第二章 第5节 涡流现象及其应用-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（粤教版2019）

物理 选择性必修 第二册 YJ 1 5 第五节 涡流现象及其应用 刷基础 2 1.[江苏南京2023高二下期末] 当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中 都会产生感应电流.如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以随时间变化的电流，铁 块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流.当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判 断正确的是( ) D A.线圈内部空间的磁感线方向竖直向下 B.从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向 C.为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来 D.为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来 题型1 涡流的应用及防止 3 解析 线圈内部的磁场由通过线圈的电流产生，根据安培定则可知，线圈内部的磁感线方向竖直 向上，故A错误；因为线圈中的电流正在减小，则线圈中电流产生的磁场减弱，根据楞次定律， 从上往下看，涡流的方向为逆时针方向，故B错误；由于产生的感应电动势的大小一定，而要减 小涡流，应增大铁块的电阻，根据电阻定律可知，可减小铁块的横截面积，故可以把铁块沿纵向 切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来，故C错误，D正确. 题型1 涡流的应用及防止 4 2.[广东广州二中2023模拟] （多选）金属探测器利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通 以大小与方向快速变化的电流，从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出 “涡流”（感应电流）.“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致探测器发出蜂鸣声而报警. 下列说法正确的是( ) BD A.欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物体上方不停地晃动 B.待检测物体内部产生“涡流”（感应电流）时，探测器可能静止在待检测物体上方 C.若待检测物体为塑料制品则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D.若待检测物体为塑料制品则不能报警，因为待检测物体中含有极少能够自由移动的带电粒子 题型1 涡流的应用及防止 5 解析 因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，故即使 探测器静止在待检测物体的上方，待检测物体中依然有感应电流产生，A错误，B正确；因为塑料 制品为绝缘体，导电性能极差，塑料制品内部含有极少可自由移动的电荷，使得待检测物体中感 应电流太小不能引起报警，检测区域中有磁通量变化，C错误，D正确. 题型1 涡流的应用及防止 6 3.[吉林2024高二上月考] 如图所示，在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈，并接有电 源，圆盘的四周固定有许多带负电的小球，将整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦， 当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是( ) A A.将逆时针转动（俯视） B.将顺时针转动（俯视） C.不会转动 D.先逆时针转再顺时针转（俯视） 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 7 解析 电源接通的瞬间，由安培定则可知，线圈内的磁场方向向上，线圈中的电流增大将产生增 强的磁场，根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生电场，根据楞次定律和安培定则可知，线圈 周围产生顺时针方向的电场（俯视），负电荷受到的电场力与电场方向相反，则带负电的小球会 受到逆时针方向的电场力（俯视），故圆盘将逆时针转动（俯视），A正确，B、C、D错误. 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 8 4.[云南师范大学附属中学2024高二上期末] 某车型的减震系统由两部分组成：一部分是机械弹簧 主减震系统；另一部分是电磁辅助减震系统.装置示意图如图所示，强磁体固定在汽车底盘上，阻 尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减震系统相连，在震动过程中强磁体可在线圈内上 下移动.则( ) C A.对调强磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果 B.增加线圈匝数，不影响安培力的大小 C.只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果 D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 9 解析 对调强磁体的磁极，震动过程线圈仍会产生感应电流，不影响减震效果，故A错误，C正确； 根据法拉第电磁感应定律 可知，增加线圈匝数，产生的感应电动势增大，线圈中电流增 大，电磁阻尼现象越明显，会影响安培力的大小，故B错误；震动过程中，线圈中磁通量的变化 情况会根据磁体的靠近或者远离而反复改变，由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故 D错误. 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 10 5 第五节 涡流现象及其应用 刷提升 11 1.[广东茂名一中2024开学联考] （多选）如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一 枚横截面直径略小于铜管内径、质量为 的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁 在铜管内下落的最大速度为，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，重力加速度为 . 强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正 确的是( ) 甲 乙 12 A.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发 现强磁铁做自由落体运动 B.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发 现强磁铁的下落会慢于自由落体运动 C.图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率等于 D.如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为 的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度为 √ √ √ 13 解析 若把空心铜管切开一条竖直狭缝，此时铜管内仍然会形成涡流，涡流的磁场对强磁铁有阻 碍作用，所以将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁的下落会慢于自由落体运动， A错误，B正确；题图甲中，强磁铁达到最大速度后做匀速运动，在匀速下落的过程中，可以认为 减少的重力势能全部转化为热量，则有，可得铜管的热功率 ，C正 确；由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度 成正比，且强磁铁周 围铜管的有效电阻是恒定的，可知任一时刻的热功率为，强磁铁上面粘一个质量为 的 绝缘橡胶块一起匀速下落时，有，可得 ，解得 ，D正确. 14 【关键点拨】解答本题需要明确强磁铁达到最大速度后做匀速运动，则在匀速下落的过程中，减 少的重力势能全部转化为热量，可得出铜管的热功率. 15 2.[广东广州2023高二下期末] 磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置 的原理图（从车后朝前看）如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时 铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该刹车装置的原理，下列判断错误的是( ) B A.过山车进入停车区时其动能转化成电能 B.把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 C.过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 D.过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 16 解析 过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨 道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，使过山车减 速，安培力做负功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故A、C、D正确；有机玻璃片 不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，不能达到相同的刹车效果， 故B错误.故B符合题意. 17 3.[广东部分学校2024高二上期末] （多选）“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、 化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源 时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料的瞬间产生大量小涡流，使铝箔自行快速发 热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说 法正确的是( ) CD A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C.封口过程中温度过高，可通过适当减小所通电流的频率来解决 D.该封口机适用于玻璃、塑料等材质的容器封口，但不适用于金属容器 18 解析 由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电， 故A、B错误；根据、 可知，减小内置线圈中所通电流的频率可以减小磁通量的 变化率，减小感应电动势 ，在相同时间内减少封口过程中产生的热量，即控制温度，故C正确； 封口材料应是金属类材料，但被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，可以是玻璃、塑料 等材质的容器，故D正确. 19 4.[江西十校联考2024高二下期中] 强风天气会给人们的出行带来 困难.某大厦上的电磁阻尼器出现了摆动，及时对大厦进行减震， 如图所示，下列说法正确的是( ) D A.风速越大，导体板中磁通量变化率越小 B.风速越大，导体板内产生的感应电动势越小 C.风速越大，导体板内产生的涡流越小 D.导体板内涡流对永磁铁的电磁阻力是该大厦减震的原因 20 解析 风速越大，永磁铁与可摆动质量块摆动越厉害，导体板中磁通量变化率越大，由电磁感应 定律可知，导体板中产生的感应电动势越大，产生的涡流也越大，A、B、C错误；根据楞次定律 可知，导体板内的涡流与永磁铁间的电磁阻力，是该大厦减震的原因，D正确. 21 $$