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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第13 章 电磁感应
第13.12 讲 电磁感应中的STSE 问题
【知识点精讲】
电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STSE 问题中信息题的
考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、电磁弹射、无线充电、磁悬浮
列车等。
电磁炉的原理是电磁感应现象，即利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁
场中的导体的内部将会出现涡旋电流（原因可参考法拉第电磁感应定律），这是涡旋电场推动导体中载流
子（锅具里的载流子是电子而绝非铁原子）运动所致；涡旋电流的焦耳热效应使锅体升温，从而实现加热。
高频焊接是在高频电磁场的作用下引起介电损耗而加热，从而使接合面熔合粘接的一种焊接法，它主
要是先利用涡流的原理，然后是电磁感应，最终是由电磁感应产生的电流焊上的焊接原理。
电磁发射是采用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速的。因电磁驱动力与电流平方成正比，所
以只要保证足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使物体达到更高的速度。
手机无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。系统工作时输
入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V 直流电端直接为系统供电。无线充电技术是一种
特殊的供电方式，它不需要电源线，依靠电磁波传播，然后将电磁波能量转化为电能，最终实现无线充电。
【最新高考题精练】
1．（11 分）（2023 年6 月高考浙江选考科目）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，并形成团合回路。
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。
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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
（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
，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
，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。
2．（2022 年6 月浙江选考）（10 分）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
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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，动子和线圈的总质量M=10kg，R0=9.5Ω，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。
3.(2017·全国卷Ⅰ，18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。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16 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
及其左右振动的衰减最有效的方案是( )
4. （2015·重庆）题图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间
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内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端
a 和b 之间的电势差
（ ）
A.恒为
B. 从0 均匀变化到
C.恒为
D.从0 均匀变化到
【最新模拟题精练】
1.. （2023 湖北部分重点中学期中联考）4．图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮过
程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是
A．按下按钮和松开按钮的过程中，流过门铃的电流方向相同
B．松开按钮过程，螺线管P 端电势较高
C．按住按钮不动，门铃依然会响
D．按下和松开按钮过程，螺线管一定产生大小相等的感应电流
2. （2023 广东实验中学质检）8. 铁路运输中设计的多种装置都运用了电磁感应原理。有一种电磁装置可
以向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态，装置的原理是：将能产生匀强磁场的磁铁安装在火
车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图）。当它经过固定在两铁轨间的矩形线圈时，线圈便产生一个电信
号传输给控制中心，相当于在线圈的始末端点M、N 处接入一理想电压表。线圈宽为l1，长为l2，匝数为
n。设匀强磁场只分布在一个长方形区域内，该区域的长（沿火车行进方向）为L，磁场宽度大于线圈宽度。
当火车首节车厢向右运动通过线圈时，控制中心接收到线圈两端电压u 与时间t 的关系如图乙所示（ab、
cd 均为直线），则（ ）
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A. 匀强磁场的长度L 一定小于线圈长度l2
B. 在t1~t2时间内，M 点电势高于N 点电势
C. 在t1~t2时间内，火车加速度大小为
D. 将M、N 两点用导线短接，设线圈所在回路的总电阻为R，t1时刻火车速度为v1，则该时刻线圈受到的
安培力大小为
3. (2023 河北临考信息卷)我国新一代航母——福建舰阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，飞
机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，导轨间距为d，飞机质量为M，金
属棒质量为m，飞机着舰钩住金属棒后与金属棒以共同速度
进入磁场，轨道端点MP 间的电阻为R、轨
道间金属棒的电阻为r，不计其他电阻和阻拦索的质量。轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B．
金属棒运动一段距离x 后飞机停下，测得此过程电阻R 上产生的焦耳热为Q，则
A．金属棒ab 中感应电流方向由b 到a
B．通过金属棒的最大电流为
C．飞机和金属棒克服摩擦阻力和空气阻力所做的总功为
D． 通过金属棒的电荷量为
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4. .（2023 浙江杭州质检）智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与220V 交流电源相
连，智能手表放置在充电基座旁时未充电，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图乙
所示）。已知充电基座与手表都内置了线圈，则
A．手机和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失
B．用塑料薄膜将充电基座包裹起来，之后仍能为手表充电
C．无线充电的原理是利用基座内的线圈发射电磁波传输能量
D．充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动
5.(多选)(2022 湖北荆门模拟)如图甲所示是一种手摇发电的手电筒,手电筒内部有一固定的线圈和可来回运
动的条形磁铁,其原理图如图乙所示,当沿图甲中箭头方向来回摇动手电筒过程中,条形磁铁在线圈内上下运
动,灯泡发光。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.增加摇动频率,灯泡变亮
B.线圈对磁铁的作用力方向不变
C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时,灯泡中电流方向相反
D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出的过程中,灯泡中电流方向相反
6（2022 浙江嘉兴高二期末）某兴趣小组设计了一辆“电磁感应车”，在一个车架底座上固定了一块塑料
板，板上固定了线圈和红、绿两个二极管，装置和连成的电路如图甲所示。用强磁铁插入和拔出线圈，电
流传感器记录了线圈中电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
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A. 在t=3s 时刻，线圈中的磁通量最大
B. 当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向左运动
C. 乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程
D. 若插入线圈的磁铁磁性足够强，红、绿两个二极管会同时发光
7. （2022 广州培正中学三模）一跑步机的原理图如图所示，该跑步机水平底面固定有间距L＝0.8m 的平行
金属电极，电极间充满磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，且接有理想电压表和阻值为
的定值电阻R，匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为
的平行细金属条，金属条间距等于电极长度
d 且与电极接触良好。某人匀速跑步时，电压表的示数为0.8V。下列说法正确的是（ ）
A. 通过电阻R 的电流为0.08A
B. 细金属条的速度大小为2.5m/s
C. 人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2W
D. 每2s 内通过电阻R 的电荷量为0.2C
8.（2022 北京海淀二模）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
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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. （2022 山东济南重点高中高二质检）如图甲所示，磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁
化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E — t 关系如图乙所示。
如果只将刷卡速度改为2v0，线圈中E —t 的关系可能是（ ）
A.
B.
8
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C.
D.
10. （2023 辽宁鞍山一模） 电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图
如图丙所示。假设图中直流电源电动势为E=45V（内阻不计），电容器的电容为C=22F。两根固定于水平
面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg，电阻为R=5Ω 的金属棒
MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强
度大小为B=2T 的匀强磁场。接通电路后MN 开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN 达
到最大速度，之后离开导轨。求：
（1）直流电源的a 端是正极还是负极？
（2）若用导线将1、2 连接让直流电源供电，MN 离开导轨时的最大速度的大小；
（3）若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN 离开导轨时的最大速度的大小。
11、（8 分）（2023 江苏名校质检）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。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所
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，可以水平导轨上无摩擦
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
。开关与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；此时掷向2 接通定值电阻
，
同时对动子施加一个回撤力
，在
时刻撤去力
，最终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
图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度
，
，
，线圈匝数
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匝，每匝周长
，动子和线圈的总质量
，线圈的电阻
，
，
，
不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：
（1）回撤力
与动子速度大小的关系式；
（2）图丙中
的数值。（保留两位有效数字）
12. （2023 山东济南期末） 某同学设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该跑步机底面固定
有间距为L、长度为d 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且
接有量程为
的电压表（内阻很大）和阻值为R 的电阻，绝缘橡胶带上镀有间距为d 的平行细金属条，
每根金属条的电阻为r，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，求：
（1）此跑步机可测量的橡胶带运动速率的最大值
；
（2）电压表的示数恒为
时，一根金属条经过磁场区域克服安培力做的功W；
（3）若考虑电压表内阻的影响，请判断测得的速度
与实际速度
的大小关系（不要求推导过程，仅
回答“
”“
”或“
”）。
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13.（2023 广东湛江7 中质检） 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，发生电磁感应，产生电信号，
其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000 匝，每匝线圈面积均为
，线圈的总电阻为
，线圈连接一电阻
，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示
的规律变化，（垂直纸面向里为正），
（1）求0～0.1s 时间内，电阻R 产生的焦耳热；
（2）求0.1～0.4s 时间内，通过电阻R
电荷量。
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