第60讲 电磁感应中的新情境问题（专项训练）（湖南专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦电磁感应在生活生产与科技前沿的情境化应用，通过分层演练构建从基础规律到复杂问题的解决路径，渗透物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|7题（含转速表、NFC等）|生活生产情境辨析|楞次定律、法拉第电磁感应定律→实际装置原理分析| |题型02|5题（含电动汽车电机、磁悬浮）|科技前沿应用计算|电磁驱动、涡流效应→能量转化与力学综合| |重难·创新演练|4题（电磁弹射、磁悬浮列车）|复杂情境建模|安培力、动量定理→多过程问题拆解| |真题·实战演练|7题（高考真题）|高频考点综合|规律应用→解题策略迁移|

第60讲 电磁感应中的新情境问题 目 录 模拟·基础演练 1 题型01 活、生产实际的新情景问题 1 题型02 磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 11 重难·创新演练 22 真题·实战演练 28 模拟·基础演练 考查重点：电磁感应知识在生活、生产和科技中的应用…… ⏳题型01 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题、 1. 如图所示，磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的。下列说法正确的是（　　） A．在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能 B．铝盘中产生感应电流，因受洛伦兹力作用而转动 C．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速动 D．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反 【答案】A 【详解】A．在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能，故A正确； B．铝盘中产生感应电流，因受安培力作用而转动，故B错误； CD．磁性转速表的原理是：永久磁铁安装在转轴上，当转轴转动时带动永久磁铁转动，在铝盘中将产生感应电流，使铝盘受到安培力作用而转动，从而使指针发生偏转，所以永久磁铁和铝盘不能装在同一转轴上，并且铝盘产生的感应电流阻碍永久磁铁的转动，两者转动方向相同，由于铝盘一定与永久磁铁存在相对运动才能产生感应电流，所以两者转速不同，故CD错误。 故选A。 2.（2026·湖南岳阳月考·）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。设每匝线圈面积为S，共有n匝。若磁场垂直纸面向里通过此线圈且均匀增加，磁感应强度随时间的变化率为k，则线圈中产生感应电动势的大小和感应电流的方向分别为（　　） A．nkS，顺时针 B．kS，顺时针 C．nkS，逆时针 D．kS，逆时针 【答案】C 【详解】根据楞次定律可知线圈中的感应电流为逆时针，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为 故选C。 3..（2026·湖南衡阳·二模）如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（　　） A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理 B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用 C．正常用电时，M和N两点之间没有电压 D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压 【答案】AC 【详解】ACD．若火线和零线电流始终等大反向，则穿过零序电流互感器的磁通量不发生变化，零序电流互感器无感应电动势，则与之构成闭合回路的断路器两端MN间无电压，但若发生漏电，则由火线、用电器、零线构成的闭合回路中，流经火线与零线的电流大小将不再相等，从而使穿过零序电流互感器的磁通量发生变化，产生感应电动势，触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源，保护电路，即此时断路器两端MN间有电压，由此可知漏电保护装置应用了电磁感应的原理，故AC正确，D错误； B．图2中若零线置于互感器的外面，则发生漏电时，零序电流互感器不能感应到通过火线的电流变化，因此互感器不能正常使用，只有零线与火线同在互感器里面，互感器通过感应相反电流产生的磁场是否变化从而做出反馈，因此图2中零线应该置于互感器的里面，故B错误。 故选AC。 4.（2026·浙江宁波·二模）宁波最高的建筑是宁波中心大厦，它是一座由SOM设计的超高层建筑，位于宁波市东部新城，总建筑高度为409米，这座建筑不仅是“浙江第一高楼”，更是宁波市东部新城的核心标志性建筑。为了应对极端天气，宁波中心大厦还配备了风阻尼器。该阻尼器是“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”，重达1000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块由于惯性产生反向摆动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板正对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，其简化示意图如图所示。下列关于该阻尼器的说法正确的是（　　） A．阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 B．质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响 C．地板随大厦摇晃时，在地板内产生涡流，使大厦摇晃的机械能最终转化为热能 D．大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的振动频率小于大厦的摇晃频率 【答案】C 【详解】AD．该阻尼器是在大厦受到风力作用摇晃时由于惯性反向摆动来工作的，属于受迫振动，所以其振动频率等于大厦摇晃的频率，故AD错误； B．根据题意，该阻尼器依靠电磁感应原理产生涡流实现减振，地板必须是导体才行，故B错误； C．质量块与地板发生相对运动，相当于地板在切割永磁体的磁场，从而在地板内部产生涡流，即大厦摇晃的机械能转化成了电能，并通过涡流产生热能耗散掉，故C正确。 故选C。 5.（2026·湖南衡阳第一中学模拟）如图甲是游乐园常见的跳楼机，跳楼机的电磁式制动原理如图乙所示。跳楼机主干柱体上交替分布着方向相反、大小相等的匀强磁场，每块磁场区域的宽度均为0.8m，高度均相同，磁感应强度的大小均为1T，中间座椅后方固定着100匝矩形线圈，线圈的宽度略大于磁场的宽度，高度与磁场高度相同，总电阻为8Ω。若某次跳楼机失去其他保护，由静止从高处突然失控下落，乘客与设备的总质量为640kg，重力加速度g取10m/s2，忽略摩擦阻力和空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．线圈中电流方向始终为顺时针 B．跳楼机的最大速度为2m/s C．当跳楼机的速度为1m/s时，线圈中感应电流为20A D．跳楼机速度最大时，克服安培力做功的功率为12800W 【答案】BCD 【详解】A．由右手定则可知，电流方向为逆时针与顺时针交替变化，故A错误； B．跳楼机由静止下落后受安培力与重力，有 跳楼机受到的安培力为 由法拉第电磁感应定律得 且 可得 随着速度的增加，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大值，以后跳楼机做匀速运动，当跳楼机速度最大时，安培力与重力平衡有 解得 故B正确； C．由法拉第电磁感应定律得 由闭合电路欧姆定律，当跳楼机的速度为lm/s时，线圈中感应电流为 故C正确； D．当跳楼机速度最大时，有 克服安培力做功的功率为 故D正确。 故选BCD。 6.（2026·广东湛江·模拟预测）某探究小组设计了如图所示的发电模型，模型由手摇柄、大齿轮、小齿轮、链条、绝缘大圆盘等组成。在大圆盘上对称地固定有四个完全相同的环状扇形线圈、、、，每个线圈对应的圆心角为，内径、外径分别为r和3r，圆心在转轴轴线上，线圈匝数均为N，电阻均为R。ab和cd为线圈的两个直边。小齿轮与绝缘大圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。现匀速转动手摇柄，大齿轮通过链条带动小齿轮和大圆盘转动。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大圆盘逆时针匀速转动的角速度大小为，求： (1)线圈的ab边刚进入磁场时，产生电动势E的大小； (2)线圈的ab边刚进入磁场时，线圈受到的安培力F的大小； (3)从线圈的ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场，线圈产生的焦耳热。 【答案】(1)； (2)； (3) 【详解】（1）线圈的ab边刚进入磁场时，ab边平均的线速度大小为 根据法拉第电磁感应定律有 解得 （2）线圈产生的电动势为 电流为 线圈受到的安培力大小为 解得 （3）从ab边刚进入磁场，到cd边刚进入磁场经历的时间为 联立解得 7.（2025·湖南岳阳实验中学月考）饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，产生电信号．其原理可简化为如图甲所示，设线圈匝数，每匝线圈的面积均为，线圈总电阻，线圈与阻值的电阻相连．线圈处的磁场可视作匀强磁场，其磁感应强度大小按如图乙所示规律变化（设垂直纸面向里为正方向），求： （1）内通过电阻R的电流方向和大小； （2）内电阻R上产生的热量。 【答案】（1）0.2A，电流方向从上到下；（2）0.2J 【详解】（1）根据楞次定律“增反减同”可知时间内，流经电阻R的电流方向从上到下； 根据法拉第电磁感应定律有 V=0.6V 根据欧姆定律可知电流为 A （2）由焦耳定律可知时间内电阻R产生的焦耳热为 J 0.2～0.25s时间内，根据法拉第电磁感应定律有 V=3.6V 根据焦耳定律有 J 则内电阻R上产生的热量为 J ⏳题型02 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 8.加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（　　） A．电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同 B．电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少 C．电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大 D．刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能 【答案】D 【详解】A．乙电机中，转子也是线圈，乙转子的转动是由于穿过转子线圈的磁通量发生变化而产生感应电流，电流受安培力作用而运动，相当于电磁驱动，安培力阻碍定子和转子间的相对运动，但不能阻止，故转子比定子转得慢一些，故A错误； B．乙电机中，转子也会产生焦耳热，故产生的焦耳热较多，故B错误； C．转速越接近，则磁通量变化越慢，感应电流越小，所受安培力越小，故C错误； D．停止供电后，甲的转子是磁铁，甲电机转子由于惯性旋转，使得线圈中磁通量发生变化，产生反向感应电流，反向发电从而回收动能，故D正确。 故选D。 9.（2026·湖南二模）列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一水平矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B，方向竖直向上。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法正确的是（　　） A．列车进站过程中电流方向为abcd B．列车ab边进入磁场瞬间，加速度大小 C．列车从进站到停下来的过程中，线框产生的热量为 D．从车头进入磁场到停止所用的时间为 【答案】ABD 【解析】根据楞次定律结合安培定则可知，线框中电流的方向为顺时针（俯视），即列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确；列车车头进入磁场瞬间产生的感应电动势的大小为则回路中产生的瞬时感应电流的大小为 可得车头进入磁场瞬间所受安培力的大小为 则由牛顿第二定律有，，联立解得，故B正确；在列车从进入磁场到停止的过程中，克服安培所做的功在数值上等于线框产生的热量，则由能量守恒有\，解得，故C错误；根据动量定理有，其中 而根据法拉第电磁感应定律有，可得 联立以上各式解得，故D正确。 10.（2026·浙江绍兴·三模）磁悬浮列车是一种使用磁力使得列车悬浮起来移动的交通工具，由于悬浮行驶时不与地面接触，故可减小摩擦力，以便获得较高的行驶速度。如图1所示，科学家利用EDS系统来产生悬浮，列车在导槽内行驶，车厢的两侧有电磁铁，而导槽两侧则有“8”字形的线圈，当车辆两侧的电磁铁（左侧极、右侧S极）通过“8”字形线圈时会在线圈上感应出电流，感应电流产生的磁场又与电磁铁产生排斥及吸引作用，形成一个向上的磁力使得列车悬浮起来。某时刻车厢的左边电磁铁靠近“8”字形线圈产生图2中方向所示的感应电流，则关于电磁铁与线圈的相对位置说法正确的是（　　） A．电磁铁中心与线圈中心等高 B．电磁铁中心高于线圈中心 C．电磁铁中心低于线圈中心 D．电磁铁中心高于或等于线圈中心 【答案】C 【详解】从图2中感应电流的方向可判断，此时线圈产生的磁场对电磁铁具有“拉回”或“托举”作用（即使电磁铁向上回复到线圈中心位置）。根据楞次定律，如感应电流方向如图所示，则说明电磁铁此刻低于线圈中心，线圈对电磁铁的合力指向上方，使电磁铁趋于回到中心位置。 故选C。 11.（2026·江苏·模拟预测）电磁弹射装置的原理如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在这段时间内，下列说法正确的是（    ） A．发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右 B．时发射线圈中的感应电动势最大 C．时驱动线圈的自感电动势最大 D．对调电源的正负极，发射线圈会向相反方向运动 【答案】B 【详解】A．根据安培定则可知，驱动线圈内的磁场方向水平向右，结合题图乙可知，驱动线圈的电流增大，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，故A错误； B．时驱动线圈的电流变化率最大，则此时通过发射线圈的磁通量变化得最快，发射线圈中的感应电动势最大，故B正确。 C．同理时驱动线圈的电流变化率最大，此时发射线圈的磁通量变化得最快，驱动线圈的自感电动势最大，故C错误； D．根据楞次定律可知对调电源的正负极后，发射线圈仍然向右运动，故D错误。 故选B。 12.（2026·浙江·模拟预测）随着社会的发展，新能源汽车已经成为我们日常生活中非常普遍的交通工具之一。电机系统是新能源汽车核心技术之一，当前新能源汽车主要使用的电机包括永磁同步电机和交流感应电机（如图1）。交流感应电动机就是利用电磁驱动工作的，其原理是利用配置的三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动，就这样，电动机把电能转化成机械能。其原理类似于如图2所示的高中教材中的演示实验。为方便理解图1中交流感应电动的工作原理，我们将其简化等效为如图3所示的模型（俯视图），其中单匝线圈处于辐向磁场中，所处的磁感应强度相同，大小均为，两无磁场区域夹角均为，已知导线框的边长均为为，线框总电阻为。两边质量均为为，在磁场中转动时，受到的阻力均为，其中比例系数为线速度，其余两边质量和所受阻力不计，无磁场区域一切阻力忽略不计。现让磁场以恒定角速度顺时针转动，线框初始静止锁定，时刻解锁如图3所示的正方形导线框，导线框由静止开始转动。 (1)判断时刻，线框中的电流方向（用字母表示）； (2)求线框稳定转动时的角速度、及线框中电流的有效值； (3)系统稳定转动后某时刻磁场停止转动，求边还能转过的最大路程。 【答案】(1)电流方向为 (2)， (3) 【详解】（1）由右手切割定则可知电流方向为。 （2）以边为研究对象，当线框稳定转动时， 即，其中 可得则 由，得 根据电流有效值定义可得 （3）把手停止后，线框由于惯性继续转动切割磁感线。由动量定理可得 即， 代入数据可得 结合空缺区域磁场 重难·创新演练 设题创新:联系我国电磁弹射技术和磁悬浮列车实际创新(T1、T2); 1.（多选）我国自主设计建造的航空母舰“福建舰”采用了世界上最先进的电磁弹射技术。图甲为飞机在航空母舰甲板上起飞的电磁弹射装置，其工作原理可简化为如图乙所示，足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器相连，与机身相连的金属牵引杆ab垂直静置在轨道上，开关S掷于1位置后，飞机向右加速到速度为v时与牵引杆ab脱离并起飞。已知两金属轨道电阻不计，间距为L，磁感应强度大小为B，ab杆质量为、电阻为R，飞机质量为m，不计飞机与甲板之间的摩擦和空气阻力。则下列说法正确的是（　　） A．飞机起飞过程做匀加速直线运动 B．飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动 C．飞机起飞过程中通过ab杆的电荷量为 D．飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，ab杆能再向前运动的最大距离为 【答案】BD 【详解】AB．飞机向右加速，金属杆ab切割磁感线产生电磁感应，阻碍其运动，且随着速度的增大，感应电流减小，向左的安培力的阻碍作用减小，所以飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动，A错误，B正确； C．对金属杆与飞机，由动量定理可得 又 联立可得 故C错误； D．飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，对金属杆由动量定理可得 又 则有 解得ab杆能再向前运动的最大距离为 故D正确。 故选BD。 2.（2026·湖南师大附中模拟）磁悬浮列车是通过电磁力牵引列车运行。简化模型如图甲所示，若磁悬浮列车模型的总质量为m，模型底部固定一与其绝缘的单匝矩形金属线框abcd，线框的总电阻为R。用两根足够长水平固定的光滑平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的轨道，导轨间距为L（和矩形线框的ab边长相等），导轨间存在垂直导轨平面的等间距的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为B，每个磁场宽度与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示。将列车模型放置于导轨上，当交替磁场以速度v0向右匀速运动时，列车模型受磁场力由静止开始运动，速度达到时开始匀速运动， 假定列车模型在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，不考虑磁场运动时产生的其他影响。 (1)求列车模型所受阻力f的大小； (2)求列车模型匀速运动时，外界在单位时间内需提供的总能量； (3)列车模型匀速运动后，某时刻开始磁场又调整速度，经过t时间后列车模型速度达到，这段时间内磁场运动的位移为d，求此过程列车的位移x车 【答案】(1) (2)- (3) 【详解】（1）当列车向右匀速运动时，感应电动势 回路电流 安培力F安=2BIL 根据题意F安=f 可得 （2）金属框中的电功率 克服阻力的功率 外界单位时间提供的能量 （3）在t时间内，由动量定理 即 可得 3.我国第三艘航空母舰福建号上加装的是最先进的电磁弹射系统，其原理是在飞机起飞时利用电磁作用力使它快速加速。为研究问题的方便，我们将其简化为如图所示的模型。足够长的光滑水平金属导轨间隔l=0.5m，电阻不计。轨道的左端接一线圈，线圈的面积，内阻r=1Ω，匝数n=200匝。在线圈上加随时间均匀增大的磁感应强度B1，磁感应强度变化率。导轨间有磁感应强度B2=2T的匀强磁场垂直导轨向里。一根长为l=0.5m，质量m=0.2kg、电阻R=3Ω的导体棒ab垂直导轨静止放置。电容器的电容C=1F，1、2、3是一个组合开关的接口，可以任意连接两个接口。求： (1)线圈产生的电动势大小E (2)开关打在1、3接口，导体棒ab从静止开始被弹射出去。 a.导体棒弹射出去后的最大速度vm b.测得导体棒从静止到最大速度的过程中，闭合回路的电荷量q=0.8C，该过程中导体棒ab上的焦耳热 (3)开关先打在1、2接口，对电容器进行充电，充好电后开关再打在2、3接口，导体棒ab从静止开始被弹射出去，求电容器充满电后的电荷量q1和导体棒的最大速度v' 【答案】(1) (2)a.；b. (3)， 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律得 代入数据得 （2）a．导体棒切割产生的电动势等于线圈产生的感应电动势时，导体棒速度达到最大后做匀速运动。 代入数据得 b．根据能量守恒得 代入数据得 根据热量分配得：导体棒ab的焦耳热 （3）充满电后的电荷量 代入数据得 对导体棒应用动量定理得 其中： 代入上式得 4.（2025·湖北·模拟预测）我国在航母舰载机电磁弹射领域已达到世界先进水平，某学校物理社团利用如图1所示的装置模拟电磁弹射系统并利用传感器进行研究，线圈与用于模拟发射的动子绝缘并固定，不计一切摩擦。导轨间存在辐向磁场，线圈处在其中的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，线圈与恒流源接通，动子从静止开始加速，达到起飞速度时飞机与动子脱离（模拟舰载机起飞过程）；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时施加反向的力F，在磁场力和F作用下，动子返回初始位置并停止。传感器采集数据并显示动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t1至t3时间内F=（100-10v）N，t3时撤去F。已知模拟的舰载机起飞速度v1=10m/s，t1=1.9s，线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m，动子和线圈的总质量m=1kg，R0=9Ω，B=0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响。 (1)求线圈电阻R； (2)求时刻t3； (3)若在t3时刻，将R0替换成一种元件Y，该元件的伏安特性曲线如图3所示，在电流大于I0时其两端电压恒为U0，且元件Y总是消耗线圈提供的电势差，为方便计算，设，I0=9A。忽略该元件电流、电压变化的时间，求替换的瞬间动子的加速度大小。（可用（1）（2）中所求数据求解） 【答案】(1)1Ω (2) (3)100m/s2 【详解】（1）当S掷向2接通定值电阻时，感应电流为 安培力为 根据牛顿第二定律有 由题图2可知在至时间内加速度恒定，则有 解得， （2）根据题图2可知 故 在时间段内的位移 而根据法拉第电磁感应定律和电荷量的定义式，从时刻到最后返回初始位置停下的时间段通过回路电荷量 其中 根据动量定理有 联立可得 解得 （3）设时刻对应的速度大小为，由（1）（2）可知 替换瞬间，线圈产生的电压为 忽略元件Y电流、电压变化的时间，则元件Y两端电压为 由于元件Y的电压总是消耗线圈提供的电势差，此时通过线圈的电流为 对金属棒有 解得 真题·实战演练 高频考点：动量定理、动量守恒定律在各模型中的应用 1.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）电磁压缩法是当前产生超强磁场的主要方法之一，其原理如图所示，在钢制线圈内同轴放置可压缩的铜环，其内已“注入”一个初级磁场，当钢制线圈与电容器组接通时，在极短时间内钢制线圈中的电流从零增加到几兆安培，铜环迅速向内压缩，使初级磁场的磁感线被“浓缩”，在直径为几毫米的铜环区域内磁感应强度可达几百特斯拉。此过程，铜环中的感应电流（　　） A．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相同 B．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相反 C．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相同 D．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相反 【答案】B 【详解】当钢制线圈与电容器组连通时，钢制线圈中产生迅速增大的电流，线圈中产生迅速增强的磁场。根据楞次定律，可知铜环中产生的感应电流的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故铜环中的感应电流与钢制线圈中的电流方向相反。为阻碍铜环中磁通量变化，铜环上感应的电流与钢制线圈的电流大小几乎相等。因此两个方向相反的大电流之间的作用力使圆环被急速的向内侧压缩。ACD错误，B正确。 故选B。 2.（2025·河南·高考真题）手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向（无抖动时和均为零），使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是（　　） A．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向右 B．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向下 C．若a的方向沿左偏上，则沿顺时针方向，沿逆时针方向且 D．若a的方向沿右偏上，则沿顺时针方向，沿顺时针方向且 【答案】BC 【详解】A．顺时针而，则镜头向左运动，加速度方向向左，A错误； B．顺时针而，则镜头向下运动，加速度方向向下，B正确； C．若的方向左偏上，说明镜头向上运动以及向左运动拉伸弹簧，且向左运动的分速度大于向上运动的分速度，可知顺时针逆时针，由可知，C正确； D．若的方向右偏上，说明镜头向上运动以及向右运动，且向右运动的分速度大于向上运动的分速度，可知逆时针逆时针，D错误。 故选BC。 3.（2025·浙江·高考真题）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，选项A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管导通，从而实现给高压充电，选项B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时L也与电路断开，还是只有回收系统的电压U加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项C错误； D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项D错误。 故选B。 4．（2025·甘肃·高考真题）在自动化装配车间，常采用电磁驱动的机械臂系统，如图，ab、cd为两条足够长的光滑平行金属导轨，间距为L，电阻忽略不计。导轨置于磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨上有与之垂直并接触良好的金属机械臂1和2，质量均为m，电阻均为R。导轨左侧接有电容为C的电容器。初始时刻，机械臂1以初速度向右运动，机械臂2静止，运动过程中两机械臂不发生碰撞。系统达到稳定状态后，电流为零，两机械臂速度相同。 (1)求初始时刻机械臂1的感应电动势大小和感应电流方向； (2)系统达到稳定状态前，若机械臂1和2中的电流分别为和，写出两机械臂各自所受安培力的大小；若电容器两端电压为U，写出电容器电荷量的表达式； (3)稳系统达到稳定状态后两机械臂的速度。若要两机械臂不相撞，二者在初始时刻的间距至少为多少？ 【答案】(1)，沿机械臂1向上 (2)，， (3)，方向向右； 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律可知，初始时刻机械臂1的感应电动势大小为 由右手定则可知感应电流方向沿机械臂1向上。 （2）在达到稳定前，两机械臂电流分别为和，两机械臂安培力的大小分别为， 设电容器所带电荷量为Q，则 （3）达到稳定时，两机械臂的速度相同，产生的感应电动势与电容器的电压相等，回路中没有电流结合（2）问的分析可知此时， 同时 可得两机械臂的速度为 方向向右 结合（2）问分析，在任意时刻有 即 对该式两边取全过程时间的累计有 其中，, 即 从开始到最终稳定的过程中，对机械臂1和机械臂2分别根据动量定理有 ， 即， 可得 联立解得稳定时的速度和两棒间初始距离的最小值为 5．（2024·湖南·高考真题）某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨段与段粗糙，其余部分光滑，右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为，。导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．金属杆经过的速度为 B．在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 C．金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量相同 D．若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍 【答案】CD 【详解】A．设平行金属导轨间距为L，金属杆在AA1B1B区域向右运动的过程中切割磁感线有 E = BLv， 金属杆在AA1B1B区域运动的过程中根据动量定理有     则 由于，则上面方程左右两边累计求和，可得 则 设金属杆在BB1C1C区域运动的时间为t0，同理可得，则金属杆在BB1C1C区域运动的过程中有 解得 综上有 则金属杆经过BB1的速度大于，故A错误； B．在整个过程中，根据能量守恒有 则在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 故B错误； C．金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域，金属杆所受安培力的冲量为 则金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域滑行距离均为，金属杆所受安培力的冲量相同，故C正确； D．根据A选项可得，金属杆以初速度在磁场中运动有 金属杆的初速度加倍，设此时金属杆在BB1C1C区域运动的时间为，全过程对金属棒分析得 联立整理得 分析可知当金属杆速度加倍后，金属杆通过BB1C1C区域的速度比第一次大，故，可得 可见若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍，故D正确。 故选CD。 【点睛】 6．（2025·河北·高考真题）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） 【答案】（1）500A （2）vb1 = 25m/s，能，ΔU = 40V （3）能 【解析】 【小问1详解】 分离后a切割磁感线有E = BLv 则通过a电流 解得I = 500A 【小问2详解】 由于超级电容器经调控系统为电路提供I0 = 1000A的恒定电流，则当a与b的初始间距为1.25m时a与b碰撞前的速度为 a与b碰撞时根据动量守恒和能量守恒有mava = (ma＋mb)v共， a与b整体从MM′到NN′的过程中有 a与b分离时根据动量守恒和能量守恒有(ma＋mb)v共1 = mava1＋mbvb1， 联立解得vb1 = 25m/s 由于a和ab组合体均做匀变速直线运动，分别有， 则电容器流出的电荷量有Δq = I0(t1＋t2) a运动过程中电容器的电压减小量 【小问3详解】 b所受f = kv2(k = 0.025N·s2/m2）的空气阻力后，a与b整体从MM′到NN′的过程中有(BI0L－kv2) = (ma＋mb)a， 求解出 则 a分离前的速度大小能达到（2）问中分离前速度的99% 7．（2025·浙江·高考真题）如图所示，某兴趣小组设计了一新型两级水平电磁弹射系统。第一级由间距为l的水平金属导轨、可在导轨上滑行的导电动子、输出电压恒为U的电源和开关S组成，由此构成的回路总电阻为；第二级由固定在动子上间距也为l的导电“”形滑杆、锁定在滑杆上可导电的模型飞机组成，由此构成的回路总电阻为。另外在第二级回路内固定一超导线圈，它与第一、第二两级回路三者彼此绝缘。导轨间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。接通开关S，动子从静止开始运动，所受阻力与其速度成正比，比例系数为k。当动子运动距离为时（可视为已匀速），立即断开S，在极短时间内实现下列操作：首先让超导线圈通上大电流，产生竖直方向的强磁场，在第二级回路中产生磁通量；再让超导线圈断开，磁场快速消失，同时解锁飞机，对飞机实施第二次加速，飞机起飞。已知动子及安装其上所有装备的总质量为M，其中飞机质量为m，在运动过程中，动子始终与导轨保持良好接触，忽略导轨电阻。 (1)求动子在接通S瞬间受力的大小； (2)求第一级弹射过程中动子能达到的最大速度； (3)求第一级弹射过程中电源输出的总能量W； (4)判断超导线圈中电流方向（俯视），并求飞机起飞时的速度大小。 【答案】(1) (2) (3) (4)电流方向为顺时针（俯视）， 【详解】（1）接通S瞬间，动子速度，此时回路中没有感应电动势，电源电压为，回路总电阻为，根据欧姆定律可知回路电流为 动子所受的力为安培力，大小为 （2）当动子达到最大速度时动子切割磁感线产生的电动势为 此时回路中的电流为 依题意此时动子做匀速运动，所受合力为零，有 解得最大速度为 （3）在第一级弹射过程中,取一段极短的时间，以水平向右为正方向，对动子及安装在上面的所有装备，由动量定理有 等式两侧求和得 其中 依题意有， 解得流过电源的电荷量 解得第一级弹射过程电源输出总能量 代入上问结果得 （4）由于对飞机实施第二次加速，由左手定则可知超导线圈断开后，第二级回路中的感应电流方向为顺时针（俯视），由右手螺旋定则可知超导线圈断开后，第二级回路中感应电流的磁场方向为竖直向下，由楞次定律可知超导线圈中的大电流产生的磁场方向也为竖直向下，再由右手螺旋定则可判断超导线圈中电流方向为顺时针（俯视）。 设飞机起飞时的速度大小为，对飞机根据动量定理有 超导线圈磁场快速消失的过程中，在第二级回路中产生的感应电动势 感应电流为 解得 代入前面结果可得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第60讲 电磁感应中的新情境问题 ⏳题型01 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题、 1.【答案】A 2.【答案】C 3.【答案】AC 4.【答案】C 5.【答案】BCD 6.【答案】(1)； (2)； (3) 【详解】（1）线圈的ab边刚进入磁场时，ab边平均的线速度大小为 根据法拉第电磁感应定律有 解得 （2）线圈产生的电动势为 电流为 线圈受到的安培力大小为 解得 （3）从ab边刚进入磁场，到cd边刚进入磁场经历的时间为 联立解得 7. 【答案】（1）0.2A，电流方向从上到下；（2）0.2J 【详解】（1）根据楞次定律“增反减同”可知时间内，流经电阻R的电流方向从上到下； 根据法拉第电磁感应定律有 V=0.6V 根据欧姆定律可知电流为 A （2）由焦耳定律可知时间内电阻R产生的焦耳热为 J 0.2～0.25s时间内，根据法拉第电磁感应定律有 V=3.6V 根据焦耳定律有 J 则内电阻R上产生的热量为 J ⏳题型02 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 8.【答案】D 9.【答案】ABD 【解析】根据楞次定律结合安培定则可知，线框中电流的方向为顺时针（俯视），即列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确；列车车头进入磁场瞬间产生的感应电动势的大小为则回路中产生的瞬时感应电流的大小为 可得车头进入磁场瞬间所受安培力的大小为 则由牛顿第二定律有，，联立解得，故B正确；在列车从进入磁场到停止的过程中，克服安培所做的功在数值上等于线框产生的热量，则由能量守恒有\，解得，故C错误；根据动量定理有，其中 而根据法拉第电磁感应定律有，可得 联立以上各式解得，故D正确。 10.【答案】C 【详解】从图2中感应电流的方向可判断，此时线圈产生的磁场对电磁铁具有“拉回”或“托举”作用（即使电磁铁向上回复到线圈中心位置）。根据楞次定律，如感应电流方向如图所示，则说明电磁铁此刻低于线圈中心，线圈对电磁铁的合力指向上方，使电磁铁趋于回到中心位置。 故选C。 11.【答案】B 12.【答案】(1)电流方向为 (2)， (3) 【详解】（1）由右手切割定则可知电流方向为。 （2）以边为研究对象，当线框稳定转动时， 即，其中 可得则 由，得 根据电流有效值定义可得 （3）把手停止后，线框由于惯性继续转动切割磁感线。由动量定理可得 即， 代入数据可得 结合空缺区域磁场 8重难·创新演练 设题创新:联系我国电磁弹射技术和磁悬浮列车实际创新(T1、T2); 1. 【答案】BD 2. 【答案】(1) (2)- (3) 【详解】（1）当列车向右匀速运动时，感应电动势 回路电流 安培力F安=2BIL 根据题意F安=f 可得 （2）金属框中的电功率 克服阻力的功率 外界单位时间提供的能量 （3）在t时间内，由动量定理 即 可得 3. 【答案】(1) (2)a.；b. (3)， 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律得 代入数据得 （2）a．导体棒切割产生的电动势等于线圈产生的感应电动势时，导体棒速度达到最大后做匀速运动。 代入数据得 b．根据能量守恒得 代入数据得 根据热量分配得：导体棒ab的焦耳热 （3）充满电后的电荷量 代入数据得 对导体棒应用动量定理得 其中： 代入上式得 4. 【答案】(1)1Ω (2) (3)100m/s2 【详解】（1）当S掷向2接通定值电阻时，感应电流为 安培力为 根据牛顿第二定律有 由题图2可知在至时间内加速度恒定，则有 解得， （2）根据题图2可知 故 在时间段内的位移 而根据法拉第电磁感应定律和电荷量的定义式，从时刻到最后返回初始位置停下的时间段通过回路电荷量 其中 根据动量定理有 联立可得 解得 （3）设时刻对应的速度大小为，由（1）（2）可知 替换瞬间，线圈产生的电压为 忽略元件Y电流、电压变化的时间，则元件Y两端电压为 由于元件Y的电压总是消耗线圈提供的电势差，此时通过线圈的电流为 对金属棒有 解得 真题·实战演练 高频考点：动量定理、动量守恒定律在各模型中的应用 1. 【答案】B 2. 【答案】BC 3. 【答案】B 4． 【答案】(1)，沿机械臂1向上 (2)，， (3)，方向向右； 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律可知，初始时刻机械臂1的感应电动势大小为 由右手定则可知感应电流方向沿机械臂1向上。 （2）在达到稳定前，两机械臂电流分别为和，两机械臂安培力的大小分别为， 设电容器所带电荷量为Q，则 （3）达到稳定时，两机械臂的速度相同，产生的感应电动势与电容器的电压相等，回路中没有电流结合（2）问的分析可知此时， 同时 可得两机械臂的速度为 方向向右 结合（2）问分析，在任意时刻有 即 对该式两边取全过程时间的累计有 其中，, 即 从开始到最终稳定的过程中，对机械臂1和机械臂2分别根据动量定理有 ， 即， 可得 联立解得稳定时的速度和两棒间初始距离的最小值为 5． 【答案】CD 6． 【答案】（1）500A （2）vb1 = 25m/s，能，ΔU = 40V （3）能 【解析】 【小问1详解】 分离后a切割磁感线有E = BLv 则通过a电流 解得I = 500A 【小问2详解】 由于超级电容器经调控系统为电路提供I0 = 1000A的恒定电流，则当a与b的初始间距为1.25m时a与b碰撞前的速度为 a与b碰撞时根据动量守恒和能量守恒有mava = (ma＋mb)v共， a与b整体从MM′到NN′的过程中有 a与b分离时根据动量守恒和能量守恒有(ma＋mb)v共1 = mava1＋mbvb1， 联立解得vb1 = 25m/s 由于a和ab组合体均做匀变速直线运动，分别有， 则电容器流出的电荷量有Δq = I0(t1＋t2) a运动过程中电容器的电压减小量 【小问3详解】 b所受f = kv2(k = 0.025N·s2/m2）的空气阻力后，a与b整体从MM′到NN′的过程中有(BI0L－kv2) = (ma＋mb)a， 求解出 则 a分离前的速度大小能达到（2）问中分离前速度的99% 7．。 【答案】(1) (2) (3) (4)电流方向为顺时针（俯视）， 【详解】（1）接通S瞬间，动子速度，此时回路中没有感应电动势，电源电压为，回路总电阻为，根据欧姆定律可知回路电流为 动子所受的力为安培力，大小为 （2）当动子达到最大速度时动子切割磁感线产生的电动势为 此时回路中的电流为 依题意此时动子做匀速运动，所受合力为零，有 解得最大速度为 （3）在第一级弹射过程中,取一段极短的时间，以水平向右为正方向，对动子及安装在上面的所有装备，由动量定理有 等式两侧求和得 其中 依题意有， 解得流过电源的电荷量 解得第一级弹射过程电源输出总能量 代入上问结果得 （4）由于对飞机实施第二次加速，由左手定则可知超导线圈断开后，第二级回路中的感应电流方向为顺时针（俯视），由右手螺旋定则可知超导线圈断开后，第二级回路中感应电流的磁场方向为竖直向下，由楞次定律可知超导线圈中的大电流产生的磁场方向也为竖直向下，再由右手螺旋定则可判断超导线圈中电流方向为顺时针（俯视）。 设飞机起飞时的速度大小为，对飞机根据动量定理有 超导线圈磁场快速消失的过程中，在第二级回路中产生的感应电动势 感应电流为 解得 代入前面结果可得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第60讲 电磁感应中的新情境问题 目 录 模拟·基础演练 1 题型01 活、生产实际的新情景问题 1 题型02 磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 11 重难·创新演练 22 真题·实战演练 28 模拟·基础演练 考查重点：电磁感应知识在生活、生产和科技中的应用…… ⏳题型01 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题、 1. 如图所示，磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的。下列说法正确的是（　　） A．在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能 B．铝盘中产生感应电流，因受洛伦兹力作用而转动 C．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速动 D．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反 2.（2026·湖南岳阳月考·）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。设每匝线圈面积为S，共有n匝。若磁场垂直纸面向里通过此线圈且均匀增加，磁感应强度随时间的变化率为k，则线圈中产生感应电动势的大小和感应电流的方向分别为（　　） A．nkS，顺时针 B．kS，顺时针 C．nkS，逆时针 D．kS，逆时针 3..（2026·湖南衡阳·二模）如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（　　） A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理 B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用 C．正常用电时，M和N两点之间没有电压 D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压 4.（2026·浙江宁波·二模）宁波最高的建筑是宁波中心大厦，它是一座由SOM设计的超高层建筑，位于宁波市东部新城，总建筑高度为409米，这座建筑不仅是“浙江第一高楼”，更是宁波市东部新城的核心标志性建筑。为了应对极端天气，宁波中心大厦还配备了风阻尼器。该阻尼器是“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”，重达1000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块由于惯性产生反向摆动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板正对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，其简化示意图如图所示。下列关于该阻尼器的说法正确的是（　　） A．阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 B．质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响 C．地板随大厦摇晃时，在地板内产生涡流，使大厦摇晃的机械能最终转化为热能 D．大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的振动频率小于大厦的摇晃频率 5.（2026·湖南衡阳第一中学模拟）如图甲是游乐园常见的跳楼机，跳楼机的电磁式制动原理如图乙所示。跳楼机主干柱体上交替分布着方向相反、大小相等的匀强磁场，每块磁场区域的宽度均为0.8m，高度均相同，磁感应强度的大小均为1T，中间座椅后方固定着100匝矩形线圈，线圈的宽度略大于磁场的宽度，高度与磁场高度相同，总电阻为8Ω。若某次跳楼机失去其他保护，由静止从高处突然失控下落，乘客与设备的总质量为640kg，重力加速度g取10m/s2，忽略摩擦阻力和空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．线圈中电流方向始终为顺时针 B．跳楼机的最大速度为2m/s C．当跳楼机的速度为1m/s时，线圈中感应电流为20A D．跳楼机速度最大时，克服安培力做功的功率为12800W 6.（2026·广东湛江·模拟预测）某探究小组设计了如图所示的发电模型，模型由手摇柄、大齿轮、小齿轮、链条、绝缘大圆盘等组成。在大圆盘上对称地固定有四个完全相同的环状扇形线圈、、、，每个线圈对应的圆心角为，内径、外径分别为r和3r，圆心在转轴轴线上，线圈匝数均为N，电阻均为R。ab和cd为线圈的两个直边。小齿轮与绝缘大圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。现匀速转动手摇柄，大齿轮通过链条带动小齿轮和大圆盘转动。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大圆盘逆时针匀速转动的角速度大小为，求： (1)线圈的ab边刚进入磁场时，产生电动势E的大小； (2)线圈的ab边刚进入磁场时，线圈受到的安培力F的大小； (3)从线圈的ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场，线圈产生的焦耳热。 7.（2025·湖南岳阳实验中学月考）饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，产生电信号．其原理可简化为如图甲所示，设线圈匝数，每匝线圈的面积均为，线圈总电阻，线圈与阻值的电阻相连．线圈处的磁场可视作匀强磁场，其磁感应强度大小按如图乙所示规律变化（设垂直纸面向里为正方向），求： （1）内通过电阻R的电流方向和大小； （2）内电阻R上产生的热量。 ⏳题型02 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 8.加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（　　） A．电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同 B．电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少 C．电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大 D．刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能 9.（2026·湖南二模）列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一水平矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B，方向竖直向上。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法正确的是（　　） A．列车进站过程中电流方向为abcd B．列车ab边进入磁场瞬间，加速度大小 C．列车从进站到停下来的过程中，线框产生的热量为 D．从车头进入磁场到停止所用的时间为 10.（2026·浙江绍兴·三模）磁悬浮列车是一种使用磁力使得列车悬浮起来移动的交通工具，由于悬浮行驶时不与地面接触，故可减小摩擦力，以便获得较高的行驶速度。如图1所示，科学家利用EDS系统来产生悬浮，列车在导槽内行驶，车厢的两侧有电磁铁，而导槽两侧则有“8”字形的线圈，当车辆两侧的电磁铁（左侧极、右侧S极）通过“8”字形线圈时会在线圈上感应出电流，感应电流产生的磁场又与电磁铁产生排斥及吸引作用，形成一个向上的磁力使得列车悬浮起来。某时刻车厢的左边电磁铁靠近“8”字形线圈产生图2中方向所示的感应电流，则关于电磁铁与线圈的相对位置说法正确的是（　　） A．电磁铁中心与线圈中心等高 B．电磁铁中心高于线圈中心 C．电磁铁中心低于线圈中心 D．电磁铁中心高于或等于线圈中心 11.（2026·江苏·模拟预测）电磁弹射装置的原理如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在这段时间内，下列说法正确的是（    ） A．发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右 B．时发射线圈中的感应电动势最大 C．时驱动线圈的自感电动势最大 D．对调电源的正负极，发射线圈会向相反方向运动 12.（2026·浙江·模拟预测）随着社会的发展，新能源汽车已经成为我们日常生活中非常普遍的交通工具之一。电机系统是新能源汽车核心技术之一，当前新能源汽车主要使用的电机包括永磁同步电机和交流感应电机（如图1）。交流感应电动机就是利用电磁驱动工作的，其原理是利用配置的三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动，就这样，电动机把电能转化成机械能。其原理类似于如图2所示的高中教材中的演示实验。为方便理解图1中交流感应电动的工作原理，我们将其简化等效为如图3所示的模型（俯视图），其中单匝线圈处于辐向磁场中，所处的磁感应强度相同，大小均为，两无磁场区域夹角均为，已知导线框的边长均为为，线框总电阻为。两边质量均为为，在磁场中转动时，受到的阻力均为，其中比例系数为线速度，其余两边质量和所受阻力不计，无磁场区域一切阻力忽略不计。现让磁场以恒定角速度顺时针转动，线框初始静止锁定，时刻解锁如图3所示的正方形导线框，导线框由静止开始转动。 (1)判断时刻，线框中的电流方向（用字母表示）； (2)求线框稳定转动时的角速度、及线框中电流的有效值； (3)系统稳定转动后某时刻磁场停止转动，求边还能转过的最大路程。 8重难·创新演练 设题创新:联系我国电磁弹射技术和磁悬浮列车实际创新(T1、T2); 1.（多选）我国自主设计建造的航空母舰“福建舰”采用了世界上最先进的电磁弹射技术。图甲为飞机在航空母舰甲板上起飞的电磁弹射装置，其工作原理可简化为如图乙所示，足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器相连，与机身相连的金属牵引杆ab垂直静置在轨道上，开关S掷于1位置后，飞机向右加速到速度为v时与牵引杆ab脱离并起飞。已知两金属轨道电阻不计，间距为L，磁感应强度大小为B，ab杆质量为、电阻为R，飞机质量为m，不计飞机与甲板之间的摩擦和空气阻力。则下列说法正确的是（　　） A．飞机起飞过程做匀加速直线运动 B．飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动 C．飞机起飞过程中通过ab杆的电荷量为 D．飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，ab杆能再向前运动的最大距离为 2.（2026·湖南师大附中模拟）磁悬浮列车是通过电磁力牵引列车运行。简化模型如图甲所示，若磁悬浮列车模型的总质量为m，模型底部固定一与其绝缘的单匝矩形金属线框abcd，线框的总电阻为R。用两根足够长水平固定的光滑平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的轨道，导轨间距为L（和矩形线框的ab边长相等），导轨间存在垂直导轨平面的等间距的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为B，每个磁场宽度与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示。将列车模型放置于导轨上，当交替磁场以速度v0向右匀速运动时，列车模型受磁场力由静止开始运动，速度达到时开始匀速运动， 假定列车模型在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，不考虑磁场运动时产生的其他影响。 (1)求列车模型所受阻力f的大小； (2)求列车模型匀速运动时，外界在单位时间内需提供的总能量； (3)列车模型匀速运动后，某时刻开始磁场又调整速度，经过t时间后列车模型速度达到，这段时间内磁场运动的位移为d，求此过程列车的位移x车 3.我国第三艘航空母舰福建号上加装的是最先进的电磁弹射系统，其原理是在飞机起飞时利用电磁作用力使它快速加速。为研究问题的方便，我们将其简化为如图所示的模型。足够长的光滑水平金属导轨间隔l=0.5m，电阻不计。轨道的左端接一线圈，线圈的面积，内阻r=1Ω，匝数n=200匝。在线圈上加随时间均匀增大的磁感应强度B1，磁感应强度变化率。导轨间有磁感应强度B2=2T的匀强磁场垂直导轨向里。一根长为l=0.5m，质量m=0.2kg、电阻R=3Ω的导体棒ab垂直导轨静止放置。电容器的电容C=1F，1、2、3是一个组合开关的接口，可以任意连接两个接口。求： (1)线圈产生的电动势大小E (2)开关打在1、3接口，导体棒ab从静止开始被弹射出去。 a.导体棒弹射出去后的最大速度vm b.测得导体棒从静止到最大速度的过程中，闭合回路的电荷量q=0.8C，该过程中导体棒ab上的焦耳热 (3)开关先打在1、2接口，对电容器进行充电，充好电后开关再打在2、3接口，导体棒ab从静止开始被弹射出去，求电容器充满电后的电荷量q1和导体棒的最大速度v' 4.（2025·湖北·模拟预测）我国在航母舰载机电磁弹射领域已达到世界先进水平，某学校物理社团利用如图1所示的装置模拟电磁弹射系统并利用传感器进行研究，线圈与用于模拟发射的动子绝缘并固定，不计一切摩擦。导轨间存在辐向磁场，线圈处在其中的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，线圈与恒流源接通，动子从静止开始加速，达到起飞速度时飞机与动子脱离（模拟舰载机起飞过程）；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时施加反向的力F，在磁场力和F作用下，动子返回初始位置并停止。传感器采集数据并显示动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t1至t3时间内F=（100-10v）N，t3时撤去F。已知模拟的舰载机起飞速度v1=10m/s，t1=1.9s，线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m，动子和线圈的总质量m=1kg，R0=9Ω，B=0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响。 (1)求线圈电阻R； (2)求时刻t3； (3)若在t3时刻，将R0替换成一种元件Y，该元件的伏安特性曲线如图3所示，在电流大于I0时其两端电压恒为U0，且元件Y总是消耗线圈提供的电势差，为方便计算，设，I0=9A。忽略该元件电流、电压变化的时间，求替换的瞬间动子的加速度大小。（可用（1）（2）中所求数据求解） 真题·实战演练 高频考点：动量定理、动量守恒定律在各模型中的应用 1.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）电磁压缩法是当前产生超强磁场的主要方法之一，其原理如图所示，在钢制线圈内同轴放置可压缩的铜环，其内已“注入”一个初级磁场，当钢制线圈与电容器组接通时，在极短时间内钢制线圈中的电流从零增加到几兆安培，铜环迅速向内压缩，使初级磁场的磁感线被“浓缩”，在直径为几毫米的铜环区域内磁感应强度可达几百特斯拉。此过程，铜环中的感应电流（　　） A．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相同 B．与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相反 C．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相同 D．远小于钢制线圈中的电流大小且方向相反 2.（2025·河南·高考真题）手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向（无抖动时和均为零），使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是（　　） A．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向右 B．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向下 C．若a的方向沿左偏上，则沿顺时针方向，沿逆时针方向且 D．若a的方向沿右偏上，则沿顺时针方向，沿顺时针方向且 3.（2025·浙江·高考真题）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 4．（2025·甘肃·高考真题）在自动化装配车间，常采用电磁驱动的机械臂系统，如图，ab、cd为两条足够长的光滑平行金属导轨，间距为L，电阻忽略不计。导轨置于磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨上有与之垂直并接触良好的金属机械臂1和2，质量均为m，电阻均为R。导轨左侧接有电容为C的电容器。初始时刻，机械臂1以初速度向右运动，机械臂2静止，运动过程中两机械臂不发生碰撞。系统达到稳定状态后，电流为零，两机械臂速度相同。 (1)求初始时刻机械臂1的感应电动势大小和感应电流方向； (2)系统达到稳定状态前，若机械臂1和2中的电流分别为和，写出两机械臂各自所受安培力的大小；若电容器两端电压为U，写出电容器电荷量的表达式； (3)稳系统达到稳定状态后两机械臂的速度。若要两机械臂不相撞，二者在初始时刻的间距至少为多少？ 5．（2024·湖南·高考真题）某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨段与段粗糙，其余部分光滑，右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为，。导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．金属杆经过的速度为 B．在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 C．金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量相同 D．若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍 6．（2025·河北·高考真题）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） 7．（2025·浙江·高考真题）如图所示，某兴趣小组设计了一新型两级水平电磁弹射系统。第一级由间距为l的水平金属导轨、可在导轨上滑行的导电动子、输出电压恒为U的电源和开关S组成，由此构成的回路总电阻为；第二级由固定在动子上间距也为l的导电“”形滑杆、锁定在滑杆上可导电的模型飞机组成，由此构成的回路总电阻为。另外在第二级回路内固定一超导线圈，它与第一、第二两级回路三者彼此绝缘。导轨间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。接通开关S，动子从静止开始运动，所受阻力与其速度成正比，比例系数为k。当动子运动距离为时（可视为已匀速），立即断开S，在极短时间内实现下列操作：首先让超导线圈通上大电流，产生竖直方向的强磁场，在第二级回路中产生磁通量；再让超导线圈断开，磁场快速消失，同时解锁飞机，对飞机实施第二次加速，飞机起飞。已知动子及安装其上所有装备的总质量为M，其中飞机质量为m，在运动过程中，动子始终与导轨保持良好接触，忽略导轨电阻。 (1)求动子在接通S瞬间受力的大小； (2)求第一级弹射过程中动子能达到的最大速度； (3)求第一级弹射过程中电源输出的总能量W； (4)判断超导线圈中电流方向（俯视），并求飞机起飞时的速度大小。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $