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2024 高考30 热点最新模拟题精练
热点23 与实际结合的电磁感应
1. （2024 山东德州期末）电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同
学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属
杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（ ）
A. 家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物
B. 家用电磁炉
锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差
C. 简易电磁炉工作时，利用线圈产生的自感现象来加热水
D. 仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间
【参考答案】D
【名师解析】．家用电磁炉工作时，通过金属杯的磁通量发生变化，金属杯产生的涡流，利用涡流来加热
食物或者水，是互感现象，AC 错误；
家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷不能产生涡流，金属锅能产生涡流，B 错误；
仅增大简易电磁炉交流电的频率，通过金属杯的磁通量变化率增大，感应电动势增大，感应电流增大，电
功率增大，可以缩短水达到沸腾的时间，D 正确。
2．（2024 江西宜春宜丰中学期末）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。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。下列说法不正确的是（ ）
1
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A．列车进站过程中电流方向为abcd
B．线框ab 边进入磁场瞬间，加速度大小
C．线框ab 边进入磁场瞬间，线框的电流大小为
D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量
【参考答案】D
【名师解析】．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为
abcd，故A 正确，不符合题意；列车ab 边进入磁场瞬间产生的感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得
对列车由牛顿第二定律得
联立解得
，故BC 正确，不符合题意；
列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D 错
误，符合题意。故选D。
3. （2024 贵州遵义重点高中期末）
近场通信（NFC）器件依据电磁感应原理进行通信，其内部装有类似于压扁的线圈作为天线。如图所示，
这种线圈从内到外逐渐扩大，构成正方形。在这个正方形NFC 线圈中，共有3 圈，它们的边长分别为a、
b、c（
），需要注意的是，图中线圈接入内部芯片时与芯片内部线圈绝缘，从而能够正确地连接到
内置芯片。若匀强磁场垂直穿过该线圈时，磁感应强度随时间变化规律为
（k 为常数）。则整
个线圈产生的感应电动势最接近（ ）
A.
B.
2
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C.
D.
【参考答案】：B
【名师解析】：根据法拉第电磁感应定律可知，3 圈线圈产生的电动势大小分别为
由图可知3 圈线圈产生的电动势方向相同，则整个线圈产生的感应电动势为
故选B。
4. （2024 广东佛山一模）如图甲为一款网红魔术玩具——磁力“永动机”，小钢球放入漏斗后从中间小
洞落入下面的弧形金属轨道，然后从轨道另一端抛出再次回到漏斗，由此循环往复形成“永动”的效果。
其原理如图乙所示，金属轨道与底座内隐藏的电源相连，轨道下方藏有永磁铁。当如图乙永磁铁
极朝上
放置，小钢球逆时针“永动”时，下列分析正确的是（ ）
A. 小球运动的过程中机械能守恒
B. 该磁力“永动机”的物理原理是电磁感应
C. 轨道
应接电源的正极，轨道
应接电源的负极
D. 电源如何接都不影响“永动”的效果
【参考答案】C
3
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【名师解析】
小球运动的过程中有磁场力做功，机械能不守恒，故A 错误；
该磁力“永动机”的物理原理是通电导体在磁场中受力的作用，故B 错误；
小钢球逆时针“永动”时，应受向左的安培力，根据左手定则可知通过小球电流的方向从轨道a 到轨道
b，所以轨道
应接电源的正极，轨道
应接电源的负极，故C 正确；
电源反接后改变安培力
方向，影响“永动”，故D 错误；
5. (2024 浙江金华期末)城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的导线，需要在施工前用检测线圈检测地底
是否铺设导线。若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中通有如图所示方向的电流。现用一闭合
的圆形线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（ ）
A. 若线圈静止在导线正上方，当导线中通过的电流增加时，线圈中会产生感应电流
B. 若线圈由北向南沿水平地面移动，当经过恒定电流正上方时，磁通量为零，感应电流也为零
C. 若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流，感应电流的方向先逆时针后顺时针，然后再逆时针
D. 若线圈由北向南沿水平地面通过恒定电流，检测线圈所受安培力在水平方向的分量一直向北
【参考答案】CD
【名师解析】
若线圈静止在导线正上方，当导线中通过的电流增加时，由对称性可知，通过线圏的磁通量为零，变化量
为零，不会产生感应电流，故A 错误；
根据通电直导线周围的磁感线分布特点，检测线圈自北靠近直导线到导线正上方的过程中，穿过线圈的磁
场有向下的分量，且磁通量先增大后减小，由楞次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向先逆时针后顺
时针；当检测线圈逐渐远离直导线的过程中，穿过线圈的磁场有向上的分量，磁通量先增大后减小，由楞
次定律和安培定则可知，线圈中的电流方向先顺时针后逆时针，故B 错误，C 正确；
由楞次定律“来拒去留”可知，检测线圈受到安培力在水平方向的分量一直向北，故D 正确。
4
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6．(2024 福建漳州三模)如图为某跑步机测速原理示意图．绝缘橡胶带下面固定有间距
、长度
的两根水平平行金属导轨，导轨间矩形区域内存在竖直向下的匀强磁场．两导轨左侧间接有
的电阻，橡胶带上嵌有长为L、间距为d 的平行铜棒，每根铜棒的阻值均为
，磁场区中始
终仅有一根铜棒与导轨接触良好且垂直．健身者在橡胶带上跑步时带动橡胶带水平向右运动，当橡胶带以
匀速运动时，理想电压表示数为
,则（ ）
A．铜棒切割磁感线产生的电动势为
B．磁场的磁感应强度大小为
C．每根铜棒每次通过磁场区域通过R 的电荷量为
D．每根铜棒每次通过磁场区域克服安培力做的功为
【参考答案】．AD
【命题意图】本题考查电磁感应．
【解题思路】橡胶带以
匀速运动时，铜棒切割磁感线产生的电动势
,其
中
,解得
,A 正确，B 错误；每根铜棒每次通过磁场区所用时间
,则通过R 的电荷量大小
,C 错误；铜棒通过磁场时受到的安培
力的大小为
,每根铜棒每次通过磁场区时克服安培力做的功
,D 正确．
7. （2024 浙江宁波期末）磁悬浮原理如图甲所示，牵引原理如图乙所示（俯视图）。水平面内，边长为L
的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反、大小均为B。质量为m、总
5
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电阻为R 的矩形金属线框abcd 处于匀强磁场中，ab 边长为L。当匀强磁场沿直线向右以速度v 匀速运动时，
金属线框能达到的最大速度为
。已知线框运动时受到的阻力恒为f，则
为（ ）
A.
B.
C.
D.
【参考答案】A
【名师解析】
由于磁场以速度v 向右运动，当金属框稳定后以最大速度
向右运动，此时金属框相对于磁场的运动速度
大小为
，根据右手定则可以判断回路中产生的感应电动势E 等于ad、bc 边分别产生感应电动势之和，
即
根据欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流为
金属框的两条边ad 和bc 都受到安培力作用，
边长等于
说明ad 和bc 边处于的磁场方向一直相反，电
流方向也相反，根据左手定则可知它们所受安培力方向一致，故金属框受到的安培力大小为
当金属框速度最大时，安培力与摩擦力平衡，可得
方程联立解得
6
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故选A。
8. （2024 年2 月广东大联考）动能回收系统（KineticEnergyRecoverySystem）是新能源汽车时代一项重要
的技术，其主要原理是利用电磁制动回收动能以替代传统的刹车制动模式，其能源节省率高达37%。其原
理为，当放开油门进行轻制动时，汽车由于惯性会继续前行，此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈，
切割磁场并产生电流对电池进行供电。设汽车的质量为M，若把动能回收系统的发电机看成理想模型：线
圈匝数为N，面积为S，总电阻为r，且近似置于一磁感应强度为B 的匀强磁场中。若把整个电池组等效成
一外部电阻R，则：
（1）若汽车系统显示发电机组此时的转速为n，则此时能向外提供多少有效充电电压？
（2）某厂家研发部为了把能量利用达到最大化，想通过设计“磁回收”悬挂装置对汽车行驶过程中的微
小震动能量回收，实现行驶更平稳，更节能的目的。其装置设计视图如图甲、乙所示，其中，避震筒的直
径为D，震筒内有辐向磁场且匝数为n₁ 的线圈所处位置磁感应
强度均为
，线圈内阻及充电电路总电
阻为
，外力驱动线圈，使得线圈沿着轴线方向往复运动，其纵向震动速度图像如图丙所示，忽略所有的
摩擦。试写出此避震装置提供的电磁阻力随时间的表达式。
【参考答案】（1）
；（2）
【名师解析】
（1）由线圈转动产生的交变电流电动势最大值为
由题意得，电动势的有效值为
7
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由闭合电路欧姆定律，电池组获得的实际充电电压为
又因
联立解得
（2）电磁避震筒通过切割辐向磁场产生感应电流，其电动势表达式为
由题图可知，阻尼线圈的切割速度函数表达式为
线圈中的总电流
感应电流产生的安培力与运动方向相反且其大小为
联立解得
9. （2024 黑龙江六校联盟2 月联考）如图甲为某种电驱动和电磁刹车的装置原理图，匝数为n=10 匝，不
8
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计内阻的金属圆形线圈水平放置，圆半径为
，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应
强度B 随时间t 的变化关系为
，线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨电阻不计且足够长，
间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd 两根绝缘材料固定，相
邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，与导轨垂直且接触良好。导体棒连同固定材料总质量
m=4.48kg，每根导体棒的电阻为
，该“小车”在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.24v（N），v 为
小车运行的速率。（已知：几个电池相同时，并联后的总电动势等于单个电池的电动势，而总内阻等于各
个电池内阻的并联值）
（1）在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0=0.6T，闭合开关S，求：
①闭合S 瞬间bc 棒所受安培力的大小；
②该“小车”能达到的最大速度
；
（2）当“小车”以第（1）问中的最大速度
运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场立即
改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，相邻磁场区域间的距离为
2d，磁感应强度均为B1=3.0T，方向垂直轨道平面向下，且开关S 刚断开时bc 恰开始进入首个B1磁场区，
求“小车”减速向前运动的距离x 和减速过程中产生的总焦耳热Q。
【参考答案】（1）①
；②
；（2）
；
【名师解析】
（1）①根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为
由于金属圆形线圈电阻不计，则路端电压为电动势，闭合S 瞬间通过bc 棒的电流为
9
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bc 棒所受安培力的大小为
②导体棒切割磁场产生电动势为
当模拟小车速度达到最大速度
时，模拟小车所受安培力与摩擦阻力平衡，则有
解得
（2）根据图乙中的磁场分布可知在任意时刻只有一根导体棒处于磁场中，根据动量定理可得
又
，
联立可得
解得
由
，
所以始终有
10
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则有
又
联立解得
10．（2024 北京摸底）世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车，某研发团队想要探究其电磁刹
车的效果，在遥控小车底面安装N 匝正方形线框abcd，边长为L，线框总电阻为R。其平面与水平轨道平
行，小车总质量为m，其俯视图如图所示，小车到站需要减速时，在前方虚线PP’和QQ’之间设置一竖直向
上的匀强磁场，磁感应强为B。宽度为H，且H>L.若小车关闭引擎即将进入磁场前的速度为v0，在行驶过
程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。求：
（1）cd 边刚进入磁场时线框内感应电流的大小和方向：
（2）cd 边刚进入磁场时，小车的加速度大小：
（3）若小车完全进入磁场时速度为v0
2
，求在此过程中通过线圈的电荷量和线圈产生的焦耳热。
【参考答案】（1）I = NBl v0
R
，a→d→c→b→a；（2）N
2B
2l
2v0
mR
；（3）NB L
2
R
；3
8 mv0
2
【名师解析】（1）cd 边刚进入磁场时线框内感应电动势为E = NBLv0，感应电流的大小为I = E
R = NBLv0
R
根据右手定则可判断感应电流方向为a→d→c→b→a。
11
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（2）cd 边刚进入磁场时，小车的加速度大小为a，则有NBIL=ma，联立解得a= N
2B
2l
2v0
mR
（3）若小车完全进入磁场时，有E = N ΔΦ
Δt
，I = E
R
，q = I Δt，
联立解得q = N ΔΦ
R
，ΔΦ= B L
2
解得在此过程中通过线圈的电荷量为q = NB L
2
R
根据能量守恒定律有1
2 mv0
2=Q+ 1
2 m(
v0
2 )
2，
解得线圈产生的焦耳热为Q = 3
8 mv0
2
11. (2023 重庆四区期末)2023 年3 月31 日下午，我国自主研制的首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完
成悬浮运行。某学习小组受此启发，设计了如图甲所示的电磁驱动模型。两根平行长直金属导轨置于倾角
为30°的绝缘斜面上，导轨间距为L 且足够长，其上下两侧接有阻值为R 的电阻，质量为m 的导体棒垂直
跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上一矩形区域内存在着垂直平面向
下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的上端，当磁场以速度
沿导轨平
面匀速向上移动时，导体棒随之开始滑动。已知导体棒与轨道间有摩擦，且始终处于磁场中，重力加速度
大小为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）为了使导体棒能随磁场滑动，动摩擦因数μ 不能超过多少；
（2）若已知动摩擦因数为μ，导体棒最终的恒定速度
的大小；
（3）若
时磁场由静止开始沿导轨平面向上做匀加速直线运动；经过较短时间后，导体棒也做匀加速
直线运动，导体棒的加速度随时间变化的a—t 关系如图乙所示（图中
已知），已知动摩擦因数为μ，求
导体棒在时刻
的瞬时速度大小v。
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【参考答案】（1）
；（2）
；
（3）
【名师解析】
（1）为了使导体棒能随磁场滑动，则安培力必须大于导体棒重力沿斜面向下的分力与摩擦力之和，则有
根据闭合电路的欧姆定律有
联立解得
（2）导体棒最终速度恒定，即导体棒做匀速运动，根据平衡条件有
根据闭合电路的欧姆定律有
联立解得
（3）根据题意，由牛顿第二定律有
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设磁场的速度为
，而
导体棒要做匀加速直线运动，则可知
必然为常数，而速度差要为恒量，则可知磁场的加速度必然与
金属棒的加速度相同，又因为感应电动势
联立解得导体棒在时刻
的瞬时速度大小为
14
