考向二 法拉第电磁感应定律及其应用-2025年高考物理专题复习课件

(共22张PPT)
专题十一 电磁感应
考向二 法拉第电磁感应定律及其应用
2025年高考物理专题复习资料
考点切片
考点1 感生电动势
1.（2024广东卷）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。磁场中，边长为 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( )
D
A.穿过线圈的磁通量为
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
【解析】 由题图乙可知,此时穿过线圈的磁通量为0。
永磁铁相对线圈上升越高,感应电动势不一定越大（【提醒】上升越高,只能表明穿
过线圈的磁通量变大,但磁通量变化不一定变快。）。
根据法拉第电磁感应定律可知,永磁铁相对线圈上升越快,穿过线圈的磁通量变化越
快,线圈中产生的感应电动势就越大。
永磁铁相对线圈下降时,由题图乙可知,穿过线圈的总磁通量向外且变大,由楞次定律
可判断出线圈中感应电流的方向为顺时针方向。
2.（2024华中师大一附中二模）用材料相同、粗细
均匀的导线做成如图所示的单匝线圈，线圈构成一
个闭合回路。左侧小圆的半径为 ，中间大圆的半
径为，右侧小圆的半径为 ，左侧两圆连接处缺
口的长度可忽略不计，右侧两圆错开相交连通
B
A. B. C. D.
（麻花状），将线圈固定在与线圈所在平面垂直的磁场中，磁感应强度大小为
，式中的和 为常量，则线圈中感应电动势的大小为( )
【解析】 根据楞次定律可知,左侧小圆和中间大圆产生的感应电流方向相同,而右侧小圆
产生的感应电流方向与左侧小圆和中间大圆的相反,根据法拉第电磁感应定律可得线圈中
感应电动势的大小为 ,故选B。
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若我们不会分辨穿过整个圆环的磁通量应该是两个小圆环的磁通量的和还是差,我们可
假定在两个圆环中形成一个电流,如图1,若电流方向相反,则计算磁通量应该作差。若电
流方向相同,如图2,则计算磁通量应该求和。
考点2 动生电动势
题组1 平动切割模型
3.（2024江苏苏州八校联考）如图所示，边长为、电阻为
的匀质正方形导线框进入磁感应强度为 的匀强磁场。
图示位置线框速度大小为 ，此时( )
C
A.、间电势差等于、 间电势差
B.线框中电流大小为
C.线框所受安培力大小为
D.线框所受安培力方向与运动方向相反
【解析】 由题意可知图示位置恰好 边切割磁感线,则产生的感应电动势为
（【易错】切割磁感线的有效长度为,不是。因为只有切割磁感线,
与运动方向平行并不切割磁感线。）,切割磁感线的导体相当于电源,则此时、 两端
的电压为路端电压（【易错】不可误认为、两端的电压为感应电动势 或
。）,根据串联电路的分压原理可得, 。
根据闭合电路欧姆定律可得此刻线框中的电流为 。
线框有两条边在磁场中,两边所受安培力大小相等,可得 ,根
据左手定则可知两边所受安培力的方向互相垂直,则可得线框所受安培力的大小为
。
根据左手定则,结合力的矢量合成可知,此时线框所受安培力垂直于磁场边界沿
方向,与运动方向间的夹角为 。
. .
. .
. .
. .
【另解】C、D选项可以运用安培力的有效长度进行求解。、 两条边垂直磁场方
向的有效长度为,则可得线框所受安培力的大小为,
方向与垂直沿,与运动方向间的夹角为 。
4.（2024浙江嘉兴模拟）如图所示，假设“天宫二号”正以 的速度绕地球做匀速
圆周运动，运动方向与其太阳能帆板两端相距的、 连线垂直，太阳能帆板视为
导体。飞经某处时的地磁场磁感应强度垂直所在平面的分量为 ，若此时
在太阳能帆板上将一只“，”的小灯泡与、 相连构成闭合电路（图中未画
出），太阳能帆板内阻不可忽略，则( )
C
A.此时、 两端的电势差为零
B.此时小灯泡恰好能正常发光
C.“天宫二号”绕行过程中受到电磁阻尼作用
D.“天宫二号”在南、北半球水平飞行时端的电势始终高于 端
【解析】 小灯泡与、 相连构成闭合回路,此时闭合回路中的磁通量不变,回路中
不产生感应电流,故小灯泡不能正常发光。
切割磁感线,产生的感应电动势大小为,故、 两端的电势差为
（【点拨】因回路中无感应电流产生,故虽然太阳能帆板的内阻不能忽略,但太阳能
帆板两端的电势差仍等于电动势。）。
“天宫二号”绕行过程中,与 连线垂直的地磁场分量发生变化,故在太阳能帆板中产
生感应电流,太阳能帆板会受到与运动方向相反的安培力作用（【提醒】由左手定则可
判断。）。
地磁场磁感应强度垂直于 所在平面的分量在南、北半球方向相反,所以“天宫二
号”在南、北半球飞行时、 间感应电动势方向相反。
. .
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5.（2024陕西西安一模）如图，空间存在方向垂直纸面向里的范围足够大的磁场，以竖
直向下为轴正方向，磁感应强度的大小为，式中、 为常量。纸面内一
质量为、边长为、总电阻为 的正方形导线框在磁场中由静止开始下落，初始时导
线框底边水平，最终线框将匀速下落，重力加速度大小为 ，则线框匀速下落时的速度
大小为( )
B
A. B. C. D.
【解析】 设线框下落时下边处磁感应强度大小为,上边处磁感应强度大小为 ,
则线框中电动势为 （【点拨】上下两条边切割磁感
线,两条边产生的电动势方向相同,线框中的电动势为上、下边产生的电动势之差的绝对
值。）,由题意可得,根据,联立可得线框中感应电流 ,当线框匀
速下落时有,解得线框匀速下落时的速度大小 。
. .
题组2 旋转切割和圆盘模型
大招64 对应练习
解题觉醒
1.题型特征:导体棒或金属圆盘在磁场中旋转。
2.解题技巧
（1）无论是单棒、多棒还是圆盘，感应电动势均为。
（2）判断电流方向：右手定则。
6.（2025江西名校联考）如图所示，导电圆环总电阻为，半径为 ，垂直磁场固定于
磁感应强度为的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为 的直金
属棒以恒定角速度 绕过环心的轴转动，、 端与圆环保持良好接触，则以下说
法中正确的是( )
C
A.图示位置处杆点电势高于 点电势
B.、两点的电势差为
C.转动过程中金属棒与圆环消耗的电功率之比为
D.棒转动一圈的过程中通过棒的电荷量为
【解析】 金属棒为电源感应电流方向为到外电路电流方向为到 ,
7.（2025湖南益阳一模）如图，在垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁
场中放置一硬质异形导线框，其中是半径为的 圆弧，直线段
长为且与圆弧段相切。该导线框在纸面内绕 点逆时针转动，则下
列说法正确的是( )
D
A. B.感应电流方向
C. D.
【解析】
由于转动过程,导线框的磁通量保持不变,所以导线框中不产生感应电流 B（ ）
对于部分,根据右手定则可知,产生的感应电动势方向由 , 则端相当于电源的负极, 端相当于电源的正极,所以电势关系为 C（ ）
对于部分,则有 ,则有 A（ ）
对于部分,则有 ,由几何关系可得 ,则有 D（√）
8.（2024广东清远期末）图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电
机。利用这台发电机给平行金属板电容器供电，如图乙所示。已知铜盘半径为 ，转动
的角速度大小为 ，铜盘的下半部分加垂直于盘面、磁感应强度大小为 的匀强磁场。
每块平行金属板长度为，板间距离也为 ，板间加垂直纸面向里、磁感应强度大小
为 的匀强磁场。
（1） 求铜盘产生的感应电动势 的大小。
【答案】
【解析】 铜盘转动过程中产生的感应电动势等效于导体棒旋转切割磁感线产生的感应
电动势,根据法拉第电磁感应定律得,其中 （【易错】注意对于圆盘
转动问题,可将圆盘的转动等效为单棒的转动,利用单棒上各点线速度与半径成正比的特
点,可用单棒中点的速度作为平均速度代入公式计算。）,解得 。
. .
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（2） 若有一质量为 的带负电小球从电容器两板正中央水平向右射入，在两板间做匀
速圆周运动，且恰好从下极板右端射出，重力加速度大小为 ，求：
① 小球带电荷量 的大小；
【答案】
【解析】 小球在复合场中做匀速圆周运动,必有电场力与重力平衡,则有
（【点拨】小球在重力、电场力和洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,重力、电场力是恒
力,相互平衡,洛伦兹力提供做匀速圆周运动的向心力。）,又电容器两板间电场强度大小
,解得 。
. .
② 小球射入速度 的大小。
【答案】
【解析】 设小球做圆周运动的轨迹半径为,由洛伦兹力提供向心力有
小球恰能从下极板右端射出,小球运动轨迹如图所示,由勾股定理得
,联立解得 。