2026届高考物理二轮复习专项训练：电磁感应新情境

2026届电磁感应新情境练习 一、单选题 1．图甲为工程师设计的传送带测速装置，图乙为其简化原理图，该测速装置固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间存在着磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和阻值为R的电阻，测速装置上的绝缘橡胶带嵌有间距均为d的平行细金属条，金属条阻值为r且与电极接触良好，橡胶带运动时磁场中始终有且仅有一根金属条，不计金属电极和其余导线的电阻，电压表可视为理想电表。下列说法正确的是（    ） A．当金属条经过磁场区域时，受到的安培力方向与运动方向相同 B．当电压表的读数为U时，传送带的速度大小为 C．若将该电压表改装为传送带速度表，则速度表刻度均匀分布 D．当金属条通过磁场区域时的速度为v时，电路的总发热功率为 2．如图甲，在天和核心舱中，我国航天员锻炼使用的“太空自行车”是利用弹力带增加阻力，通过克服弹力带的阻力踩动踏板，并记录相关数据。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的电磁版太空单车原理图（图乙）：在铜质轮子的外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁与轮子间的距离可以调整，则下列说法正确的是（　　） A．若轮子用不可磁化但可导电的材料替换，则不能达到预期效果 B．电磁版单车的轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关 C．若磁铁与轮子间距离变大，则通过降低轮子转速可以达到相同的锻炼效果 D．用这两种不同原理的太空单车锻炼，最终转化的能量形式是相同的 3．现代汽车中有一种先进的制动系统——防抱死（ABS）系统，它让车轮在制动时不是完全刹死，而是仍有一定的滚动，其原理如图所示。铁质齿轮P与车轮同步转动。右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，线圈中会产生感应电流。这是由于齿靠近线圈时被磁化，使线圈中的磁场增大，齿离开线圈时又使线圈中磁场减小，从而能使线圈中产生感应电流。这个电流经电子装置放大后能控制制动机构。齿轮P从图示位置按顺时针方向转过α 角的过程中，通过M的感应电流的方向是（　　） A．总是从左向右 B．总是从右向左 C．先从左向右，然后从右向左 D．先从右向左，然后从左向右 4．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的是（　　） A．把线圈中的磁铁取走，电吉他不能正常工作 B．电吉他中电拾音器工作时利用了电流磁效应 C．弦振动过程中，线圈中的电流方向不发生改变 D．减少线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 5．迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为，地球半径为R，质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 6．下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有（　   ） A．行驶过程，断开，闭合 B．制动过程，断开，闭合 C．开始制动时，全部线圈产生的总电动势为 D．开始制动时，每组线圈受到的安培力为 7．电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明。如图（a）所示，虚线右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长为L的正方形n匝金属线框放在光滑水平面上，单位长度电阻为，质量为m，边在磁场外侧紧靠虚线边界处。从时起磁感应强度B随时间t的变化规律是（k为大于零的常数），空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．t=0时导线框中的电流为 B．导线框穿出磁场过程中，通过导线框横截面的电荷量为 C．若在导线框上加一质量为M的负载物，如图（b）所示，已知边穿过磁场时速度为v，穿出磁场所用时间为t，则安培力对导线框做的功为 D．若在导线框上加一质量为M的负载物，如图（b）所示，已知边穿过磁场时速度为v，穿出磁场所用时间为t，则安培力对导线框做的功为 8．工厂生产流水线上通过水平绝缘传送带输送相同大小的铜线圈，线圈在传送带上等距排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出不闭合的不合格线圈，在垂直于传送带运动方向的条形区域内加上垂直于传送带平面的匀强磁场，通过观察穿过磁场区域后的铜线圈间距，就能确认哪些线圈不合格，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．根据传送带上铜线圈的分布可知，第4个线圈不合格 B．根据传送带上铜线圈的分布可知，第3个线圈不合格 C．第6、7线圈间距离等于第7、8线圈间距离 D．若发现穿过磁场区域后的铜线圈间距一直没有变化，可通过增大磁场的磁感应强度或提高传送带速度大小来达到检测目的 三、解答题 9．某电磁助推装置设计如图，超级电容器经调控系统为电路提供1000A的恒定电流，水平固定的平行长直导轨处于垂直水平面的匀强磁场中，a可视为始终垂直导轨的导体棒，b为表面绝缘的无人机。初始时a静止于MM′处，b静止于a右侧某处。现将开关S接1端，a与b正碰后锁定并一起运动，损失动能全部储存为弹性势能。当a运行至NN′时将S接2端，同时解除锁定，所储势能瞬间全部转化为动能，a与b分离。已知电容器电容C为10F，导轨间距为0.5m，磁感应强度大小为1T，MM′到NN′的距离为5m，a、b质量分别为2kg、8kg，a在导轨间的电阻为0.01Ω。碰撞、分离时间极短，各部分始终接触良好，不计导轨电阻、摩擦和储能耗损，忽略电流对磁场的影响。 (1)若分离后某时刻a的速度大小为10m/s，求此时通过a的电流大小。 (2)忽略a、b所受空气阻力，当a与b的初始间距为1.25m时，求b分离后的速度大小，分析其是否为b能够获得的最大速度；并求a运动过程中电容器的电压减小量。 (3)忽略a所受空气阻力，若b所受空气阻力大小与其速度v的关系为f = kv2（k = 0.025N·s2/m2），初始位置与（2）问一致，试估算a运行至NN′时。a分离前的速度大小能否达到（2）问中分离前速度的99%，并给出结论。（0.992 = 0.980l） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026届电磁感应新情境练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D D A A BC AB BD 1．C 【详解】A．当金属条经过磁场区域时，根据电磁阻尼知识可知，金属条受到的安培力方向与运动方向相反，故A错误； BC．当电压表的读数为U时，有 得传送带的速度大小为 即若将该电压表改装为传送带速度表，则速度表刻度均匀分布，故B错误，C正确； D．当金属条通过磁场区域时的速度为v时，电路的总发热功率为 又 联立得 故D错误。 故选C。 2．D 【详解】A．只要能形成感应电流即可，与是否能磁化无关，若轮子用不可磁化但可导电的材料替换，也能达到预期效果,故A错误； B．轮子受到的阻力主要来源于安培力，感应电动势相同时，电阻越大，电流越小，安培力越小，故与电阻率有关，故B错误； C．磁铁与轮子间距变大，则轮子处磁感应强度变小，需要增大转速才能使安培力保持不变，故C错误； D．两种太空单车最终都实现了人体内的能量转化为内能，故D正确。 故选D。 3．D 【详解】在图示位置时，铁质齿轮恰好距离永久磁铁最近，被磁铁磁化后，穿过线圈的磁通量向左的最强，转过α 角时，下一个铁质齿轮又距离永久磁铁最近，因此在转动过程中，穿过线圈的磁通量向左的先减小，后增加，根据楞次定律可知，螺线管内感应电流的磁场方向先向左后向右，利用右手螺旋定则，通过M的感应电流的方向先从右向左，然后从左向右。 故选D。 4．A 【详解】AB．吉他中电拾音器工作时利用了电磁感应原理，取走磁体，则不能磁化金属弦，所以电吉他不能正常工作，A正确，B错误; C．弦振动过程中，由于弦被磁化，通过线圈的磁通量的大小不断变化，则线圈中的电流方向不断变化，C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数才可以增大线圈中的感应电动势，D错误。 故选A。 5．A 【详解】根据 可得卫星做圆周运动的线速度 根据右手定则可知，导体绳产生的感应电动势相当于上端为正极的电源，其大小为 因导线绳所受阻力f与安培力F平衡，则安培力与速度方向相同，可知导线绳中的电流方向向下，即电池电动势大于导线绳切割磁感线产生的电动势 ，可得 解得 故选A。 6．BC 【详解】AB．行驶过程，电动机驱动车轮转动，则闭合，断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则断开，闭合，故A错误，B正确； C．由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总电动势为 故C正确； D．开始制动时，回路中的电流为 线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为 故D错误； 故选BC。 7．AB 【详解】A．时 故A正确； B．穿出过程电荷量满足 故B正确； CD．搭载M后，对框和M整体用动能定理 故C错误，D错误。 故选AB。 8．BD 【分析】铜线圈通过磁场区域时，由于穿过线圈的磁通量发生变化，线圈内会产生感应电流，有楞次定律可知，穿入和穿出磁场区域时铜线圈都受到向左的安培力，铜线圈会相对传送带向左运动。每个线圈都相同，则他们通过磁场区域后相对传送带运动的距离也相同，他们之间的距离就保持不变。若有不合格的线圈（不闭合），它通过磁场区域时就不会与传送带发生相对滑动，则此线圈与前面线圈距离近，与后面线圈距离远，从而可以判断出不合格线圈。 【详解】AB．由图可知，第3个线圈与2近，与4远。3是不合格线圈，B正确； C．6、7线圈都通过了第一个磁场边界，与传送带产生了相对运动，而线圈8还没有进入磁场，没有和传送带间产生相对滑动。因而7、8两线圈的间距不同于6、7两线圈间的间距，C错误； D．如果线圈受到的安培力小于线圈与传送带间的最大静摩擦力，线圈和传送带间就不会发生相对滑动，线圈间的距离就都不会变化，从而无法区分不合格线圈。由法拉第电磁感应定律，增大磁场的磁感应强度或者提高传送带的速度，可以使线圈通过磁场区域时产生更大的感应电流，从而产生更大的安培力使线圈相对传送带滑动，达到检测的目的，D正确。 故选BD。 9．(1)500A (2)25m/s，能，40V (3)能 【详解】（1）分离后当导体a的速度大小为10m/s时，根据法拉第电磁感应定律有 通过a的电流 解得 （2）规定水平向右为正方向，从运动至b位置过程中，由安培力提供加速度，则 a、b间初始距离 碰撞前a的速度 解得，， a与b碰撞过程中系统动量守恒，有 储存的弹性势能为 解得， a、b碰后一起运动至过程中 由安培力提供加速度有 位移为 分离前速度为 解得，， a、b分离过程，由动量守恒定律有 由能量守恒定律有 解得， 在整个过程中安培力大小恒定，安培力做功大小为一定值，若a、b分离时a的速度为零，则此时b能获得最大速度，最大速度为25m/s； 上述过程中通过导体棒a的电荷量 电容器电压的减少量 解得 （3）规定水平向右为正方向，a、b碰后共同速度为，若无空气阻力，到达的速度为，其图像如图所示 若考虑阻力，则实际图像应在图中所示图像的下方，可知克服阻力做的功为 由动能定理有 解得 可知a、b分离前的速度大小能达到（2）问中分离前速度的99%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $