第2章 3. 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练习（人教版2019）

第二册 （人教版）高中物理选择性必修 a 到 b ； 由右侧电路及图乙可以判断， 0～2 s 内 cd 中电流 为由 c 到 d ， 跟 ab 中电流同向， 因此 ab 、 cd 相互吸引， 故 A 错误， B 正确； 2～4 s 内 cd 中电流为由 d 到 c ， 跟 ab 中电流反向， 因此 ab 、 cd 相互排斥， 故 C 、 D 错误。 8. D 【解析】 根据法拉第电磁感应定律我们知道感 应电动势与磁通量的变化率成正比， 即 E=N Δ椎 Δt 。 结合 数学知识我们知道： 穿过闭合回路的磁通量 椎 随时间 t 变化的图像的斜率 k= Δ椎 Δt 。 图 ① 中磁通量 椎 不变， 无 感应电动势， 故 A 错误； 图 ② 中磁通量 椎 随时间 t 均匀 增大， 图像的斜率 k 不变， 也就是说产生的感应电动势 不变， 故 B 错误； 图 ③ 中回路在 0～t 1 时间内磁通量 椎 随时间 t 变化的图像的斜率为 k 1 ， 在 t 1 ～t 2 时间内磁通量 椎 随时间 t 变化的图像的斜率为 k 2 ， 从图像中发现： k 1 大于 k 2 的绝对值， 所以在 0～t 1 时间内产生的感应电动势 大于在 t 1 ～t 2 时间内产生的感应电动势， 故 C 错误； 图 ④ 中磁通量 椎 随时间 t 变化的图像的斜率先变小后变大， 所以感应电动势先变小后变大， 故 D 正确。 9. D 【解析】 当磁铁 N 极向下运动时， 导致向下穿 过线圈的磁通量变大， 由楞次定律可得， 感应磁场方向 与原来磁场方向相反， 再由安培定则可得感应电流方向 沿线圈盘旋而下， 由于线圈相当于电源， 则流过 R 的电 流方向是从 b 到 a ， 对电容器充电下极板带正电。 10. C 【解析】 由图可知， 0~t 2 内， 线圈中磁通量的 变化率相同， 故 0~t 2 时间内电流的方向相同， 由楞次定 律可知， 电路中电流方向为顺时针， 即电流为 adcba 方 向， 故 A 错误， C 正确； 从 0~t 1 时间内， 线圈中磁通量 的变化率相同， 感应电动势恒定不变， 电路中电流大小 也恒定不变， 故 B 错误； 从 0~t 2 时间内， 磁场的变化率 不变， 则电路中电流大小恒定不变， 故由 F=BIl 可知， F 与 B 成正比， 即先减小后增大， 故 D 错误。 11. （ 1 ） 4 V （ 2 ） 0.4 A ， 逆时针方向 （ 3 ） 2.4 V 【解析】 （ 1 ） 根据法拉第电磁感应定律， 则有 E=N ΔB · S Δt =100×0.2×0.2 V=4 V 。 （ 2 ） 根据楞次定律， 垂直向里的磁通量增加， 则电 流方向是逆时针方向； 依据闭合电路欧姆定律， 则有 I= E R 1 +R 2 = 4 4+6 A=0.4 A 。 （ 3 ） 根据欧姆定律， 则有 U ab =IR=0.4×6 V=2.4 V 。 3.涡流、 电磁阻尼和电磁驱动 基础练习 1. A 【解析】 电磁炉是利用涡流现象工作的， 故 A 正确。 2. A 【解析】 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率 有关， 故 A 正确； 直流电不能产生变化的磁场， 在锅体 中不能产生感应电流， 电磁炉不能使用直流电， 故 B 错 误； 锅体只能用铁磁性导体材料， 不能使用绝缘材料制 作锅体， 故 C 错误； 电磁炉的上表面如果用金属材料制 成， 使用电磁炉时， 上表面材料发生电磁感应要损失电 能， 电磁炉上表面要用绝缘材料制作， 故 D 错误。 3. C 【解析】 当探测器中通以交变电流线圈靠近金 属物时， 线圈在空间产生交变的磁场， 金属物品横截面 的磁通量发生变化， 会产生感应电流， 故探测器采用了 电磁感应原理中的涡流的原理； 变压器采用了电磁互感 原理， 要防止涡流， 故 A 错误； 日光灯的镇流器采用的 是线圈的自感现象， 与涡流无关， 故 B 错误； 电磁炉 中， 将炉子中的线圈通以交变电流， 线圈将产生变化的 磁场， 该磁场穿过铁质锅时， 在锅底的部分将产生涡 流， 所以电磁炉的原理与金属探测器工作原理相似， 故 C 正确； 直流电动机是通电导体在磁场中受力， 与涡流 无关， 故 D 错误。 4. D 【解析】 只要能够产生感应电流， 都能对磁铁 的运动产生阻碍作用， A 、 B 、 C 错误； 若圆环的材料为 非金属材料， 不能产生感应电流， 无法对磁铁产生阻碍 作用， 故 D 正确。 提升练习 5. C 【解析】 金属探测器只能探测金属， 不能用于 食品生产， 防止细小的砂石颗粒混入食品中， 故 A 错 误； 金属探测器探测金属时， 被测金属中感应出涡流， 故 B 错误， C 正确； 探测过程中工作时金属探测器应与 被测物体相对运动， 相对静止时无法得出探测效果， 故 D 错误。 6. ACD 【解析】 用来冶炼金属的真空冶炼炉， 炉外 有线圈， 线圈中通入高频交变电流， 炉内的金属中产生 涡流， 涡流产生的热量使金属熔化， 所以 A 正确； 家用 电磁炉锅体中的涡流是由交变电流产生的变化的磁场而 引起的， 不是由恒定的磁场引起的， 故 B 错误； 阻尼摆 的铝片以一定速度掠过磁场时切割磁感线产生涡流， 涡 24 参考答案与解析 流在磁场中所受合力方向与摆动方向相反， 从而阻碍其 运动， 故 C 正确； 用绝缘的硅钢片做铁芯， 是为了减小 涡流， 减小能量损失， 故 D 正确。 7. AD 【解析】 电磁炉是利用电磁感应加热原理制 成的电气烹饪器具。 由高频感应加热线圈 （即励磁线 圈）、 高频电力转换装置、 控制器及铁磁材料锅底炊具 等部分组成。 使用时， 加热线圈中通入交变电流， 线圈 周围便产生一交变磁场， 交变磁场的磁力线大部分通过 金属锅体， 在锅底中产生大量涡流， 从而产生烹饪所需 的热。 所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部， 而不能用 陶瓷材料， 产生的热量可通过面板加热， 故面板可采用 陶瓷材料， A 、 D 正确， B 、 C 错误。 8. ABC 【解析】 根据楞次定律得知： 感应电流的磁 场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 故涡流的 磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化， 故 A 正确； 感 应电流的频率与原电流的频率是相同的， 涡流的频率等 于通入线圈的交流电频率， 故 B 正确； 因为线圈交流电 是周期变化的， 故在工件中引起的交流电也是周期性变 化的， 可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作 用力， 故 C 正确； 电磁感应只能发生在金属物体上， 故 待测工件只能是金属制品， 故 D 错误。 * 9. C 【解析】 当金属片上下运动， 由于穿过金属片 的磁通量发生变化， 因此金属片中产生感应电流， 故 A 错误； 当金属片上下运动时， 金属片中会产生方向变化 的涡流， 涡流的方向与金属片的运动方向有关， 故 B 错 误； 当金属片向上运动时， 根据 “来拒去留” 原则， 金 属片受到向下的磁场力， 故 C 正确； 当天平静止时， 磁 场力消失， 不会导致物体质量测量值偏小， 故 D 错误。 4.互感和自感 基础练习 1. BD 【解析】 当通过导体的电流减小时， 导体会 产生阻碍原电流减小的感应电流， 所以方向相同， 在自 感系数一定的条件下， 通过导体的电流变化越快， 则产 生的自感电动势越大， 所以 B 、 D 正确。 2. A 【解析】 自感系数与线圈的匝数、 单位长度上 线圈的匝数、 横截面积及有无铁芯有关； 电感是自感系 数的简称； 自感系数是由线圈自身性质决定的， 与自感 电动势无关， A 错误。 3. C 【解析】 闭合开关 S 时， 由于通过线圈 L 的电 流逐渐变大， 因而在线圈中产生自感电动势阻碍电流的 增加， 则回路的电流会慢慢增大， 则灯泡会逐渐变亮， A 错误； 开关 S 闭合一段时间后再断开， 回路立即断 开， 则灯泡立即熄灭， B 错误； 开关 S 闭合一段时间后 再断开的瞬间， 在线圈 L 中会产生与原来电流方向相同 的自感电动势， 线圈相当于电源， 则 b 点电势高于 a 点 电势， C 正确， D 错误。 4. B 【解析】 闭合开关 S ， 自感线圈产生自感电动 势， 阻碍通过 L 1 的电流增大， 灯 L 1 逐渐变亮， 闭合开 关， 通过 L 2 的电流立即稳定， L 2 立刻变亮， 故 A 错误， B 正确； 闭合开关 S 稳定后， 流过线圈的电流不变， 线 圈 L 没有自感电动势， 故 C 错误； 闭合开关 S 稳定后， 打开开关 S ， 穿过线圈 L 的电流发生变化， L 产生自感 电动势， 故 D 错误。 5. AD 【解析】 开关 S 闭合时， 电感 L 1 中电流等于 两倍 L 2 的电流， 断开开关 S 的瞬间， 由于自感作用， 两 个电感线圈相当于两个电源， 与三个灯泡构成闭合回 路， 通过 b 、 c 的电流都通过 a ， 故 a 先变亮， 然后逐渐 变暗， 故 A 正确； b 、 c 灯泡由电流 I 逐渐减小， B 、 C 错误， D 正确。 6. A 【解析】 开关闭合到电路中电流稳定的时间内， A 灯立刻亮， 由于线圈中产生感应电动势的阻碍作用， B 灯逐渐变亮， 当线圈电流阻碍较小后 A 灯逐渐变暗， 当线圈对电流没有阻碍时， 两灯泡亮度稳定， 故 A 正 确， B 错误； 开关处于闭合状态， 在断开瞬间， 线圈提 供瞬间电压给两灯泡供电， 由于两灯泡完全一样， 所以 不会出现电流比之前还大的现象， 因此 A 灯不会闪亮一 下， 只会一同慢慢熄灭， 故 C 错误； 开关断开瞬间， 线 圈相当于电源， 电流方向仍不变， 所以电流自右向左通 过 A 灯， 故 D 错误。 7. BD 【解析】 两线圈绕的方向相反， 线圈产生的 磁场方向相反。 螺旋管内磁场和穿过螺旋管的磁通量都 不发生变化， 回路中一定没有自感电动势产生， B 、 D 正确。 8. B 【解析】 电路稳定后断开， 通过灯泡这一支路 的电流立即消失， 由于电感线圈对电流的变化有阻碍作 用， 会阻碍其减小， 所以通过 G 1 的电流逐渐减小， 缓 慢回到零点； 通过电感线圈的电流也通过灯泡， 所以含 有灯泡的支路的电流从 Q 流向 P ， 使 G 2 立即左偏， 偏 后缓慢回到零点， 故 B 正确， A 、 C 、 D 错误。 25 第二章 电 磁 感 应 练 知识点 涡流与电磁阻尼 1. 下列用电器属于涡流现象应用的是 （ ） A. 电磁炉 B. 电视机 C. 电冰箱 D. 电吹风 2. 电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流， 使锅体发热从而加热食物。 下列相关的说 法中正确的是 （ ） A. 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率 有关 B. 电磁炉中通入电压足够高的直流电也 能正常工作 C. 金属或环保绝缘材料制成的锅体都可 以利用电磁炉来烹饪食物 D. 电磁炉的上表面一般都用金属材料制 成， 以加快热传递减少热损耗 3. 机场的安检人员用手持金属探测器检查乘 客时， 探测线圈内通有交变电流， 能产生 迅速变化的磁场。 当探测线圈靠近金属物 体时， 这个磁场能在金属物体内部能产生 涡电流， 涡电流又会产生磁场， 倒过来影 响原来的磁场。 如果能检测出这种变化， 就可以判定探测线圈下面有金属物体了。 以下用电器与金属探测器工作原理相 似——利用涡流的是 （ ） 4. 物理课上， 老师做了一个 “电 磁阻尼” 实验： 如图所示， 弹 簧上端固定， 下端悬挂一个磁 铁， 将磁铁托起到某一高度后 放开， 磁铁能上下振动较长时 间才停下来； 如果在磁铁下方 放一个固定的铝质圆环， 使磁极上下振动 时穿过它， 磁铁就会很快地停下来。 某同 学另找器材再探究此实验。 他安装好器 材， 经反复实验后发现： 磁铁下方放置圆 环， 并没有对磁铁的振动产生影响， 对比 老师演示的实验， 其原因可能是 （ ） A. 弹簧的劲度系数太小 B. 磁铁的质量太小 C. 磁铁的磁性太强 D. 圆环的材料与老师用的不同 3.涡流、 电磁阻尼和电磁驱动 基 础 练 习 A. 变压器 B. 日光灯 灯管 起动器 镇流器 C. 电磁炉 D. 直流电动机 铁质锅 线圈 面板 磁力线 a b S N S N 第 4 题图 49 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 5. 金属探测器已经广泛应用于安检场所， 关 于金属探测器的论述正确的是 （ ） A. 金属探测器可用于食品生产， 防止细 小的砂石颗粒混入食品中 B. 金属探测器探测地雷时， 探测器的线 圈中产生涡流 C. 金属探测器探测金属时， 被测金属中 感应出涡流 D. 探测过程中金属探测器与被测物体相 对静止与相对运动探测效果相同 6. （多选） 关于涡流， 下列说法正确的是 （ ） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的 装置 B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁 场产生的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其 运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠 成能减小涡流 7. （多选 ） 电磁 炉采用感应电 流 （涡流） 的 加热原理， 是 通过电子线路 产生交变磁场 ， 把铁锅放在炉面上时 ， 在铁锅底部产生交变的电流。 它具有升 温快、 效率高、 体积小、 安全性好等优 点 。 下列关于电磁炉的说法正确的是 （ ） A. 电磁炉面板可采用陶瓷材料， 发热部 分为铁锅底部 B. 电磁炉面板可采用金属材料， 通过面 板发热加热锅内食品 C. 电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食 品加热 D. 可以通过改变电子线路的频率来改变 电磁炉的功率 8. （多选） 涡流检测是工业 上无损检测的方法之一。 如图所示， 线圈中通以 一定频率的正弦交流电， 靠近待测工件时， 工件 内会产生涡流， 同时线圈中的电流受涡 流影响也会发生变化。 下列说法正确的 是 （ ） A. 涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通 量的变化 B. 涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C. 通电线圈和待测工件间存在周期性变 化的作用力 D. 待测工件可以是塑料或橡胶制品 * 9. 如图所示为实验室所用的某种灵敏天平， 安装在天平臂一端 （图中的右端） 的金 属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间， 该 提 升 练 习 冶炼炉 电磁炉 阻尼摆 硅钢片 第 6 题图 第 7 题图 锅体 线圈 面板 磁力线 涡流 第 8 题图 待测工件 ~ 50 第二章 电 磁 感 应 练 装置有利于振动的天平臂迅速平静下来， 现因物体放置在秤上引起天平臂的摆动 带动金属片上下运动， 则以下说法正确 的是 （ ） A． 当金属片上下运动， 由于穿过金属片 的磁通量没有发生变化， 因此金属片 中没有感应电流 B． 当金属片上下运动时， 金属片中会产 生逆时针方向的涡流 C． 当金属片向上运动时， 金属片受到向 下的磁场力 D． 由于金属片在上下运动， 受到的磁场 力总是阻碍金属片的运动， 使其机械 能转化为内能， 导致物体质量测量值 偏小 金属片 N 极 S 极 第 9 题图 51