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第56讲
讲师：xxx
电磁感应中的新情境问题
01
考情解码·命题预警
智能导览·极速定位
02
体系构建·思维可视
03
核心突破·靶向攻坚
04
真题溯源·考向感知
考点 电磁感应中的新情境问题
知识点1 电磁感应中的新情境问题
知识点2 电磁感应中的新情境问题的求解思路
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
【思维建模】电磁感应中如何用动量定理求物理量
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
01 考情解码·命题预警
考情透视·目标导航
考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年
电磁感应联系生活、生产实际问题 选择题 非选择题 甘肃卷T15 广东卷T9 甘肃卷·T4 湖南卷T8 浙江卷1月卷·T9 湖北卷·T5
重庆卷·T2
电磁感应联系科技前沿实际问题 选择题 非选择 2025·陕晋青宁卷T6 河南卷·T5 河北卷T15 广东卷·T4 浙江6月卷T21
考情透视·目标导航
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：高考命题强调创新性，其创新性是通过情境和情境活动两类载体来实现的。电磁
感应中的情境创新问题一直是高考的热点和难点，试题难度中等偏上，有时也作为压轴题出
现。
3.备考建议：熟练掌握动力学问题与电磁感应结合的综合问题处理，多注意模型归类的训练如
单棒模型、线框模型，掌握能量转化的定量计算。多关注“真实问题解决能力”复习需紧扣 “力
-电-能”三环联动，强化模型化归和数学工具应用。
4.命题情境：试题常取材于利用磁场加速和利用磁场减速这两类新情境，重点考查学生的物理
建模能力和逻辑思维能力
5.常用方法：模型转化、类比迁移
考情透视·目标导航
复习目标：
目标1：能将上述现代科技应用转化为对应的电磁感应单棒或双棒模型，提取关键物理量，如
磁场强度、电流、导体棒长度等。
目标2：结合功能关系和能量守恒定律知识，分析科技应用中电磁感应过程的能量转化，明确
能量守恒定律的应用，提高对实际问题的分析和解决能力。
02 体系构建·思维可视
知识导图·思维引航
03 核心突破·靶向攻坚
考点一
知识点1 常见现代科技应用场景
现代科技应用场景与对应模型
1、电磁轨道炮：
其发射原理涉及电磁感应中的单棒模型(电动式)。通电导体棒在磁场中受安培力加速，可结合动量定理分析其运动过程，需掌握安培力的冲量与动量变化的关系，以及电流、磁场强度等参数对发射速度的影响。
2、磁悬浮列车：
利用电磁感应产生的排斥力实现悬浮，涉及电磁感应中的涡流效应等。在复习时，要理解涡流产生的条件和特点，以及如何通过动量和能量观点分析列车的悬浮和运动状态。
考点一
知识点1 常见现代科技应用场景
现代科技应用场景与对应模型
3、感应电动机：利用电磁感应使转子转动，可看作复杂的电磁感应模型。复习时要掌握其工作原理中涉及的电磁感应规律，以及如何用动量和能量知识分析电机的效率和功率。
4、电磁流量计：在化工、水利等行业用于测量流体流量。当导电液体在磁场中流动时，切割磁感线产生感应电动势，该电动势与液体流速、磁场强度及管道内径有关。通过测量感应电动势，可间接得到液体流量.
5、感应加热设备：例如工业上的金属熔炼、热处理等。利用电磁感应原理，在被加热导体中产生感应电流(涡流)，根据焦耳定律，电流通过导体产生热量，实现对物体的加热。在复习时，要了解影响涡流大小的因素，如磁场变化频率、导体电阻等，以及如何运用能量知识计算加热过程中的能量消耗。
考点一
知识点2 电磁感应中的新情境问题的求解思路
现代科技应用场景与对应模型
2.新情境问题的特点：
题干文字量大、综合性较强、部分答案可以从题干信息从直接获取。
1.新情景的界定：
不是学生课堂上学习过的，但与高中阶段所学的物理知识有一定联系，且能够通过临场阅读获取信息进行合理推理与分析的问题情境。
考点一
知识点2 电磁感应中的新情境问题的求解思路
现代科技应用场景与对应模型
3.解题策略：
(1)仔细读题，构建物理模型
明确题中所给的物理情境要解决的问题，仔细分析该情境描述的研究对象。
经历了什么过程？受哪些作用力？分析运动性质，遵循哪些规律？将此问题和学
过的知识相关联，在大脑中调出所学过的关于这个问题所涉及的物理知识。
(2)挖掘破题关键解决实际问题，根据题目展示的物理情境，建立好物理模型之后，
再看看我们需要解决什么问题，然后再次回到题目所给的信息中去挖掘破题关键
信息，进行二次读题，最终查看问题是否得到解决。
(3)还有一些情境题为假情境，戴着情境的帽子，把这几句信息去掉对解题无影响，
这样的题可以去掉情境，从中直接找出关键信息即可。
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
例1 天津·一模)列车进站时，其刹车原理可简化如图所示，在车身下方固定一N匝闭
合矩形线框，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
，车身长为，线框的和长度均为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。车头的线框刚进入磁场的速度为
，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为。线框边刚进入磁场时，列车刚
好停止。求：
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
(1)车头进入磁场瞬间，判断线框边产生的感应电流的方向及列车的加速度大
小。
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)，即车头进入磁场瞬间，判断线框ab边产生的感应电流的方向为 a→b。列车车头进入磁场瞬间产生的感应电动势的大小为 根据闭合电路的欧姆定律可知，回路中产生的感应电流的大小为 车头进入磁场瞬间所受安培力的大小为 由牛顿第二定律，则有
联立解得列车的加速度大小为
(2)列车从进站到停下来的过程中线框产生的热量Q。
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
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
【变式训练1】广东省茂名市高三一模)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的平行细金属
条，金属条阻值为且与电极接触良好，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( )
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
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&12 &
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时，电路的总发热功率为&13 &
√
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，A项错误；
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 ，D项错误。
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，B项错误，C项正确；
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
【变式训练2】浙江嘉兴·三模)某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其
结构见图乙。绕有线圈的匚形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动与其接触的
摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生
变化。线圈两端 、 作为发电机输出端，通过导线与灯泡 相连。假设车轮
转动时，摩擦轮与轮胎间不打滑，则( )
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
A.磁铁从图示位置匀速转过 的过程中，通过 的电流方向为
B.磁铁从图示位置匀速转过 的过程中， 中的电流逐渐变小
C.车轮转速加倍时 中的电流也加倍
D.自行车匀加速行驶时发电机输出电压 随时间 变化关系大致如图丙所示
√
√
A. 磁铁从图示位置匀速转过90°，根据楞次定律，通过线圈向下的原磁场磁通量减少，感应电流的磁场阻碍磁通量减少，用安培定则判断，通过L1的电流方向为d L1 c ，故A正确；
B. 磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，通过线框磁通量变化率越来越大，当转90°时，通过铁芯的系统量为0，但是磁通量的变化率最大，因此此过程L1中的电流逐渐变大，故B错误；
C. 车轮转速加倍，摩擦轮转速加倍，磁铁转动角速度加倍，磁通量变化率 也加倍，则 也加倍，由 可知电流加倍，故C正确；
D. 自行车匀加速行驶时，车轮转速持续增加，磁铁转动加快，周期变小，但图丙中电压周期不变，故D错误。
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
【变式训练3】贵州
黔东南·一模)汽车减震器可
以有效抑制车辆振动。某电
磁阻尼减震器的简化原理图
如图所示。匀强磁场的宽
度 ，匀强磁场的磁感应强度大小，方向竖直向下。一轻质弹簧处
于原长，水平且垂直于磁场边界放置，弹簧右端固定，左端恰与磁场右边界平齐。
另一宽度，足够长的单匝矩形硬质金属线框水平固定在一塑料小
车上(图中小车未画出)，线框右端与小车右端平齐，二者的总质量，
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
线框电阻，使小车带着线框以 的速度沿光滑水平面垂直于
磁场边界正对弹簧向右运动，边向右穿过磁场右边界后小车开始压缩弹簧，
弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
BC
A.线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小为
B.线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小为
C.小车向右运动过程中弹簧获得的最大弹性势能为4J
D.小车向右运动过程中弹簧获得的最大弹性势能为2J
AB. 线框刚进入磁场左边界时，有 ， ， ， 解得小车的加速度大小
故A错误，B正确；
CD．设ab边穿过磁场右边界时的速度大小为v，由动量定理有 ， ab边从磁场右边界出来后压缩弹簧，则弹簧获得的最大弹性势能 解得 故C正确，D错误。
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
例2北京西城·一模)如图为某种“电磁弹射”装置的简化原理图。在竖直向
下的匀强磁场中，两根光滑的平行长直导轨水平放置，一根导体棒放置在导轨上，
与导轨垂直且接触良好。已知磁场的磁感应强度大小为B，导轨间距为L，导体
棒的质量为，电阻为R。开关S接1，导轨与恒流源相连，回路中的电流恒定为I，
导体棒由静止开始做匀加速运动，一段时间后速度增大为。此时，将开关S接2，
导轨与定值电阻相连，导体棒开始做减速运动直至停止。不计导轨电阻及空
气阻力。
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
(1)开关S接1后，求导体棒受到安培力的大小及其加速运动的时间；
开关S接1后，导体棒受到安培力的大小 根据牛顿第二定律有 得 导体棒做匀加速直线运动的时间 得
(2)开关S接2后，求导体棒速度为时加速度的大小；
开关S接2后，当导体棒速度为0.5v时，导体棒的感应电动势 回路中的感应电流 导体棒受到的安培力为 根据牛顿第二定律，导体棒加速度的大小
(3)求导体棒在加速运动阶段及减速运动阶段产生的焦耳热和
开关S接1后，导体棒产生的焦耳热 开关S接2后，电路产生的焦耳热
其中导体棒产生的焦耳热
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
【变式训练1】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______________和交流__________(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
永磁同步电机
感应电机
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
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。
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
(1)判断时刻，线框中的电流方向(用字母表示)；
由右手切割定则可知电流方向为。
(2)求线框稳定转动时的角速度、及线框中电流的有效值；
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)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。
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
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
【变式训练2】广东深圳·一模)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( )
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
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
&76 &
√
√
AB. 行驶过程，电动机驱动车轮转动，则S1闭合，S2断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则S1断开，S2闭合，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；
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；
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
【变式训练3】宁夏银川·模拟预测)如图
甲所示，光滑金属导轨和电阻不计，
为边长为的正江苏·一模)电动汽
车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图
所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场
方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，
金属框的电阻为边长为L。刹车过程中边垂直切割磁感线，某时刻边
相对磁场的速度大小为，金属框中的电流为I。此时刻：
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
(1)判断边中电流的方向，并求出感应电动势大小E；
由右手定则得中的电流方向b a；感应电动势大小为E=BLv
(2)求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。
由闭合电路欧姆定律 解得储能装置两端的电压
根据 解得金属框的输出电功率
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
【变式训练变考法】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。如图所示，虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长为
L的正方形匝导线框放在光滑水平面上，质量为，单位长度电阻为
边在磁场外侧紧靠MN虚线边界处。从时起磁感应强度B随时间的变
化规律是为大于零的常数)，空气阻力忽略不计，则下列说法正确
的是( )
考点一
现代科技应用场景与对应模型
考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
A.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，如图所
示，已知边穿出磁场时速度为，穿出磁场所用时间为，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，如图所示，已知边穿出磁场时速
度为，穿出磁场所用时间为，则安培力对导线框做的功为
时导线框中的感应电动势，导线框总电阻，导线框中的电流，故A正确；
穿出磁场过程中，通过导线框横截面的电荷量，故B正确；
搭载M后，对框和M整体由动能定理得，故C、D错误。
04 真题溯源·考向感知
真题溯源·考向感知
1.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( )
真题溯源·考向感知
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
√
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。
解析
真题溯源·考向感知
2.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，两个相同线圈分别固定在镜头右、
上两侧，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
框架的微小加速度的大小和方向，依此自动调节
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( )
真题溯源·考向感知
A.若 沿顺时针方向， ，则表明的方向向右
B.若 沿顺时针方向， ，则表明的方向向下
C.若的方向沿左偏上 ，则 沿顺时针方向， 沿逆时针方向且
D.若的方向沿右偏上 ，则 沿顺时针方向， 沿顺时针方向且
√
√
A.Ic顺时针而Id=0，则镜头向左运动，加速度方向向左，A错误；B. Id顺时针而Ic=0，则镜头向下运动，加速度方向向下，B正确；C. 若a的方向左偏上30°，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Ic顺时针Id逆时针，由E=BLv可知Ic＞Id，C正确；
D. 若a的方向右偏上30°，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Ic逆时针Id逆时针，D错误。故选BC。
解析
真题溯源·考向感知
3.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( )
B
A. B. C. D.&126 &
真题溯源·考向感知
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。
解析
真题溯源·考向感知
4.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，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，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。
真题溯源·考向感知
(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；
（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E=BLv0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I1和I2，两机械臂安培力的大小分别为F1=BI1L ，F2=BI2L
设电容器所带电荷量为Q，则Q=CU.
解析
(2)系统达到稳定状态前，若机械臂1和2中的电流分别为I1和I2，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；
真题溯源·考向感知
(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？
（3）达到稳定I1=I=0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I1=I2=0， 同时U=BLv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
解析
真题溯源·考向感知
5.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，可视为始终垂直导轨的导体棒，为表面绝
缘的无人机。初始时静止于处，静止于右侧某处。现将开关S接1端，与
正碰后锁定并一起运动，损失动能全部储存为弹性势能。当运行至时将S接
2端，同时解除锁定，所储势能瞬间全部转化为动能，与分离。已知电容器电容
C为10F，导轨间距为，磁感应强度大小为到的距离为
质量分别为在导轨间的电阻为。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。
真题溯源·考向感知
(1)若分离后某时刻的速度大小为，求此时通过的电流大小。
(2)忽略所受空气阻力，当与的初始间距为时，求分离后的速度大
小，分析其是否为能够获得的最大速度；并求运动过程中电容器的电压减小量。
(3)忽略所受空气阻力，若所受空气阻力大小与其速度的关系为，初始位置与(2)问一致，试估算运行至时。分离前的速度大小能否达到(2)问中分离前速度的，并给出结论。
真题溯源·考向感知
（1）分离后a切割磁感线有E=BLv 则通过a的电流 解得I=500A
（2） 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，
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，
联立解得 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a运动过程中电容器的电压减小量
（3）b所受的空气阻力后，a与b整体从MM′ 到NN′的过程中有， 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%
解析
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6.福建·高考真题)拓扑结构在现代物理学中具有
广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜
丝，将纸带一端扭转，与另一端连接，形成拓扑结
构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝
形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平
圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，
C
A.0 B. C. D.
磁场区域的边界是半径为的圆。若磁感应强度大小B随时间的变化关系
为为常量)，则回路中产生的感应电动势大小为( )
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解析
由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝线圈串联的
闭合回路，穿过回路的磁场有效面积为
根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应
电动势大小为
故选C。
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7.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，下列说法正确的是
( )
真题溯源·考向感知
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
√
√
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设平行金属导轨间距为L，金属杆在区域向右运动的过程中切割磁感线有， .
金属杆在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 设金属杆在区域运动的时间为，同理可得，则金属杆在区域运动的过程中有 解得
综上有 则金属杆经过的速度大于 ，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．金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量为
则金属杆经过与区域滑行距离均为d，金属杆所受安培力的冲量相同，故C正确；
解析
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根据A选项可得，金属杆以初速度v0在磁场中运动有 金属杆的初速度加倍，设此时金属杆在区域运动的时间为t，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。
解析
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B
A.金属中产生恒定感应电流
B.金属中产生交变感应电流
C.若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小
D.若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变
AB. 当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；CD. 若线圈匝数增加，根据电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，CD错误。故选B。
解析
8.甘肃·高考真题)工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是( )
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9.广东·高考真题)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L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( )
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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
√
A. 根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；
BC. 根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故BC错误；
D. 永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。故选D。
解析
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10.重庆·高考真题)某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性
金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的
呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线
圈轴线的夹角为。若某次吸气时，在时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P
在该时间内的平均感应电动势为( )
A. B.&189 &
C. D.&191 &
√
根据法拉第电磁感应定律有
解析
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11.湖北·高考真题)近场通信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 、 和 ，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 ，则线圈产生的感应电动势最接近( )
B
A. B. C. D.
根据法拉第电磁感应定律可知 故选B。
解析
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12.浙江·高考真题)如图1所示，扫描隧道显微镜减振装置由绝缘减振平台
和磁阻尼减振器组成。平台通过三根关于 轴对称分布的相同轻杆悬挂在轻质
弹簧的下端O，弹簧上端固定悬挂在 点，三个相同的关于 轴对称放置的减
振器位于平台下方。如图2所示，每个减振器由通过绝缘轻杆固定在平台下表面
的线圈和固定在桌面上能产生辐向磁场的铁磁体组成，辐向磁场分布关于线圈中
心竖直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为B。处于静止状态的平台受到外
界微小扰动，线圈在磁场中做竖直方向的阻尼运动，其位移随时间变化的图像如
图3所示。已知 时速度为 ，方向向下， 、 时刻的振幅分别为 ， 。
平台和三个线圈的总质量为，弹簧的劲度系数为，每个线圈半径为、电阻为
R。当弹簧形变量为 时，其弹性势能为 。不计空气阻力，求
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(1)平台静止时弹簧的伸长量 ；
(2) 时，每个线圈所受到安培力F的大小；
(3)在 时间内，每个线圈产生的焦耳热Q；
(4)在 时间内，弹簧弹力冲量 的大小。
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（1）平台静止时，穿过三个线圈的的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，线圈不受到安培力作用，O点受力平衡，因此由胡克定律可知此时弹簧的伸长量
（2）在t=0时速度为v0，设每个线圈的周长为L，由电磁感应定律可得线圈中产生的感应电流
每个线圈所受到安培力F的大小
（3）由减震器的作用平台上下不移动，由能量守恒定律可得平台在0~t1时间内，振动时能量的减少量为 ，由能量守恒定律 在0~t1时间内，振动时能量的减少转化为线圈的焦耳热，可知每个线圈产生的焦耳热
（4）取向上为正方向，全程由动量定理可得 其中
联立解得弹簧弹力冲量的大小为
解析
讲师：xxx
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