第2章 3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

练案[16] 第二章3.涡流、电 基础巩固练 知识点一电磁感应现象中的感生电场 1.在下列所示的四种磁场中，能产生恒定感生电 场的是 B 2.下列判断正确的是 A.感生电场与静电场相同，都是由电荷产 生的 B.感生电场线是不闭合的 C.感生电场是产生感生电动势的原因 D.感生电动势与动生电动势一样都是由于磁 场变化产生的 3.(多选)某空间出现了如 图所示的磁场，当磁感应 强度变化时，在垂直于磁 场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的 变化与感生电场的方向 关系，下列描述正确的是 A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电 场线从上向下看应为顺时针方向 B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电 场线从上向下看应为逆时针方向 C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电 场线从上向下看应为顺时针方向 D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电 场线从上向下看应为逆时针方向 知识点二涡流 4.（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，一手持式封口机如图所示，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时，瞬间产生大量小涡 流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔 上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达 17 磁阻尼和电磁驱动 到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是 0a回g丽 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、塑料等多种材质的 容器封口，但不适用于金属容器 5.（2025·河南卷)如图，一金属薄片在力F作 用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄 片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S 极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片 内涡电流绕行方向的是 () N A 知识点三电磁阻尼和电磁驱动 6.（2025·云南师范大学附属中学高二期末)电 磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽 车的减震悬架等。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，在震动过程中磁体可在线圈内上下移 动。则 () 底盘 线 差 弹 圈 簧 轮轴 A.对调磁体的磁极，电磁辅助减震系统就起 不到减震效果 B.增多线圈匝数，不影响安培力的大小 C.只要产生震动，电磁辅助减震系统就能起 到减震效果 D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电 K 流方向不变 7.如图所示，蹄形磁体的两极 之间放置一个线圈abcd,磁 体和线圈都可以绕O0'轴 转动，当磁体按图示方向绕 00'轴转动时，线圈的运动 情况是 ( A.线圈顺时针转动（俯 视)，转速与磁体相同 B.线圈逆时针转动（俯视），转速与磁体相同 C.线圈与磁体转动方向相同，但转速小于磁 体的转速 D.线圈静止不动 8.灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使 灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实 验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这 一目的。他们设计了如图所示的甲、乙两种方 案，甲方案和乙方案中的相同磁场均位于零刻 度线下方，甲方案在指针转轴上装上扇形铝 板，乙方案在指针转轴上装上扇形铝框，下列 说法正确的是 指针 指针 铝板 铝框 场田 磁场： 甲方案 乙方案 17 A.因为铝框较铝板质量小，所以乙方案比甲 方案更加合理 B.乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生 感应电流 C.甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中 也能产生涡流 D.因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案 更合理 9.（多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著 名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放 置，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，如图所示。实验中发现，当 圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴 旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞 后。下列说法正确的是 () 铜圆盘 A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整 个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电 流，此电流产生的磁场导致磁针转动 综合提升练 10.如图所示，在圆柱形区域存在方向竖直向下、 磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域 内，沿水平面固定一半径为·的圆环形光滑 细玻璃管，环心0在区域中心。质量为m、电 荷量为g的带正电小球，在管内沿逆时针方 向（从上向下看）做圆周运动。当磁感应强 度均匀增大时，会产生涡旋电场，其电场线是 在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆， 同一条电场线上各点的场强大小相等。此小 球的 () 0 A.动能保持不变，是因为洛伦滋力和管道的 弹力对小球始终不做功 B.动能减小，是因为洛伦兹力对小球做负功 C.动能减小，是因为涡旋电场使小球减速 D.动能增大，是因为涡旋电场使小球加速 11.（2025·南京高二检测)涡流内检测技术是 一项用来检测各种金属管道是否有破损的技 术。如图甲、乙是检测仪在管道内运动及其 工作原理剖面示意图，当激励线圈中通以正 弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流 磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流 内检测仪的说法正确的是 检测仪 检测方向 激励线圈 检测线圈 金属管道 甲 激励线圈 检测线圈 管道壁 涡流 破损处 乙 A.检测线圈消耗功率等于激励线圈输入 功率 B.在管道内某处检测时，如果只增大激励线 圈中交流电的频率，则检测线圈的电流大 小不变 C.在管道内某处检测时，如果只增大激励线 圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将 变大 D.当检测仪从金属管道完好处进入到破损 处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 一173 2.如图所示，光滑弧形轨道和B 和一足够长的光滑水平 轨道相连，水平轨道上方 有一足够长的金属杆，杆 上挂有一光滑螺线管A。在弧形轨道上高为 h的地方，无初速度释放一磁铁B(可视为质 点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的 中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m,若 最终A、B速度分别为vA、vgo (1)螺线管A将向哪个方向运动？ (2)求全过程中整个电路所消耗的电能。练案[16] 基础巩固练 1.C要产生恒定的感生电场，所产生的感应电动势一定是恒定 的，由E=n4 =ns可知，磁场必须是均匀变化的，C △t △t 正确。 2.C感生电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，A错误：感 生电场线与静电场线不同，静电场线不闭合，而感生电场线闭 合，B错误；感生电场对电荷的作用力是产生感生电动势的非 静电力，C正确；感生电动势由磁场变化产生，动生电动势由 导体运动而产生，D错误。 3.AD感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定，原磁场向上 且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流 的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向 下，再由安培定则知感应电流的方向即感生电场的方向，从上 向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应 强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所 以A、D正确。 4.CD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源，A、B错误：减小内置线 圈中所通电流的频率可减少封口过程中产生的热量，即控制 温度，C正确：封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容 器不能是金属，否则可能被熔化，应选用玻璃、塑料等材质，D 正确。 5.C根据题意当金属薄片中心运动到N极正下方时，薄片右 侧的磁通量在减小，左侧磁通量在增加，由于两极间的磁场竖 直向下，根据楞次定律可知此时薄片右侧的涡电流方向为顺 时针，薄片左侧的涡电流方向为逆时针。故选C。 6.C对调磁体的磁极，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E =n心，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，故增多线圈匝数会影响安培力的大 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。 7.C当磁体转动时，通过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感 应电流产生，由楞次定律知，为了阻碍磁通量的变化，线圈的 转动方向与磁体的转动方向相同，但转速一定小于磁体的转 速。如果两者转速相同，则线圈与磁体相对静止，线圈不切割 磁感线，无感应电流产生，C正确。 8.C甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，即使 铝板摆动幅度很小，在铝板内也能形成涡流，起到电磁阻尼的 作用，指针能很快停下来；乙方案中，当指针偏转角度较小时， 铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作 用，指针不能很快停下，因此甲方案更合理，C正确，A、B、D 错误。 9.AB当圆盘转动时，圆盘的半径切割 磁针产生的磁场的磁感线，产生感应 电动势，选项A正确：如图所示，圆盘 上存在许多小的闭合回路，当圆盘转 2 动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应 电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了 相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正 确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始 终为零，选项C错误；圆盘中的自由电子与等量的正电荷一起 运动，不能形成电流，选项D错误。 综合提升练 10.D由题意知，小球在管内运动，洛伦兹力对小球始终不做 功，B错误；磁感应强度B均匀增大，涡旋电场方向为逆时针 方向（从上向下看），则涡旋电场使小球加速，小球动能增大， D正确，A、C错误。 11.C管道壁中产生涡流，有一定的热功率，P微励=P检测+P热， 激励线圈输人功率大于检测线圈消耗功率，故A错误；增大 频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变 大，则电流变大，故B错误：增大频率，检测线圈的功率和管 道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故C正确： 当检测仪从金属管道完好处进入破损处检测时，厚度减小， 则管道壁中产生的涡流变小，故D错误。 12()向右运动(2)megh-分h,2-方 解析：(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应 电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动。 (2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺 线管中的电能，根据能量守恒定律得 mgh=分，2+7m2+E元 即E。=me动-h,2-7m2。 1 练案[17] 基础巩固练 1.D一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电 动势的现象称为互感现象，故A正确，不符合题意：互感现象 的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感 应定律，故B正确，不符合题意：利用互感现象能够将能量由 一个线圈传递到另一个线圈，所以人们制造了收音机的“磁性 天线”，故C正确，不符合题意；互感现象能发生在任何两个相 互靠近的电路之间，会影响电力工程以及电子电路中电路的 正常工作，故D错误，符合题意。 2.B闭合开关S的瞬间，线圈A中突然出现电流，产生竖直向 上的磁场，导致穿过线圈B的磁通量向上增加，则线圈B中感 应电流的磁场方向向下，感应电流与图示电流方向相反，A错 误；断开开关S的瞬间，线圈B中感应电流的磁场方向向上， 线圈B中感应电流方向与图示方向相同，B正确；断开开关S 时，是线圈B中感应电流的磁场吸引衔铁，起到延时作用，弹 簧不能立即将衔铁拉起，C、D错误。 3.ACD根据自感现象的概念判断，A项正确；由楞次定律知， 线圈中自感电动势的方向阻碍原电流的变化，但不是总与原 电流的方向相反，B项错误；自感电动势也是感应电动势，同 样遵从法拉第电磁感应定律，根据法拉第电磁感应定律知，C 项正确：自感系数的大小与线圈的大小、形状、匝数以及是否 有铁芯等因素有关，加铁芯后，线圈的自感系数变大，D项 正确。 5