第2章 3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册（教科版）

3　涡流　电磁阻尼　电磁驱动 基础过关练 题组一　涡流及其应用 1.(2025重庆第十八中学月考)关于下列图片的解释正确的是 (　　) 　　　 　　　 A.高频感应炉利用线圈产生的热量使金属熔化 B.使用电磁炉加热食物时可以用陶瓷锅 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.探雷器使用时必须不断地移动,当探雷器静止在地雷上方时,将无法报警 2.(2023四川内江第六中学月考)如图所示是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以某种电流,待焊接工件中会产生感应电流,感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化,待焊接工件就焊接在一起了。我国生产的自行车车轮圈就是用这种方法焊接的。下列说法中正确的是 (　　) A.这种焊接方法的原理是电流的磁效应 B.线圈中通入的交流电频率越高,焊缝处温度升高得越快 C.线圈中的电流是很强的恒定电流 D.待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反的 题组二　电磁阻尼和电磁制动 3.(2025湖南三湘名校教育联盟期中)下列关于电磁现象的说法中正确的是 (　　) 　　　　 　　 A.图甲中,金属线圈对振动的条形磁铁无影响 B.图乙中,两相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 C.图丙中,蹄形磁体靠近自由转动的铜盘,可以使它快速停下来,是因为铜盘被磁化后相互吸引 D.图丁中,运输时要把电流表的正、负接线柱用导线连在一起从而保护电表指针,其底层原理和法拉第圆盘相同 4.(2025四川成都第七中学期中)2021年7月25日,台风“烟花”登陆上海后,上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动,给大楼进行减振。如图所示,该阻尼器首次采用了涡电流技术,带有永磁铁的质量块附着在阻尼器的底部。质量块在摆动中通过导体板上方时,导体板内产生涡电流。关于阻尼器,下列说法正确的是 (　　) A.阻尼器摆动时产生的涡电流源于电磁感应现象 B.阻尼器摆动时产生的涡电流源于外部电源供电 C.阻尼器将电能转化为机械能 D.质量块通过导体板上方时,导体板的涡电流大小与质量块的速率无关 5.(2025湖南衡阳模拟)高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下:将磁铁的N极靠近一块正在沿逆时针方向旋转的圆形铝盘,使磁感线垂直铝盘向内,铝盘随即减速,如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域(虚线区域)朝磁铁方向运动,磁铁右方铝盘的乙区域(虚线区域)朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是(　　) A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场 B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场 C.磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力,都会使铝盘减速 D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘,则磁铁对空洞铝盘的作用力更大 题组三　电磁驱动 6.(2024四川内江第三中学月考)如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置。某个铝框置于U形磁铁的两个磁极间,铝框可以绕支点自由转动。开始时,铝框和磁铁均静止,转动磁铁,会发现铝框也会跟着发生转动。下列说法正确的是 (　　) 甲 乙 A.铝框是因为受到安培力而转动的 B.铝框转动的速度大小和方向与磁铁转动的速度相同 C.磁铁从图乙位置开始转动时,铝框截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,铝框将保持匀速转动 7.(多选题)(2025湖北部分高中协作体期中联考)摩托车和汽车上装有的磁性转速表结构原理图如图所示,转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转,永磁体同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上,铝盘靠近永磁体,当待测物以一定的转速旋转时,指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速。下列说法正确的是 (　　) A.铝盘接通电源后,通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动 B.永磁体转动时,铝盘中产生感应电流,感应电流使铝盘受磁场力作用而转动 C.刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央 D.若去掉游丝和指针,使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动,铝盘就能同永磁体完全同步转动 能力提升练 题组一　涡流的产生及应用 1.(2023山东济南期中)如图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式交流电时,金属管道壁内会产生涡流,涡流的磁场会影响检测线圈中的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是 (　　) A.检测线圈的消耗功率等于激励线圈的输入功率 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,检测线圈中电流大小不变 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,检测仪消耗的功率将变大 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 题组二　电磁阻尼和电磁制动的应用 2.(2023四川德阳广汉中学月考)为了有效隔离外界振动对扫描隧道显微镜(STM)的扰动,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定磁场;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 (　　) A　　B　　C　　D 3.(2024四川绵阳诊断性考试)某同学根据电磁学的相关知识,设计了这样的单车原理图:在铜质轮子的外侧有一些磁铁(磁铁与轮子间的距离可以改变,磁铁与轮子不接触),人在健身时带动轮子转动,磁铁会对轮子产生阻碍,则 (　　) A.轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关 B.若轮子用绝缘材料替换,也能保证相同的效果 C.轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力 D.磁铁与轮子间距离不变时,轮子转速越大,受到的阻力越小 题组三　电磁驱动的应用 4.(多选题)(2025浙江杭州期末)如图所示分别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,为电动汽车提供动力;不同点是甲电机的转子是一个永磁体,乙电机的转子是绕有闭合线圈的软铁。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 (　　) 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,其所受安培力越大 D.刹车(停止供电)时,由于转子仍在旋转,甲电机可以通过反向发电从而回收动能,而乙电机不可以 答案与分层梯度式解析 3　涡流　电磁阻尼　电磁驱动 基础过关练 1.C 2.B 3.D 4.A 5.C 6.A 7.BC 1.C　当线圈中通以周期性变化的高频电流时,高频感应炉中的金属内部产生涡流,利用涡流生热使金属熔化,A错误。使用电磁炉加热食物时,交变电流产生的磁场使铁磁材料制成的烹饪锅产生涡流,从而发热,而陶瓷锅内没有自由电子,不能产生涡流,所以不可以用来加热食物,B错误。利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯,减小产生的涡流,降低涡流造成的损耗,C正确。探雷器的探头线圈中有变化的电流,,当探头靠近有金属部件的地雷时,金属会产生涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,从而引发报警,D错误。 2.B　高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场,在待焊接的金属工件中就产生感应电流,根据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变化的频率越高,磁通量变化频率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度升高得越快,A、C错误,B正确;若磁通量减少,待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同,D错误。 3.D　图甲中,条形磁铁上下振动,穿过线圈的磁通量发生变化,在金属线圈中产生感应电流,感应电流产生的磁场对磁铁的相对运动有阻碍作用,使条形磁铁快速停下来,利用了电磁阻尼原理,A错误。图乙中,穿过塑料管的小磁体只受重力作用,做自由落体运动;穿过铝管的小磁体受到重力和向上的电磁阻力作用,小磁体在铝管中运动的加速度小于重力加速度,所以小磁体在铝管中的运动时间大于在塑料管中的运动时间,B错误。图丙中,蹄形磁体靠近自由转动的铜盘,铜盘内产生涡流,安培力可以使它快速停下来,起到电磁阻尼的作用,C错误。图丁中,运输时用导线短接表头,可以在指针(线圈)因外界振动而运动时产生感应电流并对运动产生阻尼,保护指针不被强烈撞击,所依据的原理与法拉第圆盘相同,都是电磁感应原理,D正确。 4.A　阻尼器摆动时产生的涡电流源于电磁感应现象,A正确,B错误;阻尼器摆动时将机械能转化为电能,C错误;质量块通过导体板上方时,导体板的涡电流大小与质量块的速率有关,速率越大,磁通量变化越快,产生的感应电动势越大,涡电流越大,D错误。故选A。 5.C　铝盘甲区域中的磁通量向里增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向垂直铝盘向外,故A错误;铝盘乙区域中的磁通量向里减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向垂直铝盘向里,故B错误;由“来拒去留”可知,磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力,则会使铝盘减速,故C正确;若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘,这样会导致涡流产生的磁场减弱,则磁铁对空洞铝盘的作用力较小,故D错误。故选C。 6.A　磁铁开始转动时,通过铝框的磁通量发生变化,产生感应电流,铝框中的感应电流在磁铁的磁场中受到安培力作用,导致铝框转动,A正确;根据楞次定律可知,铝框的转动会阻碍磁通量增加,则铝框与磁铁转动方向相同,但快慢不相同,铝框的转速一定比磁铁的转速小,B错误;磁铁从题图乙位置开始转动时,通过铝框向里的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流方向为a→b→c→d→a,C错误;当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流,所以铝框会受到安培力作用逐渐减速直到停止运动,D错误。 7.BC　当永磁体随转轴Ⅰ转动时,在铝盘处产生的磁场发生周期性变化,铝盘中会产生感应电流,这时永磁体会对铝盘有力的作用,从而产生一个转动的力矩,由于游丝的反力矩,会使指针稳定指在某一刻度上,A错误,B正确。刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央,C正确。若去掉游丝和指针,使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动,永磁体固定在转轴Ⅰ上,铝盘固定在转轴Ⅱ上,由楞次定律知,铝盘不能同永磁体完全同步转动,其转速低于永磁体的转速,D错误。 能力提升练 1.C 2.A 3.C 4.BD 1.C　由于检测时管道壁中产生涡流,有一定的热功率,故激励线圈的输入功率大于检测线圈消耗的功率,A错误;增大激励线圈中交流电的频率,金属管道壁内产生的涡流的大小及变化频率会增大,通过检测线圈的磁通量的变化率变大,产生的感应电动势变大,则检测线圈中的电流变大,B错误;增大激励线圈中交流电的频率,检测线圈的功率和管道产生的热功率变大,则检测仪消耗的功率将变大,C正确;当检测仪从金属管道完好处进入到破损处检测时,金属管道的厚度减小,则管道壁中产生的涡流变小,D错误。 2.A　由于要求有效衰减紫铜薄板的上下及左右的微小振动,则在紫铜薄板发生微小的上下或左右振动时,通过紫铜薄板横截面的磁通量应均能发生变化,由图可以看出,只有A图方案才能使两方向上的微小振动得到有效衰减。 3.C　轮子(导体)在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电动势和感应电流,因此不能用绝缘材料替换,B错误;根据楞次定律可知,磁场会对运动的轮子产生阻力,以阻碍轮子与磁场之间的相对运动,所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力,而安培力的大小与材料的电阻率有关,A错误,C正确;磁铁与轮子间的距离不变时,轮子转速越大,产生的感应电流越大,轮子受到的阻力越大,D错误。 4.BD　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,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,而乙电动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。 7 学科网（北京）股份有限公司 $