2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【重难点手册】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步练习册（人教版）浙江专用

第3节 涡流、电夜 ●基础过关练 测试时间：10分钟 1.关于课本中出现的如下几幅图片，下列解释正 确的是( 接高频交 流电源 真空冶炼炉 用电磁炉加热食物 用硅钢片做变压器的铁芯 探雷 A.真空冶炼炉利用线圈产生的热量使金属 熔化 B.为了增强电磁炉线圈产生的磁场，可以用铁 质材料制作与金属锅接触的电磁炉面板 C.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整 块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流 D.使用探雷器时必须不断地移动，当探雷器静 止在地雷上方时，将无法报警 2.（2025·浙江温州二模)桌面上放置一U形磁 铁，用能绕端点转动的绝缘轻杆悬挂一半径为 r、厚度为d的铝制薄圆盘，圆盘的平衡位置恰 好位于两磁极之间，如图甲所示.若将圆盘拉 离平衡位置一个固定角度后由静止释放（如图 乙所示)，圆盘在竖直平面内来回摆动（圆盘面 始终与磁场垂直)，经t1时间停下；若仅将圆盘 厚度改变为2d,重复以上实验，圆盘经t2时间 停下；若保持圆盘半径r和厚度d不变，仅将 材料替换成电阻率和密度都更大的铅，重复以 上实验，圆盘经t3时间停下.不计转轴和空气 的阻力，则观察到的现象是(. A.t2明显大于t1 B.t2明显小于t1 第二章 电磁感应么出 兹阻尼和电磁驱动 C.t3明显大于t1 D.t3与t1几乎相等 甲 e 3.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，研究 人员在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干 对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振 动，如图所示.无扰动时，按下列四种方案对紫 铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上 下及左右振动的衰减最有效的方案是( ) STM扫描头 可加磁场区 底盘 紫铜薄板 。· i×X×刘 x××1 。。”I A B XXX 5 Xx iX X XI 区文啊 C D 4.高达632米的上海中心大厦，在工程师的巧妙 设计下，它能抵挡15级大风，位于第126层的 “电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作 用.这款阻尼器由我国自主研发，重达1000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(）. 27 重难点手册高中物理选择性必修第二册口 吊索 大厦 ,质量块 888 永磁体 地板 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 5.(2025·浙江湖州中学月考)（多选）一根上端 固定的弹簧，其下端挂一条形磁铁，磁铁在上 下振动，由于空气阻力很小，磁铁的振动幅度 几乎保持不变.如图所示，若在磁铁振动过程 中把一导电线圈靠近磁铁下方，则关于磁铁上 下振动的幅度，下列说法中正确的是(). ti6i66e A.S闭合时磁铁的振动幅度迅速减小，S断开 时磁铁的振动幅度几乎不变 B.S闭合时磁铁的振动幅度迅速增大，S断开 时磁铁的振动幅度几乎不变 C.S闭合或断开，磁铁的振动幅度变化相同 D.S闭合，磁铁上下振动时会有机械能转化成 电能 乃综合提能练 测试时间：25分钟 6.图甲为磁电式电流表的结构图，图乙为极靴和 铁质圆柱间的磁场分布图，线圈a、b两边通以 图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度 28 (浙江专用) 大小相等.则下列选项正确的是( 螺旋弹簧 软铁 线圈 极靴 甲 乙 A.电流表中的磁场是匀强磁场 B.用来做线圈骨架的铝框可以帮助指针快速 稳定地停下来，从而方便读数 C.线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感 线平行，所以线圈不受安培力 D.运输时要用导线把电流表两接线柱连在一 起，若适当换成更弱的磁场可更好地减缓表 针的摆动幅度 7.(2025·浙江乐清知临中学期中)如图所示为 某品牌汽车的减振系统装置示意图，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振系统相连，在振动过 程中磁体可在线圈内上下移动.则( 底盘 强磁体拿 弹 轮轴 A.对调磁体的磁极，电磁减振系统就起不到减 振作用 B.增加线圈匝数，不影响安培力的大小 C,只要产生振动，电磁减振系统就能起到减振 作用 D.振动过程中，线圈中有感应电流，且感应电 流方向不变 8.某学习小组的同学用如图所示装置进行了三 个实验.图甲是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁 场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆 心和边缘与外面电阻R相连.图乙是阿拉果圆 盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴无 摩擦转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一 枚可以自由旋转的磁针.图丙是费曼圆盘，一块 水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴 无摩擦转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的 边缘固定着若干带负电的金属小球，则( ). 铜圆盘(> A.法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不 变，无感应电流通过R B.阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同 向转动；反之，转动小磁针，圆盘不动 C.费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会 顺时针（俯视）转动 D.法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的 表现 9.一辆货车将若干电流表（如图1）运往宁波某中 学（图2为电流表内部结构），为了防止在运送 过程中电流表指针的晃动，现用导线将两个接 线柱连接起来，为使效果最佳，应该( G 3A 0.6A 图1 图2 A.连接接线柱“一”与接线柱“0.6” B.连接接线柱“一”与接线柱“3” 第二章 电磁感应么超 C.连接接线柱“0.6”与接线柱“3” D.把接线柱“0.6”接地 10.(多选)如图所示是目前被广泛采用的两种电 机的简化原理示意图，它们的相同点是利用 作为定子的三组电磁铁交替产生磁场，实现 电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转 动的效果，以驱动转子运动；不同点是甲电机 的转子是一个永磁铁，乙电机的转子是绕有 闭合线圈的软铁.通过电磁驱动使转子转动， 可以为电动汽车提供动力.假定两种电机的 每组电磁铁中电流的变化周期和有效值均相 同，下列说法正确的是( 定子 转子 转轴 甲 A.电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电 磁铁激发磁场的转速相同 B.电机稳定工作时，乙转子的转动方向也为 顺时针 C.电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接 近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力 就越大 D.刹车（停止供电）时，转子由于仍在旋转，甲 电机可以通过反向发电从而回收动能，而 乙电机不可以 11.（多选)科学家设计了一种电磁阻尼缓冲装置 用于月球探测器在月面实现软着陆，其原理 如图所示.该装置的主要部件有两部分：①由 高强绝缘材料制成的缓冲滑块K,其边缘绕 有闭合的矩形线圈abcd;②包括绝缘光滑缓 冲轨道等部件的探测器主体.探测器主体能 产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁 场.当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运 29 重难点手册高中物理选择性必修第二册 动，探测器主体继续下降，磁场下移，致使探 测器主体减速缓冲，则在缓冲过程中(). 探测器 主体 MI××× 绝缘光 ××× 滑轨道 N Q 滑块K K ·线圈 7 A.磁场对线圈ab段的作用力向上 B.线圈ab段中电流方向由b到a C.探测器主体的机械能减少量等于线圈中产 生的焦耳热 D.探测器主体的重力势能减少量等于线圈中 产生的焦耳热 12.(2025·浙江舟山中学月考)现代科学研究中 常要用到高速电子，电子感应加速器就是利 用感生电场使电子加速的设备.如图所示，上 面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下 面为磁极之间真空室的俯视图.若从上往下 看，电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运 动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子 加速.则下列判断正确的是( ). 真空室 电子 轨道 靶 电子枪 A.真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B.通入电磁体线圈的电流在增强 C.电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电 场力 30 (浙江专用) C培优突破练 测试时间：10分钟 13.(2025·浙江杭州二中阶段练习)利用电磁感 应加速物体除了有类似电磁弹射的方式外， 还有一种利用感生电场加速带电物体的方 式，其原理如图甲所示.一个用光滑绝缘细圆 管绕成的圆环固定在水平面上，圆环半径为 R.一个质量为m、电荷量为十q的小球（可视 为质点)静止在细圆管中.垂直于圆环平面、 以圆环外侧为边界的圆柱形区域内存在竖直 方向上的匀强磁场，其磁感应强度大小随时 间的变化规律如图乙所示，竖直向上为正.已 知变化的磁场在细圆管处产生环形感生电场 (稳定的感生电场可类比静电场).细圆管半 径大于小球半径且远小于圆环半径R.求： (1)在0~2t。时间内，绕圆环一圈产生的感应 电动势大小； (2)在0~2t。时间内，细圆管内产生的感生电 场的大小及方向（俯视）； (3)在0~2t。期间，小球转动的圈数； (4)当t=1.5t。时，求小球对管壁的作用力 大小 B B B.为1弹=mg2-t,)12mr2BA1-A2) R 第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1.C【解析】真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量 使金属熔化，A错误；用铁质材料制作与金属锅接触的 电磁炉面板，则磁场会在面板表面产生大量的热量，存 在很大的安全隐患，B错误；用互相绝缘的硅钢片叠成 的铁芯来代替整块硅钢铁芯，可以减小变压器铁芯中 的涡流，C正确；探雷器的探头可以辐射电磁场，当探 头靠近有金属部件的地雷时，会产生涡流，从而引发报 警，D错误.故选C 2.C【解析】]根据R=p5,若仅将圆盘厚度改为21，则 电阻减小，相同条件下，圆盘产生的电流变大，圆盘受 到的安培力变大，但是圆盘质量也变大，阻碍作用不好 判断，考虑两个一模一样的圆盘从同一高度单独释放 到停下所用时间相同，那么两个圆盘并排贴在一起（相 当于厚度加倍)从同一高度单独释放到停下所用时间 应该不变，即t1与t2几乎相等，故A、B错误；结合以 上分析，仅将材料替换成电阻率和密度都更大的铅，电 阻变大，相同条件下，圆盘产生的电流变小，圆盘受到 的安培力变小，同时圆盘质量变大，阻碍作用变小，则 圆盘停下来所用时间变长，即t3明显大于t1,故C正 确，D错误.故选C 3.A【解析】该装置利用的原理是电磁阻尼.薄板出现 扰动时，穿过薄板表面的磁通量如果发生变化，就会产 生感应电流，薄板就会受到安培力作用，安培力总是阻 碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来.薄板 上、下、左、右运动时，磁通量都会发生变化，都会产生 感应电流，所以都会受到安培力作用而很快停下来，故 A正确；薄板只有向左运动时，磁通量才会发生变化， 才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下 来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生感应电流， 故B错误；薄板只有向左运动较大距离时，磁通量才会 发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而 很快停下来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生 感应电流，故C错误；薄板只有向左、向右运动时，磁通 量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力 作用而很快停下来，而向上、向下运动时，则不会产生 感应电流，故D错误.故选A. 鲸习册参考答案与解析超 4.D【解析】在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板 相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆， 可知该阻尼器为电磁阻尼，只有下方地板是导体时，才 会起作用，故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，故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，故D正 确.故选D. 5.AD【解析】条形磁铁上下振动时穿过下面线圈的磁 通量不断变化，S闭合时，下面线圈中产生感应电流， 电路消耗电能，由能量守恒定律可知，系统机械能减 少，振幅减小；S断开时，下面线圈中不产生感应电流， 电路不消耗电能，由能量守恒定律可知，系统的机械能 不变，振幅不变.根据以上分析可知，A、D正确，B、C错 误.故选A、D. 6.B【解析】磁电式电表内部并非匀强磁场，而是成近似 “径向”分布，故A错误；铝框在磁场中转动会产生感应 电流，形成电磁阻尼，从而使指针迅速稳定下来，方便 读数，故B正确；虽然线圈平面与磁感线平行，但是两 边的感应电流方向基本与磁场方向垂直，线圈始终受到 安培力作用，故C错误；运输时短接接线柱是为防止指 针振动过大，若磁场变得更弱，涡流减小，电磁阻尼作 用反而减弱，不利于减小指针摆动，故D错误.故选B. 7.C【解析】对调磁体的磁极，振动过程中线圈仍会产生 感应电流，不影响减振效果，故A错误，C正确；根据法 拉第电磁感应定律E=N,线圈匝数越多，产生的 感应电动势越大，线圈电流越大，电磁阻尼现象越明 显，会影响安培力的大小，故B错误；振动过程中，线圈 中磁通量的变化情况会根据磁体的靠近或者远离而不 同，由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故 D错误.故选C. 8.C【解析】圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割 磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故有感 应电流流过R,故A错误；阿拉果圆盘实验中，转动圆 盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另一 个物体也会跟着转动，故B错误；开关闭合瞬间，圆盘 受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据 电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到 17 重难点手册高中物理选择性必修第二册风 的电场力与电场方向相反，则有沿顺时针方向的电场 力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C正确；如果磁场相 对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使 导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种 作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为 电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误.故选C 9.A【解析】电流表晃动使线圈产生感应电动势，根据 电流表内部结构可知，当用导线连接接线柱“一”与接 线柱“0.6”时，流过表头的电流最大，阻尼效果最好.故 选A 10.BD【解析】乙电机中，转子的转动是因为穿过转子 上线圈的磁通量发生变化从而产生感应电流，通电线 圈受到了安培力的作用，相当于电磁驱动，所以乙转 子的转动方向也为顺时针方向，安培力阻碍定子和转 子间的相对运动，但不能阻止，故转子比定子转得慢 一些，A错误，B正确；乙电机转子的转速越接近电磁 铁激发磁场的转速，磁通量变化越慢，感应电流越小， 所受安培力越小，C错误：刹车（停止供电）时，甲电机 转子由于惯性旋转，使得通过定子上线圈的磁通量发 生变化，产生感应电流，反向发电从而回收动能，而乙 电机闭合线圈不产生磁场，所以无法反向发电，不能 回收动能，D正确.故选B、D. 11.BC【解析】磁场下移过程存在缓冲阻力，则磁场对线 圈ab段的作用力向下，A错误；根据右手定则，线圈 ab段中电流方向由b到a,B正确；电磁感应过程中， 由能量守恒知，探测器主体的机械能减少量等于线圈 中产生的焦耳热，C正确；探测器主体的动能减小，则 探测器主体的重力势能减少量小于线圈中产生的焦 耳热，D错误.故选B、C 12.B【解析】电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场 力沿逆时针方向，所以感生电场的方向为顺时针方 向，A错误；当电磁铁线圈电流的方向与题图所示方 向一致时，若电流增大，根据楞次定律，可知涡旋电场 的方向为顺时针方向，电子将沿逆时针方向做加速运 动，B正确；由于感生电场使电子加速，所以电子在轨 道中加速的驱动力是电场力，C错误；电子在轨道中 做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，D错误 1B.(①)由法拉第电磁感应定律可得E电物-B,R, △t 题乙可得是-会。联立解得袋图环一阅产 18 (浙江专用) 生的感应电动势大小为E电动势= B,元R2 to 【2在02期同E票，解得E一9由楞次 2to 定律可得，感生电场方向为顺时针方向 (3)小球转动一圈，动能增量由电场力做功提供，△Ek0 =W电，AEo=EgX2R=RgB ,小球在感生电场 to 中，由牛顿第二定律有Eg=maE,所以t1=2to时刻小 球的速度，=QEX2。-9B,小球动能与圈数N的 m 关系为2m暖=N△Eo,解得在0~2a,期间，小球转 动的圈数N=B 2xm (4)t2=1.5t0时刻小球的速度v=aEX1.5to= 3gRB。,小球此时在圆管内的受力分析如图。 Am 由牛顿第二定律有0.5B,90十√F一(mg严_ R, 解得FN=√ (9g4BR2) 256m2 +(mg)2 又由牛顿第三定律得，小球对管壁的作用力大小为 /(9gB6R2) F=FN=√256m2 十(mg)2. 第4节互感和自感 1.D【解析】感应电流总是阻碍原电流的变化，当原电流 减小时，感应电流方向与原电流方向相同，故A错误； 对于同一线圈，电流变化越大，电流的变化率不一定越 大，则线圈产生的自感电动势不一定越大，故B错误； 对于同一线圈，线圈的自感系数只由线圈自身决定，与 电流变化的快慢无关，故C错误；对于同一线圈，电流 变化越快，通过线圈的磁通量变化率也越大，则线圈中 的自感电动势也越大，故D正确.故选D. 2.C【解析】无线充电时，基座中的线圈通过的是正弦式 交变电流，其产生的磁场也是正弦式交变磁场，由法拉 第电磁感应定律可知，该变化磁场在手表内接收线圈