第二章 第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理选择性必修2同步课件(教科版)

物理 选择性必修 第二册 JK 1 3 第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 刷基础 2 1.［重庆八中2024高二下入学考］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 教材变式 本题目由教材P43观察思考演变而来. 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.［四川成都2024高二下月考］安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈， 右边门框中有一接收线圈.若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向 （左视图）均匀增大的电流，则（判断电流方向均从左向右观察）( ) A A.有金属片通过时，金属片中会感应出涡流 B.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向可能改变 C.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向为顺时针 D.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流可能逐渐减小 题型1 涡流的应用及防止 8 解析 通电线圈中的电流均匀增大，则产生的磁场均匀增大，有金属片通过时，穿过金属片的磁 通量发生变化，金属片中会感应出涡流，A正确；金属片中涡流的磁场与通电线圈中产生的磁场 方向相反，虽然会对接收线圈中磁通量的增大有一定的阻碍作用，但不能阻止接收线圈中磁通量 增大，所以接收线圈中的感应电流的方向不会改变，B错误；无金属片通过时，接收线圈中的磁 通量由左向右均匀增大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向为逆时针，根据法拉第 电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电动势不变，感应电流不变，C、D错误. 题型1 涡流的应用及防止 9 4.［河南郑州2025高二上期末］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 题型2 电磁阻尼和电磁制动 10 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. 题型2 电磁阻尼和电磁制动 11 5.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，圆盘( ) 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3 电磁驱动 12 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3 电磁驱动 13 3 第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 刷提升 14 1.［福建泉州2025期中］（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 15 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 √ √ √ 16 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. 17 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. 18 2.［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 19 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. 20 3.［安徽皖北县中联盟2024高二下联考］如图1，取两个完全相同的金属铝球、，将 球切割为 两个半球，并用绝缘材料粘合到一起，忽略粘合剂的质量和厚度.如图2，一通电长直导线竖直放 置，先后将、球以相同的初速度从离地面足够高的同一点水平抛出，球、 落地速度大小分别 为、，离抛出点的水平距离分别为、，运动时间分别为、，产生的热量分别为 、 ，不计空气阻力，两球运动轨迹与导线处于同一竖直平面.下列选项正确的是( ) C 图1 图2 A. B. C. D. 21 解析 长直导线产生的磁场中,与长直导线相同距离处的磁感应强度大小相等,距离越远,磁感应强 度越弱,两金属球在运动的过程中磁通量均发生变化，产生涡流,受到水平方向的电磁阻力,竖直方 向只受重力,下落时间相等,故C正确；由于抛出点离地足够高,落地前水平分速度会减为零,只有竖 直分速度,故,故A错误； 球被切割成两部分,相同情况下涡流较小,电磁阻力较小,两球落地 时水平速度均已经减为零,运动时间相同,故 ,故B错误；两球初、末速度均相同,重力做功相 同,所以下落过程产生的热量也相同,故D错误. 22 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 23 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. 24 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. 25 $$