电磁感应与科技前沿题型专项训练-2027届高考物理（学生版）

电磁感应与科技前沿题型专项训练

目录

题型01自感现象--电磁延时魔术.……………………………1

题型02涡流效应---涡旋电流玄机……………………7

题型03源于生活---真实电磁智慧………………………13

题型04前沿科技---电磁革新突破…………………19

题型训练

题型01自感现象--电磁延时魔术

解题口诀：通电自感阻增大，断电自感磁能化；看清线圈电阻差，灯泡亮暗辨刹那。

高考考向：多以选择题形式考查通电、断电自感的瞬间电流变化，辨析灯泡明暗突变、渐变现象，常结合图像分析

电流动态变化，侧重考查自感电动势的阻碍本质。

1.(2026-浙江·高考真题)如图1所示，半径为r、横截面半径为r₂(r₂《r₁)、匝数为N的圆环形螺线管通有

电流I,管内产生磁感应强度B=aI(a为常量)的匀强磁场。管外磁场近似为0,小明用电阻为R的一段

漆包线缠绕螺线管一圈后，并成双股线再缠绕螺线管两圈，最后将两端头短接，形成特殊线圈A。若电

流I随时间t变化的关系如图2所示，则()

图1图2

A.t=2to时，螺线管的自感电动势

B.t=5t₀时，线圈A的感应电动势

C.在0～2t₀内，通过线圈A的电荷量

D.在0～5to内，线圈A产生的焦耳热

2.(2025·北京·高考真题)如图所示，线圈自感系数为L,电容器电容为C,电源电动势为E,A₁、A₂和A₃是

三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说

法正确的是()

A.闭合瞬间，A₁与A₃同时亮起B.闭合后，A₂亮起后亮度不变

C.稳定后，A₁与A₃亮度一样D.稳定后，电容器的电荷量是CE

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(U₀)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.

C.D.

4.如图所示，灯泡A₁和A₂的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是()

A.当接通电路时，A₁和A₂始终一样亮

B.当接通电路时，A₂先达到最大亮度，A₁后达到最大亮度，最后两灯一样亮

C.闭合电键电路稳定后断开电路时，A₂立即熄灭、A₁过一会才熄灭

D.闭合电键电路稳定后断开电路时，A₂突然闪亮一下再熄灭

5.几位同学手拉手一起进行“千人震”实验，实验过程中同学们会感受到瞬间触电的感觉。实验器材包含

两节干电池(3.0V)、带铁芯的多匝线圈(电阻很小)、开关，同学们按图示电路连接。实验中，先闭合开

关，待电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是()

2

A.闭合开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为A到B

B.断开开关瞬间，同学们有触电感，且AB间电压远大于3.0V

C.断开开关瞬间，同学们有触电感，且AB间电压等于3.0V

D.断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为A到B

6.如图所示，间距为d的足够长平行光滑金属导轨竖直放置，导轨上端接有自感系数为L的电感线圈，导

轨处于垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现将一根质量为m的导体棒从导轨上

某处紧贴导轨由静止释放，金属棒运动过程始终与导轨垂直且与导轨接触良好，重力加速度为g,不考虑

电磁辐射，不计一切电阻。在金属棒运动过程中，下列说法正确的是()

A.导体棒在导轨上做变加速运动，直至匀速下滑

B.导体棒在导轨上做往复运动

C.导体棒的最大动能为

D.导体棒中最大电流为·

7.如图所示，倾角为θ、间距为d的光滑导轨的上端连接一自感系数为L的线圈，空间存在垂直于导轨平面

向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处由静止释放，由于电

路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做简谐运动，导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为vm=

A,重力加速度大小为g,下列说法正确的是()

3

A.导体棒简谐运动的振幅为B.导体棒的最大速度为

C.回路中的最大电流为D.导体棒简谐运动的周期为

8.如图，水平面内有相距为d的足够长的平行金属导轨，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，导

轨右端与电感线圈相连，线圈的自感系数为L。一长度略大于d的金属棒以vo的速度从左端滑上导轨，

金属棒质量为m,所有电阻及摩擦均不计，已知简谐运动的周期公式为则有()

A.金属棒刚滑上导轨时刻，回路电流最大

B.金属棒速度减为零的时刻，线圈自感电动势最大

金属棒向右运动的最大距离为

C.√mL

D.金属棒从滑上导轨到速度减为零的时间为

9.一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气(Ne)的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过

两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值R₀=

10Ω的细导线绕制、匝数N=5×10³的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值R=90Ω的电阻连

接。螺线管的横截面是半径a=1.0×10-²m的圆，其中心与长直导线的距离r=0.1m。气体被电离后

在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I,其I-t图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁

感应强度大小均可视为,其中k=2×10-7T·mlA。

(1)求0~6.0×10-³s内通过长直导线横截面的电荷量Q;

(2)求3.0×10-³s时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量φ;

(3)若规定c→R→d为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的ie—t

图像；

(4)若规定c→R→d为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的iR-t图像。

I/A

100

50-

1.02.03.04.05.06.0t/io⁻³s

乙

10.如图所示，水平面内相距为d的两光滑平行金属轨道在M、N处有一个小断口，小断口填充了绝缘材料。

MN左侧两轨道之间有一电容为C、电压为U的带电电容器和定值电阻R,MN右侧两轨道之间有一自

感系数为L的电感线圈，磁感应强度为B的匀强磁场与轨道平面垂直。质量为m的金属棒垂直放在

MN左侧导轨上，某时刻闭合开关，随着电容器放电，金属棒开始加速，越过MN后最远能够到达PQ位

置。已知金属棒运动过程中经过MN位置时速度已达最大值，金属棒从MN到PQ所用时间为t₀,线圈

的自感电动势为,金属棒始终与导轨垂直且接触良好，除定值电阻R外所有电阻均不计，不考

虑电磁辐射造成的能量损失。求：

(1)金属棒最大加速度和最大速度的大小；

(2)金属棒从MN运动到PQ过程中，所受安培力大小与离MN距离x的关系；

(3)金属棒从MN第一次运动到MN与PQ的中间位置的时间(结果用t表示)以及MN与PQ之间的距

离。

题型02涡流效应--涡旋电流玄机

解题口诀：金属块处磁变场，涡旋电流体内藏；热效应来磁阻尼，分清利用与防护。

高考考向：联系生活科技情境，考查涡流的热效应、电磁阻尼与电磁驱动，高频对接电磁炉、安检门、电磁减震等实

例，选择题为主，偶尔渗透实验关联设问。

11.如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过

磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接

收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接收。下列说法不正确的是()

测速器

磁场

硬

币挡板B

投

入挡板

口

拒绝通道

A.磁场能使硬币的速度增大得更慢

B.如果没有磁场，则测速器示数会更小一些

C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力

D.由于磁场的作用，硬币的机械能减小

12.(2026-河南·高考真题)如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运

动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是

()

A.B.

C.D.

13.上海慧眼(图甲)是中国自主研制开发的世界上首个电涡流摆式调谐质量阻尼器，是中国一项创新技术。

其功能是强风来袭摩天大楼晃动时，通过摆动可以削减高层晃动，帮助超高层建筑保持楼体稳定和安

全。阻尼器的原理可用图乙表示：摆锤的底部附着永磁体，一起在导体板的上方摆动，导体板内产生涡

流。下列说法正确的是()

7

甲乙

A.导体板中产生的电流大小不变B.阻尼器将机械能转化为内能

C.将整块的导体板分割成多块，阻尼效果更好D.利用这一装置所揭示的原理可制成电动机

14.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()

紫铜薄板

A.B.

C.D.

15.安检门是一个用于安全检查的“门”,“门”框内有线圈，线圈里通有交变电流，电流在“门”内产生磁场，当

有金属物品通过“门”时，在金属内部产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警。安

检门工作时利用了()

A.电磁感应原理B.电磁驱动原理C.电磁阻尼原理D.电流的热效应

8

16.下列关于电磁现象的说法中，正确的是()

小磁体小磁体

铝塑

管料接高频交

铝框管流电源

真空冶炼炉

甲乙丙

A.图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框会受到电磁力的作用而反方向转动

B.图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响

C.图丁中，线圈通入高频交流电时，冶炼炉中的金属形成涡流产生大量热量使金属熔化

D.图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管，在塑料管中运动时间长

17.图甲为无线磁力搅拌杯，其工作原理如图乙所示，杯体底部安装通电线圈，相关电路控制线圈电流从而

产生一个逆时针旋转的磁场(俯视图),杯内中心放置一搅拌金属粒，在旋转磁场作用下金属粒也产生旋

转，从而达到搅拌杯内溶液的效果。通电搅拌时，以下说法正确的是()

旋转磁场

图甲图乙

A.金属粒中会产生感应电流B.金属粒内不会产生焦耳热

C.金属粒旋转方向与磁场旋转方向相反D.加大磁场旋转速度，则金属粒旋转速度也加大

18.图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有一些磁体(与飞轮不接触),人用

力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，拉动旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下

列说法正确的有()

旋钮一

拉线

磁体

金属/

飞轮

甲乙

A.飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力

B.飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小

C.磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小

9

D.磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强

19.(2025·广东·高考真题)科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。

图(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E(电动势15V,内阻不计);电流表A(量程有

0.6A和3A,内阻不计);滑动变阻器Rp(最大阻值100Ω);定值电阻R(阻值10Ω);开关S;磁传感器和测

试仪；电磁铁(线圈电阻16Ω);导线若干。图(b)是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴

相固定。

计时器

转轴

圆盘

电机

底座

电源

图(a)图(b)

请完成下列实验操作和计算。

(1)量程选择和电路连接。

①由器材参数可得电路中的最大电流为A(结果保留2位有效数字),为减小测量误差，电流表的

量程选择0.6A挡。

②图(b)中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成Rp、R₀和A间的实物图连线。

(2)磁感应强度B和电流I关系测量。

①将图(a)中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器Rp的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中

的电流,保护电路安全。

②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图所示，读数为A。分别记录测试仪示

数B和I,断开S。

③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。

④下图是根据部分实验数据描绘的B-I图线，其斜率为mT/A(结果保留2位有效数字)。

10

B/mT

18.0

16.0

14.0

12.0

10.0

8.0

6.0

4.0I/A

0.30.40.50.6

(3)制动时间t测量。

利用图(b)所示装置测量了t,结果表明B越大，t越小。

20.如图1所示是用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈。在线圈中通入变化的电流，就会在炉内的金

属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化。冶炼炉的工作原理可简化成如图2所示的模型，将冶炼炉

内的金属块视为一个材质均匀的圆柱体。在某次加热过程中，线圈中的电流i随时间t均匀增大，即i=

k₁t,在炉内产生的磁场可视为匀强磁场(图中未画出),其磁感应强度的大小B=k₂i、方向与圆柱体轴线

平行，磁场截面圆心与圆柱体截面圆心重合。圆柱体可看作由一系列同轴圆柱状薄壳组成，每层薄壳自

成一个闭合回路，各回路间互不影响。k₁和k₂均为已知常量。研究半径为r、厚度为△r(△r《r)的薄

11

壳。

图1图2

(1)求薄壳回路中的感应电动势E。

(2)已知圆柱体高为h,电阻率为p。

a.求薄壳沿感应电流方向的电阻R。

b.求薄壳内的感应电流I。

c.经典物理学认为，金属导体中自由电子在定向移动过程中会受到与其定向移动方向相反的阻力。已

知电子的电荷量为e。当薄壳中形成稳定的电流时，论证某一自由电子定向移动过程中受到的阻力大

小fαxr,并确定a的值。

12

题型03源于生活--真实电磁智慧

解题口诀：生活场景藏磁变，磁通量变是关键；分清阻尼与驱动，利弊两面细分辨。

高考考向：常以手摇发电、电磁制动、安检探雷、电涡流阻尼器为载体，选择题为主，考查楞次定律、法拉第电磁感

应定律，侧重从真实生产情境剥离物理模型，辨析电磁感应现象的实际利弊。

21.(2026-江苏·高考真题)旅客在网上购买高铁票后，可使用二代身份证在自动检票闸机上刷身份证进出

站。当身份证进入刷卡机感应范围后，刷卡机会向身份证发射高频电磁波，下列说法正确的是()

A.身份证放在刷卡机上不动不会产生感应电流

B.身份证放在刷卡机上不动就会产生感应电流

C.身份证快速靠近刷卡机感应电流会变大

D.身份证快速远离刷卡机感应电流会变大

22.(2026-河南·高考真题)某种呼吸监测装置的原理如图1所示。呼吸气流可从绕有线圈的空心圆管左端进

出，使位于圆管右端的磁性薄膜运动。呼气时薄膜向右运动，吸气时薄膜向左运动。图2为电压传感器

显示的电压U随时间t变化的图像，U为正时b点电势高于a点，下列说法正确的是()

磁性U/mV

气流薄膜

20

10-

空心

Q

圆管-10

电压传感器

-20Lt/s

60

图1图2

A.若磁性薄膜的N极在右侧，则吸气时a点电势高

B.若磁性薄膜的N极在右侧，则吸气时b点电势高

C.若图2中P点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧

D.若图2中Q点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧

23.(2026·山西陕西·高考真题)电磁泵减速部分的简化工作原理如图。在垂直纸面向外、磁感应强度大小为

B的匀强磁场中，竖直放置的U形光滑金属导轨左右间距为L,水平放置的导体棒ab质量为m,与竖直

放置且下端固定的绝缘轻弹簧相连，ab与导轨接触良好且其接入回路的电阻阻值为R。将ab自弹簧

原长位置由静止释放，ab第一次到达最低点时下降高度为h,此过程中其最大速度为v。导轨电阻忽略

不计，弹簧始终在弹性限度内。在ab从静止释放到第一次到达最低点的过程中()

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A.流过导体棒的感应电流方向由a向bB.导体棒所受安培力的冲量为零

C.通过导体棒的电荷量大小为D.导体棒的加速度最大值为

24.(2026-湖南·高考真题)某科技小组制作了一储能器，其两端电压U与其储存的电荷量q间的函数关系近

似为U=kq(k为常量)。将该储能器接入如图所示电路，a、b、c为固定的三个触点。两足够长的平行金

属导轨固定于水平面上，电阻不计，间距为L。导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。质量

为m的导体棒垂直导轨放置，接入电路的阻值为r。电源电动势为E,内阻不计。定值电阻阻值为R.

t₀时刻开关S与a连接，直到导体棒做匀速运动，再于t₁时刻切换开关与b或c连接。运动过程中导体棒

与导轨始终垂直且接触良好，忽略摩擦。

(1)求t₀时刻导体棒加速度a₀的大小；

(2)若t时刻开关与b连接，储能器接入电路前电压为0,当储能器电压为U₀时(此时电路中电流不为0),

求导体棒速度v的大小；

(3)若t时刻开关与c连接，求从t时刻起到导体棒静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热Q。

14

25.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()

钢制线圈开关

钢制线圈开关

电容器组电容器组

压缩前铜环压缩后铜环

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

26.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B.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()

甲乙

A.穿过线圈的磁通量为BL²

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

27.如图是一种精确测量质量的装置原理示意图，竖直平面内，质量恒为M的称重框架由托盘和矩形线圈组

成。线圈的一边始终处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度不变。测量分两个步骤，步骤①:托

盘内放置待测物块，其质量用m表示，线圈中通大小为I的电流，使称重框架受力平衡；步骤②:线圈处

于断开状态，取下物块，保持线圈不动，磁场以速率v匀速向下运动，测得线圈中感应电动势为E。利用

上述测量结果可得出m的值，重力加速度为g。下列说法正确的有()

15

A.线圈电阻为B.I越大，表明m越大

C.v越大，则E越小D.

28.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。

X

(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)

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29.某学校科技社团为图书馆自动还书系统设计了电磁缓冲装置，用以保护还书箱及降低噪音，装置简化后

如图所示。θ=30°的光滑斜面固定在水平地面，其底端固定2根劲度系数均为的轻弹簧，弹簧

静止时上端恰好处于虚线MN处，MN以下区域存在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。

还书箱放在斜面上，底边与MN距离为9L,边长为L的正方形底面上装有匝数为n、边长为L、阻值为R

的正方形线圈，还书箱与线圈的总质量为m,将还书箱静止释放。已知弹簧弹性势能表达式为

2,其中k为劲度系数，△x为形变量，弹簧始终没有超出弹性限度，还书箱最终静止。重力加速度为g。

求：

(1)线圈刚进入磁场时所受安培力大小；

(2)还书箱从释放到最终静止的过程中，线圈产生的热量。

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30.轴向磁通风力发电机在新能源领域中有广泛应用，其原理可简化为一圆盘发电机。如图所示，发电机的

中心轴为固定不动的圆柱，一外半径为31、厚度均匀的环形导体盘套在轴上，接触良好并可绕轴转动，导

体盘轴线与中心轴的轴线重合。整个装置处在方向与轴线平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。

在风力的作用下，导体盘以角速度w匀速转动，导体盘的内、外缘为发电机的两个电极。两极接在外电

阻两端后，导体盘上各处均有沿半径流动的电流。

(1)磁场方向与导体盘转动方向如图所示，试判断导体盘的外缘是发电机的正极还是负极；

(2)若外电阻阻值为R,导体盘电阻忽略不计、内半径为l,通过导体盘上相同圆心角区域内的电流相同。

求作用在导体盘上圆心角为θ区域(θ很小，可视为导体棒)上的安培力大小F与θ的关系式；

(3)若外电阻阻值忽略不计，导体盘电阻不可忽略，距离轴线为r处的电阻率p与r成正比，比例系数为

k,即ρ=kr,导体盘厚度为d、内半径大小可调。求导体盘发热功率最大时内半径的大小。

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题型04前沿科技--电磁革新突破

解题口诀：高新科技做外壳，电磁规律是内核；剥离表象抓磁变，力电能量关联得。

高考考向：新信息情境题热门考点，对接磁流体装置、航天磁探测、新型阻尼技术等前沿进展，选择、计算均有出

现，考查快速建模能力，综合电磁感应、动力学、能量守恒进行分析求解。

31.(2026-江苏·高考真题)扫地机器人可利用磁场对通电线圈的安培力实现悬浮与驱动。如图，一扫地机器

人内含abcd、a'b'c'd'两矩形线框，其中a'b'c'd'为平衡框，用于保持悬浮，abcd为驱动框，用于提供向前

的动力。上下两导线中通电后，其间形成的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直纸面

向里。每个框都有一条边长为L并嵌入金属芯，金属芯使得该边处磁场的磁感应强度变为原来的k(k>

1)倍。两线框通过绝缘杆固定连接，总质量为m,运动过程中线框整体受到的摩擦阻力大小恒定，导线

和线框均始终在同一竖直平面内，且线框的上下边与导线始终水平。(重力加速度为g)

(1)为了使线框整体悬浮，求a'b’c'd'框中的电流I的大小和方向；

(2)若线框向右运行速度大小为v₁,求ab边的感应电动势E₁;

(3)若线框以速度大小vo在水平方向上匀速运动，某时刻保持电流大小不变，仅将动力线框abcd中的电

流反向，线框在安培力和阻力作用下做匀减速直线运动，经过位移s后停止，求整个减速过程，动力线框

cd边所受安培力的平均功率P。

19

32.(2026·上海·高考真题)单极测速发电机是电机学领域的一种测速元件，采用电磁感应原理工作。其原理

为圆柱式或圆盘式电枢在恒定匀强磁场中旋转产生感应电势，输出特性与转速呈线性关系。该装置通

常采用圆筒式空芯转子与永磁结构，结合电刷引流装置优化性能。该发电机通过无换向器设计实现无

纹波直流电压输出，避免换向火花干扰，且输出电压对称性佳。其瞬态响应好、灵敏度高，适用于动态测

速场景。由于无齿槽结构，最高转速仅受轴承限制。根据《湖南大学学报(自然科学版)》相关研究，该装

置在稳态和瞬态测速中均表现出优良特性，可应用于现代快速驱动系统的动态参数测量。

(1)某齿轮式电磁转速传感器的结构如下：金属齿轮的每个齿上都固定有可被磁化的小磁铁，齿轮旁放

置一个条形永磁铁，永磁铁上绕有闭合线圈。已知初始时刻，齿轮的一个金属齿正对着永磁铁；当齿轮

转动时，金属齿会周期性地靠近、远离永磁铁，导致穿过线圈的磁通量周期性的发生变化。则在磁通量

变化的一个周期内，A、B的电势关系是()

A.φA>4BB.φA<4B

C.先φA>φB,后φA<4BD.先φA<φB,后φA<>4B

(2)已知上述齿轮式传感器中，感应电动势变化的周期为2t₀,齿轮共有N个齿，车轮的直径为D。若该齿

轮与汽车的车轮属于同轴转动，求汽车的速度?

(3)现经过半波整流器后，电压传感器的示数如图所示，求有效电压U?

20

U

t₀2t₀3t₀

33.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()

天线

A.0.30VB.0.44VC.0.59VD.4.3V

34.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L(L《H),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()

远地子卫星

电池二

电流、

速度

导体绳

近地子卫星

赤道平面

21

B

D

35.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B。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为L,每组线圈匝数

均为N₁,每个轮毂上有N₂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v,回路总电阻为R,下列说法正确的有()

动力电池

A.行驶过程，S₁断开，S₂闭合

B.制动过程，S₁断开，S₂闭合

C.开始制动时，全部线圈产生的总电动势为E₁=8N₁N₂BLv

D.开始制动时，每组线圈受到的安培力为

36.如图是科技创新大赛中某智能小车电磁寻迹的示意图，无急弯赛道位于水平地面上，中心设置的引导线

通有交变电流(频率较高),可在赛道内形成变化的磁场。小车电磁寻迹的传感器主要由在同一水平面

内对称分布的a、b、c、d四个线圈构成，a与c垂直，b与d垂直，安装在小车前端一定高度处。在寻迹

过程中，小车通过检测四个线圈内感应电流的变化来调整运动方向，使其沿引导线运动。若引导线上任

一点周围的磁感线均可视为与该点电流方向相垂直的同心圆；赛道内距引导线距离相同的点磁感应强

度大小可视为相同，距离越近磁场越强，赛道边界以外磁场可忽略，则()

A.c、d中的电流增大，小车前方为弯道

B.沿直线赛道运动时，a、b中的电流为零

C.a中电流大于b中电流时，小车需要向左调整方向

D.a中电流大于c中电流时，小车需要向右调整方向

37.舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开

展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子(图中未画出)与线圈绝缘并固定，

线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大

小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与

动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R₀,同时施加回撤力F,在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始

位置停下。若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=(800-10v)N,t₃

时撤去F。已知起飞速度v₁=80m/s,t₁=1.5s,线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m,飞机的质量M=

10kg,动子和线圈的总质量m=5kg,R₀=9.5Q,B=0.1T,不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的

影响，求

(1)恒流源的电流I;

(2)线圈电阻R;

(3)时刻t₃。

电刷线圈辐向磁场

恒1oo2

流

源R₀

辐向磁场电刷

图1图2

23

38.在未来的城市轨道交通系统中，一种基于电磁感应原理的新型无接触牵引装置正在被广泛测试。某次

实验利用如图所示装置模拟列车启动时的电磁驱动与能量管理过程，水平面内有两根电阻不计、间距为

L=0.5m足够长的光滑平行导轨，一质量为m=0.2kg、电阻不计的导体棒置于导轨上，轻绳一端连接导

体棒，另一端绕过定滑轮与一质量为M=0.2kg的物块连接，导体棒相当于“虚拟车厢”,通过轻绳连接

配重物块，利用重力势能转化为系统的动能