2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点57　法拉第电磁感应定律　自感　涡流

考点57法拉第电磁感应定律自感涡流强基固本对点练知识点1法拉第电磁感应定律的理解和应用1．[2023·湖北卷]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，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0cm、1.2cm和1.4cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘．若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈产生的感应电动势最接近()A．0.30VB．0.44VC．0.59VD．4.3V2．图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb()A．恒为eq\f(nS（B2－B1）,t2－t1)B．从0均匀变化到eq\f(n（B2－B1）S,t2－t1)C．恒为－eq\f(n（B2－B1）S,t2－t1)D．从0均匀变化到－eq\f(n（B2－B1）S,t2－t1)3．A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rA∶rB＝2∶1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示．在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()A．两导线环内所产生的感应电动势相等B．A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势C．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶4D．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶14．(多选)在如图甲所示的电路中，电阻2R1＝R2＝2R，单匝、圆形金属线圈的半径为r1，电阻为R，半径为r2(r2<r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，其余导线的电阻不计．闭合开关S，在t0时刻，电路中的电流已稳定．下列说法正确的是()A．流过电阻R1的电流方向自下向上B．稳定后电阻R1两端的电压为eq\f(πreq\o\al(2,2)B0,4t0)C．0～t0时间内，流过电阻R2电荷量为eq\f(πreq\o\al(2,1)B0,4R)D．0～t0时间内，电阻R2上产生的焦耳热为eq\f(π2req\o\al(4,2)Beq\o\al(2,0),8Rt0)知识点2导体切割磁感线产生感应电动势的计算5．如图，长度为l的直导线ab在匀强磁场B中以速度v移动，直导线ab中的电动势为()A．BlvB．BlvsinαC．BlvcosθD．06．如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l，下列判断正确的是()A．Ua>Uc，金属框中无电流B．Ub>Uc，金属框中电流方向沿abcaC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金属框中无电流D．Uac＝eq\f(1,2)Bl2ω，金属框中电流方向沿acba7．(多选)如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，导轨和金属棒电阻忽略不计，下列说法正确的是()A．金属棒运动过程中，电容器的上极板带正电B．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tanθC．通过金属棒的电流为2BCv2tanθD．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定知识点3自感现象8．[2023·北京卷]如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关()A．P与Q同时熄灭B．P比Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭9．(多选)相同的电灯A1、A2和自感系数较大的电感线圈L接入如图甲的电路中，电源电动势为E，内阻不计．闭合开关S待电路稳定后开始计时，t1时刻断开开关S，t2时刻整个电路的电流均为零．t1前后通过电灯A2的电流－时间(iA2­t)图像如图乙，用I1和I2分别表示开关S断开瞬间通过电灯A2的电流大小．下列说法正确的是()A．电感线圈的直流电阻不可忽略B．断开开关S后，电灯A1、A2电流大小始终相等C．断开开关S后，流过电灯A2的电流方向向左D．线圈的自感系数是由线圈本身决定，与是否有铁芯无关知识点4涡流电磁阻尼和电磁驱动10．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中都会产生感应电流．如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以交变电流，铁块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流．当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判断正确的是()A．线圈内部空间的磁感线方向竖直向下B．从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向C．为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来D．为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来11．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()培优提能模拟练12．如图1和图2分别是教材中演示断电自感和通电自感的两个电路图，L1和L2为电感线圈．图1实验中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐熄灭；图2实验中，闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个与A2相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是()A.图1中，断开S1瞬间，流过L1的电流大于断开S1前流过L1的电流B．图1中，A1与L1的直流电阻值相同C．图2中，闭合S2瞬间，流过L2的电流与流过变阻器R的电流相等D．图2中，变阻器R接入电路中的阻值与L2的直流电阻值相同13．[2024·广东省粤光联考第一次调研]如图所示，一个铝制易拉罐和强磁铁．易拉罐静置于光滑水平面上，下列说法正确的是()A．当磁铁静置于易拉罐附近时，易拉罐会被磁铁吸引B．当磁铁静置于易拉罐附近时，易拉罐会发生静电感应C．当磁铁快速向易拉罐靠近时，易拉罐仍保持静止D．当磁铁快速向易拉罐靠近时，易拉罐会受到安培力的作用 14．[2024·云南师大附中期中考试]如图所示，导体棒ab跨接在金属框架MNPQ上与框架围成一个边长为L的正方形回路，空间有垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度为B0，方向如图．电路中除ab棒以外其余电阻均不计．若磁感应强度保持B0不变，让ab棒以恒定速度v向右运动时，导体棒中的电流大小为I；若保持ab棒在初始位置不动，让磁感应强度B随时间t均匀变化，要使通过导体棒的电流仍为I，磁感应强度的变化率eq\f(ΔB,Δt)应为()A．eq\f(vB0,2L)B．eq\f(vB0,L)C．eq\f(2vB0,L)D．eq\f(vB0,L2)15．[2023·北京卷]如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出．线框的边长小于磁场宽度．下列说法正确的是()A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等16．[2024·安徽省滁州市教学质量监测]如图所示，水平面内有一长为l的导体棒ab，处于水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，ab与磁场方向垂直．若让ab在水平面内以大小为v、方向与水平向左成α角的速度做匀速直线运动，则导体棒ab两端的电势差为()A．BlvB．0C．BlvcosαD．Blvsinα17．[2024·全国分科调研](多选)如图所示的甲、乙电路中，A1、A2为两盏完全相同的灯泡，L1、L2是自感系数很大、直流电阻值大于灯泡阻值的自感线圈，E为电源，S1、S2为开关，在演示自感现象的过程中，下列说法正确的是()A．闭合开关S1时，通过A1电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定B．闭合开关S2时，通过A2电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定C．断开开关S1时，通过A1电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变D.断开开关S2时，通过A2电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变18．[2024·湖北省高中名校联盟联考]如图甲所示，金属导轨abc和deO水平放置，bc段是以O为圆心的eq\f(1,4)圆弧．ad之间连接电阻为R的灯泡，abed构成边长为l的正方形，∠bOe＝45°.t＝0时刻，导体棒绕O沿圆弧由b向c匀速转动，角速度为ω，转动时间为2t0.已知在扇形Obc区域内分布着方向垂直纸面向外、大小恒为B0的匀强磁场；abed区域内匀强磁场B随时间变化如图乙所示，其方向垂直纸面向里．不计其它的电阻．下列说法正确的是()A．在0～t0时间内灯泡中电流方向由a→dB．在0～t0时间内灯泡两端电压为eq\f(B0ωl2,2)C．在t0～2t0时间内abed区域中的磁通量均匀减小D．若t0～2t0时间内灯泡中无电流，则图乙中B的变化率为B0ω19．[2024·浙江省浙东北陈道明联考]如图所示，匝数N＝2000、面积S＝60cm2、电阻r＝1.0Ω的线圈处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B1，通过软导线分别与边长为L＝10cm、每个边的阻值均为4Ω、质量分布均匀的正方形线框的d、c相连接，正方形线框用两个劲度系数为k＝150N/m的轻质绝缘弹簧悬吊在天花板上，整个线框处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，已知B1随时间的变化规律为B1＝5t(T)，开关闭合前线框静止，开关闭合，稳定后，两弹簧的长度均变化了Δx＝0.5cm.忽略软导线对线框的作用力．则下列说法正确的是()A．线框中的电流方向为由c到dB．ab边与cd边所受的安培力相等C．流过线圈的电流为20AD．磁感应强度B2的大小为1T

考点57法拉第电磁感应定律自感涡流1．答案：B解析：根据法拉第电磁感应定律可知E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝103×(1.02＋1.22＋1.42)×10－4V＝0.44V，B正确．2．答案：C解析：根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(（B2－B1）S,t2－t1)，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为φa－φb＝－eq\f(n（B2－B1）S,t2－t1)，C正确．3．答案：A解析：某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则Φ＝BS，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有eq\f(EA,EB)＝1，所以A正确，B错误；I＝eq\f(E,R)，R＝ρeq\f(l,S1)(S1为导线的横截面积)，l＝2πr，所以eq\f(IA,IB)＝eq\f(EArB,EBrA)＝eq\f(1,2)，C、D错误．4．答案：BD解析：由题图乙可知磁感应强度随着时间逐渐增大，根据楞次定律的增反减同，可判断出线圈中感应电流方向为逆时针，则流过电阻R1的电流方向自上向下，A错误；根据法拉第电磁感应定律有E＝eq\f(ΔBS,Δt)，S＝πreq\o\al(2,2)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2B0－B0,t0)＝eq\f(B0,t0)，解得E＝eq\f(πreq\o\al(2,2)B0,t0)，根据闭合电路欧姆定律，当稳定后电阻R1两端的电压U1＝eq\f(R1,R1＋R2＋R)E＝eq\f(πreq\o\al(2,2)B0,4t0)，B正确；根据闭合电路欧姆定律，稳定后电路的电流I＝eq\f(E,R1＋R2＋R)＝eq\f(πreq\o\al(2,2)B0,4t0R)，根据电流的定义式，在0～t0时间内，流过电阻R2的电荷量q＝It0＝eq\f(πreq\o\al(2,2)B0,4R)，C错误；根据焦耳定律，在0～t0时间内，电阻R2上产生的焦耳热Q2＝I2R2t0＝eq\f(π2req\o\al(4,2)Beq\o\al(2,0),8Rt0)，D正确．5．答案：D解析：导体棒运动方向与磁场方向平行，所以直导线ab中的电动势0，D正确．6．答案：C解析：当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，穿过金属框abc的磁通量始终为零，所以金属框abc中无感应电流产生，B、D错误；对于边ac来说，其在切割磁感线，故边ac会产生感应电动势，根据右手定则可知，其c点的电势大于a点的电势，即Ua<Uc，A错误；对于边bc来说，其在切割磁感线，故边bc会产生感应电动势，根据右手定则可知，其c点的电势大于b点的电势，故Ubc是负值，而边bc切割磁感线为旋转切割，根据公式有Ubc＝－Bl·eq\f(0＋ωl,2)＝－eq\f(1,2)Bl2ω，C正确．7．答案：AC解析：根据右手定则可知，金属棒运动过程中，电流的方向为逆时针，则电容器的上极板带正电，A正确；金属棒到达x0时，此时金属棒的有效长度为l＝2x0tanθ产生的感应电动势为U＝Blv＝2Bx0vtanθ，流过导体棒的电荷量为Q＝CU则为Q＝2CBvx0tanθ，B错误；则金属棒的电流为I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(Q,\f(x0,v))＝2CBv2tanθ，C正确；金属棒做匀速直线运动，受力平衡，有F＝F安＝BIl其中B恒定，由I＝2CBv2tanθ可知，I恒定，而l＝2x0tanθ不断变大，则F逐渐增大，由P＝Fv可知，F的功率增大，D错误．8．答案：D解析：由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，D正确．9．答案：AB解析：因为相同的电灯A1、A2，电路稳定由图像可知通过电感线圈L支路的电流小于通过电灯A2支路的电流，所以电感线圈的直流电阻不可忽略，A正确；稳定后当开关S断开瞬间，由于线圈的自感现象，线圈中的电流只能逐渐减小，线圈L、电灯A1、A2构成闭合回路，两灯都过一会儿再熄灭，电灯A1、A2电流大小始终相等，且流过灯A2的电流方向向右，B正确，C错误；有铁芯时线圈的自感系数，比没有铁芯时要大得多，D错误．10．答案：D解析：线圈内部的磁场由通过线圈的电流产生，根据安培定则可知，其磁感线方向竖直向上，A错误；因为线圈中的电流正在减小，则线圈中电流产生的磁场减弱，根据楞次定律，涡流的方向为逆时针方向，B错误；由于产生的感应电动势的大小一定，而要减小涡流，必修增大铁块电阻，根据电阻定律可知，可减小铁块的横截面积，故可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来，C错误，D正确．11．答案：A解析：该装置的原理是利用电磁阻尼．薄板出现扰动时，穿过薄板表面的磁通量如果发生变化，就会产生感应电流，薄板就会受到安培力作用，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来．薄板上、下、左、右运动时，磁通量都会发生变化，所以都会产生感应电流，所以都会受到安培力作用而很快停下来，A正确；薄板只有向左运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生感应电流，B错误；薄板只有向左运动较大距离时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生感应电流，C错误；薄板只有向左、向右运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下运动时，则不会产生感应电流，D错误．12．答案：D解析：图1中，断开S1瞬间，电感L1因自感而产生电动势，与L1构成闭合回路，但此回路因为没有能量来源，因此回路中的电流逐渐减小直至为零，因此断开S1瞬间，流过L1的电流小于等于断开S1前流过L1的电流，A错误；图1中，断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过灯A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明未断开S1时IL1>IA1而两者并联，因此有RL1<RA1，B错误；图2中闭合S2，由于电磁感应，线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，通过L2的电流逐渐增大，而通过变阻器R的电流立即达到稳定时电流，故闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流不相等，C错误；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明通过L2和A2的电流与通过变阻器R和A3的电流大小相等，而两支路并联，电压相等，且灯A2与灯A3完全相同，根据部分电路的欧姆定律有I＝eq\f(U,RA2＋RL2)＝eq\f(U,R＋RA3)则变阻器R接入电路中的阻值与L2的电阻值相同，D正确．13．答案：D解析：当磁铁静置于易拉罐附近时，铝制易拉罐不会被磁化，也不会发生静电感应，不会被磁铁吸引，A、B错误；当磁铁快速向易拉罐靠近时，发生电磁感应现象，易拉罐内产生环形电流会受到安培力的作用而改变运动状态，C错误，D正确．14．答案：B解析：让ab棒以恒定速度v向右运动时，导体棒中的电流大小为I，设ab棒电阻为R，则有E＝B0Lv，I＝eq\f(E,R)，若保持ab棒在初始位置不动，让磁感应强度B随时间t均匀变化，要使通过导体棒的电流仍为I，则有E′＝eq\f(ΔB,Δt)L2，I＝eq\f(E′,R)，联立可得B0Lv＝eq\f(ΔB,Δt)L2，解得磁感应强度的变化率为eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(vB0,L)，B正确．15．答案：D解析：线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向，A错误；线框出磁场的过程中，根据E＝Blv，I＝eq\f(E,R)，联立有FA＝eq\f(B2L2v,R)＝ma，由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左，则v减小，线框做加速度减小的减速运动，B错误；由能量守恒定律得线框产生的焦耳热Q＝FAL，其中线框进出磁场时均做减速运动，但其进磁场时的速度大，安培力大，产生的焦耳热多，C错误；线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))t，其中I＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，E＝BLeq\f(x,t)，则联立有q＝eq\f(BL,R)x，由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L，则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确．16．答案：D解析：根据U＝