当t=时，Φ最大，E为零 D.当t=时，Φ和E均为零 对点2　自感现象 4.(2026·江苏泰州期末)如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，A、B是两个相同的小灯泡。以下说法正确的是(　　) A.开关S由断开变为闭合后，A直接变亮，亮度不变 B.开关S由断开变为闭合后，B缓慢变亮，直到最亮 C.开关S由闭合变为断开后，A缓慢变暗，直到不亮 D.开关S由闭合变为断开后，B突然变亮再逐渐不亮 5.(2026·江苏淮安期中)如图所示的电路中，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的直流电阻可以忽略。下列说法正确的是(　　) A.闭合开关S，A1先亮、A2后亮 B.闭合开关S，A1、A2始终一样亮 C.断开开关S，A2立刻熄灭、A1过一会才熄灭 D.断开开关S，A1、A2都要过一会才熄灭 6.(2026·江苏南京期末)在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成如图甲所示电路。闭合开关，待电路稳定后，两支路电流分别为I1和I2。断开开关前、后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A.断开开关前灯泡中电流为I2 B.灯泡电阻小于电阻R和线圈L的总电阻 C.断开开关后小灯泡瞬间熄灭 D.断开开关后电阻R所在支路电流如曲线b所示 对点3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 7.涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦式交变电流，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是(　　) A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B.涡流的频率小于通入线圈的交变电流频率 C.通电线圈和待测工件间存在恒定的作用力 D.待测工件可以是塑料或橡胶制品 8.(2026·江苏扬州三校联考)动感单车车轮处的结构示意图如图所示，金属飞轮外侧的磁体与车轮不接触，但是飞轮转动时，磁体会对飞轮产生电磁阻力。拉动旋钮拉线可改变飞轮与磁体的间距。下列做法能使飞轮受到的电磁阻力增大的是(　　) A.转速一定时，增大磁体和飞轮之间的距离 B.转速一定时，减小磁体和飞轮之间的距离 C.磁体和飞轮间的距离一定时，减小飞轮转速 D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定，将金属飞轮换为橡胶轮 综合提升练 1． 选择题： 9.几根金属棒焊接成如图所示的形状，其中AO=2PO=2CO=2CD，A、O、P共线，CD//PO，OC⊥PO，几根金属棒位于同一平面内，将其放在垂直于纸面的匀强磁场中，虚线左侧磁场垂直于纸面向里，虚线右侧磁场垂直于纸面向外，O位于虚线上。将金属棒以过O垂直于纸面的轴顺时针转动，在转至图中位置时，关于这几个点电势高低关系正确的是(　　) A.φA>φO>φP=φC>φD B.φA>φD>φP=φC>φO C.φD>φP=φC>φO>φA D.φD>φA>φP=φC>φO 10.如图甲所示，一辆电动汽车在北京的一段平直公路上以速度v自东向西匀速行驶，金属车头上左右对称的B点与A点间距为L。图乙是从外侧看汽车左前轮转动的示意图，C点在金属轮毂边缘，D点在转轴中心。已知当地地磁场磁感应强度竖直分量大小为B1、水平分量大小为B2。下列说法正确的是(　　) A.B点电势比A点电势低 B.C点电势比D点电势低 C.A、B之间的电势差UAB=B1Lv D.A、B之间的电势差UAB=-B2Lv 11.(2026·江苏泰州期中)如图所示，L是自感系数很大的线圈，它的直流电阻可忽略不计，二极管的正向导电电阻为0，D1和D2是两个完全相同的灯泡，则下列说法正确的是(　　) A.闭合S，D1先亮，D2逐渐变亮 B.闭合S，D1不亮，D2逐渐变亮 C.断开S，D1不亮，D2亮，然后慢慢熄灭 D.断开S，D1不亮，D2慢慢熄灭 12.(2026·江苏常州期中)一铜盘可绕垂直于盘面的中心轴O旋转，图甲为铜盘整体在匀强磁场中，图乙为铜盘的一半在匀强磁场中，它们均顺时针旋转，两种情况中磁场均与盘面垂直，一灵敏电流计与电刷相连接。下列分析正确的是(　　) A.不接灵敏电流计时，图甲中的铜盘有电磁阻尼 B.不接灵敏电流计时，图乙中的铜盘没有电磁阻尼 C.若两电刷分别接触图甲中的铜盘边缘c、d处，灵敏电流计会发生偏转 D.若两电刷分别接触图甲中的铜盘边缘c和中心轴O处，灵敏电流计会发生偏转 培优加强练 13.如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕 b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，则(　　) A.t=0时，电流方向为afedcba B.t=0时，感应电动势为Bl2ω C.t=时，感应电动势为0 D.0~时间内，感应电动势平均值为0 参考答案： 1.答案　D解析　根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误;根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误;永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律及安培定则可知，线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。 2.答案　D解析　圆盘转动时，相当于每条半径都在切割磁感线，根据右手定则可知，电阻R中电流为b→a。若圆盘转动的角速度恒定，则圆盘转动时产生的感应电动势大小为E=Br=ω×，解得E=Br2ω，故D正确。 3.答案　C解析　在0~时间内，磁感应强度B增大，根据Φ=BS知磁通量Φ增加，但是图像的斜率减小，根据法拉第电磁感应定律E=S可知，感应电动势E逐渐减小，故A错误;当t=和t=时，因B-t图像的斜率大小相等、符号相反，可知感应电动势E大小相等、方向相反，故B错误;t=时，B最大，则磁通量Φ最大，但是B的变化率为零，则感应电动势E为零，故C正确;t=时，B为零，则磁通量Φ为零，但是B的变化率最大，则感应电动势E最大，故D错误。 4.答案　D解析　开关S由断开变为闭合后，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以A、B灯直接变亮，由于线圈直流电阻不计，所以B灯亮后逐渐变暗，最后熄灭，A灯亮后逐渐变亮，最后亮度不变，故A、B错误;开关S由闭合变为断开后，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B灯构成回路，所以A灯立即不亮，B突然变亮再逐渐熄灭，故C错误，D正确。 5.答案　D解析　闭合开关S，A2所在支路不会产生感应电动势，所以A2立即亮，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的增大，所以A1逐渐亮起来;稳定后，由于线圈L的直流电阻可以忽略，可知A1所在支路的电流大于A2所在支路的电流，则A1比A2更亮，故A、B错误;断开开关S，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，且与A1、A2构成回路，所以A1、A2都要过一会才熄灭，故C错误，D正确。 6.答案　A解析　断开开关S前、后的一小段时间内，通过电感线圈L的电流方向是不变的，则断开开关后，电感线圈L(电阻R)所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路的电流如曲线b所示，则断开开关前，灯泡中电流为I2，故A正确，D错误;由题图乙可知，断开开关S前，通过电感线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以小灯泡的电阻大于定值电阻R和电感线圈L的总电阻，故B错误;断开开关S后，电感线圈L产生的自感电动势阻碍电流的减小，电感线圈L相当于电源，由于线圈L、电阻R和灯泡重新组成回路，且其电流大于流过小灯泡的电流，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C错误。 7.答案　A解析　根据楞次定律可知感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化， A正确;感应电流的频率与原电流的频率是相同的，故涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率， B错误;因为通入线圈的交变电流是周期性变化的，故在工件中引起的交变电流也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力， C错误;电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品， D错误。 8.答案　B解析　飞轮在磁场中转动，其内部产生的涡流使飞轮受到安培力，阻碍飞轮与磁场间的相对运动。飞轮转速一定时，减小磁体和飞轮之间的距离可以增强磁场，金属飞轮受到的安培力增大，即电磁阻力增大，故A错误，B正确;磁体和飞轮之间的距离一定时，减小飞轮的转速，产生的感应电动势减少，感应电流减小，飞轮所受安培力减小，即电磁阻力减小，故C错误;保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定，将金属飞轮换为橡胶轮，则不会发生电磁阻尼，电磁阻力消失，故D错误。 9.答案　A解析　金属棒在切割磁感线时产生感应电动势，感应电动势由低电势指向高电势。依题意知金属棒顺时针转动，根据右手定则可得φA>φO、φP<φO、φC<φO、φD<φC。由于PO=CO，根据E=BL=BL2ω，可得EOP=EOC，因此φO-φP=φO-φC，则φP=φC，综上所述有φA>φO>φP=φC>φD，故A正确。 10.答案　B解析　北京在北半球，所以地磁场竖直分量向下，根据右手定则，拇指指西，磁感线穿入手心，此时四指指向B点，所以B点相当于电源正极，即B点电势比A点电势高，则A、B之间电势差UAB=-B1Lv，故A、C、D错误;地磁场的水平分量向北，根据右手定则，拇指指向与C、D连线上点的线速度方向相同，磁感线穿入手心，此时四指指向D点，所以D点相当于电源正极，即D点电势比C点电势高，故B正确。 11.答案　B解析　开关S闭合后，二极管两端接的是反向电压，不导通，所以灯泡D1不亮。自感线圈产生的自感电动势阻碍电流的变化，所以D2灯泡逐渐变亮，故A错误，B正确;开关S断开后，线圈上储存的电能释放，流经电感的电流会逐渐减小，此时电感与二极管、D1和D2形成新的闭合回路，二极管两端接的是正向电压，灯泡D1变亮，然后与灯泡D2一起逐渐熄灭，故C、D错误。 12.答案　D解析　图甲中的铜盘在旋转过程中，可看成从中心轴O处到边缘各部分都切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，边缘是电源的正极，不接灵敏电流计时，没有电流产生，即没有电磁阻尼，A错误;图乙中，处于磁场中一半的铜盘切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，处在磁场外的另一半铜盘相当于外电路，构成闭合回路，产生电流，磁场中的铜盘受到安培力作用，阻碍铜盘转动，有电磁阻尼，B错误;若两电刷分别接触图甲中的铜盘边缘c、d处，可知c、d处的电势相等，电势差为零，灵敏电流计不会发生偏转，C错误;若两电刷分别接触图甲中的铜盘边缘c和中心O处时，由右手定则可知，c处电势高于中心轴O处，c、O两点有电势差，则灵敏电流计会发生偏转，D正确。 13.答案　B解析　线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为cd和af，t=0时，cd边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时只有af边切割磁感线产生电动势，由右手定则可知电流方向为abcdefa，电动势E=Blv=Bl2ω，故A错误，B正确;t=时，线框旋转180°，此时依旧只有af边切割磁感线产生电动势，感应电动势仍为E=Bl2ω，故C错误;0~时间内，线框abef的磁通量变化量为零，线框bcde的磁通量变化量为ΔΦ=2BS=2Bl2，由法拉第电磁感应定律得平均电动势==，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $