2023届高三物理一轮复习78 自感 互感 涡流 电磁驱动 电磁阻尼（解析版）

专题78自感互感涡流电磁驱动电磁阻尼

考点一自感互感（1-6T）

考点二涡流（7-12T）

考点三电磁驱动电磁阻尼（13-19T）

考点一自感互感

1.自感：由于线圈本身的电流发生变化而在它自身产生的电磁感应现象。

1）自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。

表达式：t°

自感系数L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）。

2）通电自感和断电自感的比较

LA1

|———(ð)------A6ι

电路图rɪa

R、

器材要求Ai、A2同规格，R=RI,/较大/很大（有铁芯）

在S闭合瞬间，灯Az立即亮起来，灯

通电时灯A立即亮，然后逐渐变暗达到稳定

Al逐渐变亮，最终一样亮

①若T2≤∕,灯泡逐渐变暗;

②若J2>∕ι,灯泡闪亮后逐渐变

回路电流减小，灯泡逐渐变暗，Al电

∏

断电时晴⅛.

流方向不变，Az电流反向

两种情况下灯泡中电流方向均

改变

~~自感电动势总是E鼻碍原电流的变化

3）分析自感问题的三个技巧

通电自感：通电时自感线圈相当于一个

变化的电阻，阻值由无穷大逐渐减小

二

二

个断电自感：断电时自感线圈相当于电源.

技电动势由某值逐渐减小到零

巧

一

电流稳定时，自感线圈相当于导体，是

否需要考虑其电阻，根据题意而定

2.互感：互不相连并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，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，这种现象叫互感.互感现象中产生的电动势叫互感电动势.

1.（2023•浙江杭州•一模）智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与220V交流电源

相连，智能手表放置在充电基座旁时未充电，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图

甲乙

ʌ.手机和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失

B.用塑料薄膜将充电基座包裹起来，之后仍能为手表充电

C.无线充电的原理是利用基座内的线圈发射电磁波传输能量

D.充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动

【答案】B

【解析】A.充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，A错误；

B.手机充电利用的是互感原理，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，之后仍能为手表充电，B正确；

C.无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量发生改变，

线圈产生感应电流，与变压器，互感器的原理相同，C错误；

D.根据上述解释，基座线圈的磁场变化产生感应电场，驱动放置在感应电场中的手表中的线圈内部的电子

做定向运动，形成电流，D错误。

故选Bo

2.在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡L和L分别串联一个带铁芯的电感线圈/和一个滑动变阻

器凡闭合开关S待电路稳定后，调整”的滑片使L和L亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为乙在之

后的友时刻断开S,则在如图所示的图像中，能正确反映加前后的一小段时间内通过L的电流力和通过L2

的电流？2随时间r变化关系的是（）

【答案】A

【解析】当开关断开瞬间，通过电感线圈的电流减小，根据楞次定律可知电感线圈会产生感应电流阻碍电

感线圈中原电流的减小，感应电流的方向与原电流方向相同，如图所示。但“阻碍”不是“阻止”，通过

电感线圈的电流仍然减小，所以通过小灯泡［”的电流方向不变且逐渐减小，故A正确，B错误；断开开关后

感应电流通过小灯泡Lz的方向与原电流方向相反，电流逐渐减小，故C、D错误。

督

3.（多选）如图所示，A、B两灯、电阻器R的电阻均相等，线圈L电阻为零，整个过程电路元件均未烧坏,

以下关于开关接通和断开时的描述，正确的是（）

——1|~

A.开关接通瞬时A、B两灯同时亮，但A比B亮度大

B.开关接通瞬时A、B两灯同时亮，AsB亮度相同

C.开关接通较长时间后，A灯不亮，B灯仍亮

1）.开关接通较长时间后，再断开开关时，A灯闪亮后熄灭，B灯立即熄灭

【答案】ACD

【解析】AB.开关接通瞬间，回路中电流瞬间增大，线圈/产生较大的自感电动势阻碍通过其电流增大，

此时/可视为断路，则B与斤并联后再与A串联，两灯同时亮，但通过A的电流比通过B的电流大，所以A比

B亮度大，故A正确，B错误；

C.由于线圈L电阻为零，开关接通较长时间后，/相当于导线，将A短路，所以A灯不亮，B灯仍亮，故C

正确;

D.开关接通较长时间后，再断开开关时.，回路中电流瞬间减小，线圈L产生自感电动势阻碍通过其电流减

小，此时/可视为电源，而A与/在同一回路中，所以A灯会先闪亮一下，之后随着自感电动势的减小至

零而熄灭；B灯由于被电路中间那根导线短路，所以在断开开关时立即熄灭，故D正确。

故选ACD。

4.如图，线圈/的自感系数极大，直流电阻忽略不计；〃、区是两个二极管，当电流从“+”流向“一”

A.闭合S之后，B灯慢慢变亮B.闭合S之后，A灯亮且亮度不变

C.断开S瞬时，A灯闪一下再慢慢熄灭D.断开S瞬时，B灯闪一下再慢慢熄灭

【答案】D

【解析】闭合S瞬间，A灯支路二极管正向导通，因此A灯亮，B灯支路二极管不能导通，因此不亮，之后

线圈自感阻碍逐渐减小，从自感线圈流过的电流逐渐增大，A灯逐渐熄灭，故A、B错误；断开S瞬间，线

圈/产生与原电流方向相同的自感电流，可通过Z⅞,故B灯闪一下再慢慢熄灭，电流不能通过4,故A灯

不亮，故C错误，D正确.

5.（2022•滨海新区模拟）图1和图2是演示自感现象的两个电路图，乙和小为线圈。实验时，断开开关S1

瞬间，灯Al突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关Sz,灯A?逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终

A.图1中，Al与心的电阻值相同

B.图1中，闭合S”电路稳定后，Al中电流大于Za中电流

C.图2中，变阻器"与心的电阻值相同

D.图2中，闭合Sz瞬间，人中电流与变阻器彳中电流相等

【答案】C

【解析】在题图1中断开Sl瞬间，灯Al突然闪亮，说明断开S前，L中的电流大于Al中的电流，故心的阻

值小于A,的阻值，A、B错误；在题图2中，闭合S2瞬间，由于乙的自感作用，通过心的电流很小，D错误；

闭合Sz后，最终儿与As亮度相同，说明两支路电流相等，故"与心的阻值相同，C正确。

6.小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。

（1）小王同学实验时发现，闭合开关时，电流表指针向左偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中

电流表指针将向（选填“左”或“右”）偏转，实验结束后，未断开开关，也未把A、B两线圈和铁

芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除.（选填"A”或"B”）线圈所在

电路时发生的。

（2）小李同学用图乙中（1）（2）两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中£是一带铁芯的线圈，直

流电阻忽略不计，A、B是额定电压为1.5V的灯泡，直流电源为一节新的干电池。两电路电键S闭合后，会

看到：小灯泡A将（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”），小灯泡B

将（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”）；S断开后，小灯泡A将一

（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”），S断开后，小灯泡B将（选填“慢

慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”）O

【答案】左A慢慢变亮立即变亮，然后慢慢熄灭立即熄

灭闪亮一下，然后熄灭

【解析】（1）口]由题意可知，电流增大时，穿过线圈的磁通量增大，电流表指针向左偏转，电路稳定后，

若向右移动滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，回路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，则电

流表指针向左偏转；

[2]在完成实验后未断开开关，也未把A.B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路A线圈时，线圈A中的电流

突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而突然会被电击了一下。

（2）[3]两电路电键S闭合后，由于线圈中臼感电动势阻碍电流增加，则会看到小灯泡A将慢慢变亮；

[4]小灯泡B将立即变亮，电路稳定后线圈中自感电动势消失，电阻为零，则灯泡B会慢慢被短路而熄灭：

[5]S断开后，小灯泡Λ立即熄灭；

[6]小灯泡B,由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，则会在线圈和灯泡B中形成回路，使得灯泡B闪亮-

下，然后熄灭。

考点二涡流

1.金属块放在变化磁场中，或者与磁场有相对运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流。

2.产生涡流的两种情况

D块状金属放在变化的磁场中.

2）块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.

3.产生涡流时的能量转化

1）金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.

2）金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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.

7.（2022•海南海口•模拟预测）涡流原理在生产、生活中有广泛应用，在电炉、电磁炉、微波炉、高频

冶炼炉中，均不是利用涡流原理工作的是（）

A.电炉、微波炉B.电磁炉、微波炉C.微波炉、高频冶炼炉D.电炉、电磁炉

【答案】A

【解析】电磁炉、高频冶炼炉均是利用涡流原理工作的；电炉是利用电流热效应工作的，微波炉是利用微

波进行工作的，二者均不是利用涡流原理工作，故选A。

8.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上放一小铁锅冷水。现接通交流电源，几分钟后，锅中的

水沸腾起来，曲时刻的电流方向已在图中标出，且此时电流正在增大，下列说法正确的是（）

ʌ.线圈中电流变化越大，自感电动势越大，自感系数也增大

B.小铁锅中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来

C.to时刻，从上往下看，小铁锅中的涡流沿逆时针方向

D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流

【答案】B

【解析】A.线圈中电流变化越快，自感电动势越大，与电流变化的大小没有必然的关系，线圈的自感系数

是由线圈本身的性质决定的，与线圈的电流变化无关，选项A错误；

B.由于交流电在线圈中产生变化的磁场，变化的磁场穿过小铁锅可以在小铁锅中产生感生电场，从而产生

涡流，涡流的热效应使水沸腾起来，选项B正确；

C∙片时刻电流从线圈的上端流入且电流正在增大，根据安培定则可知穿过小铁锅的磁场是向上增大的，根

据楞次定律可知，小铁锅中涡流的磁场方向一定是向下的，再根据安培定则可知，从上往下看，小铁锅中

的涡流沿顺时针方向，选项C错误；

D.由于导体中的涡流会损耗能量，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，其目的是为了减小涡流，

选项D错误。

故选B。

9.安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。若工作过程中某段时间

内通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向

右观察）（）

A.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向为顺时针

B.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流可能逐渐减小

C.有金属片通过时，金属片中会感应出涡流

D.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向可能改变

【答案】C

【解析】A.无金属片通过时，当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，根据右手定则可知，穿

过右侧线圈的磁通量向右，旦增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，故A错误；

B.无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大,

则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；

CD.有金属片通过时，当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，穿过金属片中的磁通量发生变

化，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，接收线圈中的感

应电流方向不变，但金属片中的感应电流会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电

流大小发生变化，故D错误C正确。

故选C。

10.（2022•青海•模拟预测）（多选）电磁炉是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直

接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。如图电磁炉，下列说法正确的是（）

ʌ.电磁炉通电线圈加恒定电流，电流越大，电磁炉加热效果越好

B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作

C.电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流，电流变化越快，电磁炉加热效果越好

D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差

【答案】BC

【解析】AC.电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流，电流变化越快，电磁炉加热效果越好，A错误，C

正确；

B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，B正确；

D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些是非金属材料，不能产生涡流，D错误。

故选BC。

11.如图，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置，一半径为双质量为"的金属球从半圆轨道的一

端沿半圆轨道由静止下滑，重力加速度大小为外下列正确的是（）

A.金属球中不会产生感应电流B.金属球会运动到半圆轨道的另一端

C.金属球受到的安培力做正功D.系统产生的总热量为侬7?

【答案】D

【解析】ABC.金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，

金属球受到的安培力做负功，金属球不会运动到半圆轨道的另一端，在运动过程中，金属球产生的热量不

断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，故ABC错误；

D.根据能量守恒定律得系统产生的总热量为牛IngR

故D正确。

故选D。

12.（2022•江苏省昆山中学模拟预测）人们对电磁炮的研究不断深入。某高中科研兴趣小组利用学过的

知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为反大电容器的电容为α线圈

套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S接1,

使电容器完全充电，然后立即将S转接2,此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金

属小球在0-力的时间内被加速发射出去，力时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（）

A.小球在塑料管中做加速度增大的加速运动

B.在O-力的时间内，小球中产生的涡流从左向右看是顺时针方向的

C.在勿时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零

D.在O-力的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能

【答案】C

【解析】AC.线圈中的磁场强弱程度与通过线圈的电流大小成正比，根据乙图可知，线圈中产生的磁感应

强度（磁通量）变化步调与电流/的变化步调一致，在0~力时间内，线圈电流,从0逐渐增大，但其变化

率却逐渐减小至0,所以线圈中的磁通量变化率也逐渐减小至0,金属小球中感应电动势也逐渐减小至0,

金属小球中的涡流也逐渐减小至0,可知户0时刻，金属小球受到线圈磁场对它的作用力为0,。时刻，金

属小球受到线圈磁场对它的作用力也为0,故0~匕时间内，金属小球受到线圈磁场对它的作用力应先增大后

减小，即加速度应先增大后减小，故A错误，C正确；

B.0~力时间内，由安培定则知线圈电流在线圈内的磁场方向向右，线圈电流在增大，则产生的磁场在增大，

通过金属小球磁通量在增大，根据楞次定律可知金属小球中产生涡流的磁场方向向左，由安培定则可知，

金属小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的，故B错误：

D.在0"上的时间内，电容器减少的电场能转化为磁场能，磁场能有一部分转化为小球的动能，还留有一部

分磁场能，所以减少的电场能大于小球增加的动能，故D错误。

故选C。

考点三电磁驱动电磁阻尼

1.电磁驱动：若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，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，这种作用常常称为电磁驱动.

电磁阻尼：当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，这种现象称为电磁阻尼.

2.电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律“阻碍”的体现.阻碍磁通量的变化，阻碍导体与磁场的相对运

动.

电磁阻尼电磁驱动

成因由导体在磁场中运动形成的由磁场运动而形成的

安培力方向与导体运动方向安培力方向与导体运动方向相同，为动

效果

不相反，为阻力力

同

克服安培力做功，其他形式

点量磁场能转化为电能，通过安培力做功，

的能转化为电能，最终转化

转电能转化为导体的机械能

为内能

化

共同点两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动

13,（2023•全国•高三专题练习）如图所示，将悬挂在。点的铜球从方形匀强磁场区域左侧一定高度处

由静止释放，磁场区域的左右边界处于竖直方向，不考虑空气阻力，则（）

A.铜球在左右两侧摆起的最大高度相同

B.铜球最终将静止在。点正下方

C.铜球运动到最低点时受到的安培力最大

D.铜球向右进入磁场的过程中，受到的安培力方向水平向左

【答案】D

【解析】A.铜球每次在进出磁场过程，因产生电磁感应，一部分机械能转化为焦耳热，左右两侧摆起的最

大高度不相同，故A错误；

B.铜球每次只在进出磁场过程损失机械能，当全部进入匀强磁场，因磁通量不变，故不产生电磁感应，最

终将在磁场区域内左右摆动，故B错误；

C.铜球运动到最低点时不产生电磁感应，故受到的安培力为0,故C错误；

D.铜球向右进入磁场的过程中，由楞次定律知铜球受到的安培力方向水平向左，故D正确。

故选Do

14.如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并

在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的

是（）

线圈A

线圈B

A.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中

B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈/、8中的电流方向相反

C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈4在阻碍电梯下落

D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈8在阻碍电梯下落

【答案】B

【解析】若电梯突然坠落，穿过闭合线圈4、6内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流

会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至永久磁

铁在题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，闭合线

圈8中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈A与6中感应电流方向

相反，故B正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至永久磁铁在题图所示位置时，闭合线圈48都在阻碍

电梯下落，故C、D错误。

15.（2021•四川凉山•三模）如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合

线圈都可以绕00'轴转动。当蹄形磁体从图示位置开始逆时针转动时，线圈仅在安培力作用下也开始转动，

则：（)

∖0

Λ.线圈顺时针转动，线圈转速小于磁体转速B.线圈逆时针转动，线圈转速等于磁体转速

C.线圈在转动过程中有感应电流D.线圈克服安培力做功动能增加

【答案】C

【解析】ABC.转动磁铁时，导致线圈的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动，根

据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，转速比磁铁小；故

AB错误，C正确；

D,线圈的转动是因为安培力对线圈做功，使线圈动能增加，故D错误。

故选C。

16.（2022•上海•模拟预测）位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两

个线框按如图方式连接。现用外力使甲线框顺时针方向转动。某时刻甲、乙线框恰处于如图所示的位置。

设此时乙线框的劭边受到的安培力为凡则（）

A.尸向上，乙线框表示电动机的原理

B.尸向上，乙线框表示发电机的原理

C.尸向下，乙线框表示电动机的原理

D./向下，乙线框表示发电机的原理

【答案】C

【解析】甲线框因用外力而动，产生感应电动势，根据楞次定律可判断感应电流方向。两个线框用导线连

接，则乙线框中有电流而受到安培力的作用。

用外力使甲线框顺时针方向转动后，甲线框切割磁感线产生感应电动势，产生感应电流，根据楞次定律可

判断甲线框中感应电流为顺时针方向。流经乙线框中感应电流也为顺时针方向。乙线框由于有电流而在磁

场中受安培力的作用将发生转动，此为电动机的原理。根据左手定则可判断乙线框的ab边受到的安培力F

方向向下，C正确，ABD错误。

故选Co

17.如图所示，一铝块静止在光滑水平面上，现让一条形磁铁以一定的速度向右靠近铝块在磁铁靠近铝块

的过程，说法正确的是（）

//////////////////////////////////////////////////

A.若条形磁铁的右端为N极，则铝块会向右以相同的速度运动

B.若条形磁铁的右端为S极，则铝块会向左运动，速度小于磁铁的速度

C.在它们相遇前，铝块一直处于静止状态

I）.不论条形磁铁的右端为N极还是S极，铝块都会向右运动，且同--时刻铝块的速度小于磁铁的速度

【答案】D

【解析】不管条形磁铁的右端是"极还是S极，向右靠近铝块时都在铝块中产生涡流，因此会有电磁驱动

现象，根据楞