第二章 第五节 涡流现象及其应用-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理选择性必修2同步课件(粤教版)

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.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,根据楞次定律和安培定则可 知,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.［广东惠州2025高二上调研］电磁炉（或电磁灶）是家家户 户常见的电器，如图所示.关于电磁炉，以下说法中正确的是 ( ) B A.烹调锅换成陶瓷的也可以正常加热食物 B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使铁质锅底迅速升温， 进而对锅内食物加热的 C.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 题型1 涡流的应用及防止 5 解析 由题意知,电磁炉的原理是利用涡流加热的,交变电流通过线圈产生变化的磁场,在铁质锅底 部产生涡流,锅被加热,从而加热锅内食物,故烹调锅换成陶瓷的不可以正常加热食物,A、C错误,B正 确；电磁炉工作依靠变化的磁场传递能量,在锅和电磁炉中间放一纸板,仍然能产生涡流,电磁炉依 然能起到加热的作用,D错误. 题型1 涡流的应用及防止 6 关键点拨 涡流的产生：导体内磁通量变化 感应电动势 感应电流 题型1 涡流的应用及防止 7 3.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 8 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 9 4.［山东淄博2024高二下期末］如图甲所示为某市科技馆的“磁阻尼摆”，支架中间设置永磁体 构成的磁场，磁场中分别悬挂着由铝片和塑料片制成的摆，其示意图如图乙所示，将铝摆拉到某 一位置由静止释放，发现铝摆很快就停下来.下列说法正确的是( ) B 甲 乙 A.同样条件下，用塑料摆做实验比用铝摆能够更快停下来 B.铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来 C.塑料摆摆动过程中，摆片中也会产生涡流 D.若所加磁场反向，铝摆摆片将受到安培力的驱动，摆动加快 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 10 解析 将铝摆拉到某一位置由静止释放,发现铝摆很快就停下来是因为电磁阻尼的作用,原理为铝摆 摆动过程中,摆片中产生涡流,受到阻碍其运动的安培力作用,使之很快停下来,塑料摆摆动过程中,由 于塑料不是导体,不能产生涡流,所以用塑料摆做实验不会比用铝摆能够更快停下来,B正确,A、C错 误；所加磁场反向,仍存在电磁阻尼现象,铝摆摆片仍然受到阻碍其运动的安培力作用,会很快停下 来,D错误. 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 11 关键点拨 电磁阻尼：当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的运动. 题型2 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 12 5 第五节 涡流现象及其应用 刷提升 13 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 14 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 √ √ √ 15 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. 16 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. 17 2.［广东广州2024高二上期末］如图是高速列车上使用的电磁制动装置示意图.与传统的制动方式 相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损.电磁制动的原理是当金属圆 盘 在磁场中运动时，会产生涡流，使圆盘受到阻碍运动的制动力.下列说法正确的是( ) C A.制动过程中，圆盘不会产生热量 B.制动力的大小与圆盘运动的速度无关 C.换用更强的磁场，制动效果更好 D.如果改变磁场的方向，可以使圆盘获得促进它运动的动力 18 解析 制动过程中,当金属圆盘 在磁场中运动时,会产生涡流,电流流过电阻时会产生热量,A错误； 圆盘运动的速度越大,磁通量变化越快,产生的感应电流越大,制动器对圆盘的制动力越大,故制动力 的大小与圆盘运动的速度有关,B错误；换用更强的磁场,圆盘在磁场中运动时产生的感应电流更大, 受到的安培阻力更大,则制动效果更好,C正确；如果改变磁场的方向,产生的涡流方向也相反,由左 手定则可知,安培力方向不变,故圆盘还是受到阻碍运动的制动力,D错误. 19 一题多解 D选项,也可以根据楞次定律,“来拒去留”,得出圆盘受到的是阻力. 20 3.［天津河西区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 21 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. 22 4.［广东部分学校2025高二上联考］如图所示是“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”.这款阻尼器由 我国自主研发，重达1 000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块由于惯性产生反向摆 动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板正对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减 摆，其简化示意图如图所示.下列关于该阻尼器的说法正确的是( ) D A.质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响 B.阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 C.大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的振动频率小于大厦的摇晃频率 D.地板随大厦摇晃时，在地板内产生涡流，使大厦摇晃的机械能最终转化为热能 23 解析 在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板正对,大厦震动时,地板由于电磁感应产生涡流,从 而使大厦减振减摆,则该阻尼器为电磁阻尼器,故只有下方地板是导体时,才会起作用,A错误；大厦 受到风力作用摇晃时,阻尼器做受迫振动,阻尼器质量块的振动频率等于大厦的摇晃频率,B、C错误； 地板随大厦摆动时,在地板内产生涡流,地板导体内有电阻,使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐 渐耗散掉,符合电磁阻尼原理,D正确. 24 $$