2026年高考物理一轮讲义+练习(湖南专用)第57讲 电磁感应中的新情境问题(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(湖南专用)第57讲 电磁感应中的新情境问题(复习讲义)(学生版+解析)，文件包含四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题原卷版docx、四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题Word版含解析docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共4页， 欢迎下载使用。
\l "_Tc203651334" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc203651334 \h 1
\l "_Tc203651335" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc203651335 \h 2
\l "_Tc203651336" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc203651336 \h 3
\l "_Tc203651337" 考点 电磁感应中的新情境问题 PAGEREF _Tc203651337 \h 3
\l "_Tc203651338" 知识点1 电磁感应中的新情境问题 PAGEREF _Tc203651338 \h 3
\l "_Tc203651339" 知识点2 电磁感应中的新情境问题的求解思路 PAGEREF _Tc203651339 \h 3
\l "_Tc203651340" 考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题 PAGEREF _Tc203651340 \h 5
\l "_Tc203651343" 考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题 PAGEREF _Tc203651343 \h 13
\l "_Tc203651344" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc203651344 \h 16

考点一 现代科技应用场景与对应模型
\l "_Tc25045" 知识点1 常见现代科技应用场景
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。
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。
……
\l "_Tc16775" 知识点2 \l "_Tc25045" 电磁感应中的新情境问题的求解思路
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。
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。
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。
\l "_Tc17630" 考向1 电磁感应联系生活、生产实际的新情景问题
例1
【变式训练1】（2025·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
【变式训练2】（2025·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。
【变式训练3】（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。
\l "_Tc16322" 考向2 电磁感应联系科技前沿实际的新情景问题
例2（2025·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
【变式训练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m0、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m0vBL
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m0vRB2L2
【变式训练2】某兴趣小组设计了一种火箭落停装置,简化原理如图所示,它由两根竖直导轨、承载火箭装置(简化为与火箭绝缘的导电杆MN)和装置A组成,并形成闭合回路.装置A能自动调节其输出电压确保回路电流I恒定,方向如图所示.导轨长度远大于导轨间距,不论导电杆运动到什么位置,电流I在导电杆以上空间产生的磁场近似为零;在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场,大小B1=kI(其中k为常量),方向垂直导轨平面向里;在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场,大小B2=2kI,方向与B1相同.火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接,以速度v0进入导轨,到达绝缘停靠平台时速度恰好为零,完成火箭落停.已知火箭与导电杆的总质量为M,导轨间距d=3MgkI2(g为重力加速度),导电杆
电阻为R.导电杆与导轨保持良好接触滑行,不计空气阻力和摩擦力,不计导轨电阻和装置A的内阻.在火箭落停过程中,
(1)求导电杆所受安培力的大小F和运动的距离L;
(2)求回路感应电动势E与运动时间t的关系;
(3)求装置A输出电压U与运动时间t的关系和输出的能量W;
(4)若R的阻值视为0,装置A用于回收能量,给出装置A可回收能量的来源和大小.
【变式训练3】2025·浙江宁波·一模）十九世纪中叶，科学家对物理学电学量的研究有广泛兴趣。图甲改编自当年Rayleigh与Sidgwick设计的实验装置。其中恒流源提供大小为的电流，方向如图箭头所示。图甲中为可变电阻，为阻值的定值电阻，、为单刀双掷开关。两个相同的线圈、B，匝数均为匝，半径均为。其中心处各有一电阻不计且上端带电刷的中心镂空导体圆盘，两者相距，圆盘大圆半径，小圆半径，如图乙所示。圆盘套在一根薄壁轻质中空的金属转轴上并和它固定，转轴薄壁厚度，电阻率。一足够长且不计粗细的轻绳一端缠绕在转轴上，另一端连接一质量的重物。已知一匝电流为的线圈在中心处产生的磁感应强度大小为（其中为真空磁导率，为线圈半径），圆盘处可看作匀强磁场。实验开始时装置开关与分别置于、。由静止释放重物，从左往右看转轴为顺时针转动。假设装置中A、B线圈产生的磁场互不干扰，不计一切阻力，计算时将。
(1)比较点和点的电势高低；
(2)计算重物最终运动状态时圆盘的角速度的大小；
(3)重新开始实验时，将与分别置于、，发现当物块速度时灵敏电流计表的示数为0。求此时可变电阻大小。
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（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（ ）
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.（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）
6.（2024·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180°，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，磁场区域的边界是半径为r的圆（r < R）。若磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B = kt（k为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（ ）
A．0B．kπR2C．2kπr2D．2kπR2
7．（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
8.（2024·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（ ）
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
【答案】B
9.（2024·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（ ）
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
10.（2023·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θ。若某次吸气时，在t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．
C．D．
11.（2023·湖北·高考真题）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、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（ ）

A．B．C．D．
12.（2024·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m，弹簧的劲度系数为k，每个线圈半径为r、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
（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。
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
广东卷T9
湖南卷T8
湖北卷·T5
电磁感应联系科技前沿实际问题
选择题
非选择
河南卷·T5
广东卷·T4
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
复习目标：
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。