第2章 3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（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（人教版 江苏北京专用）

第二章　电磁感应 3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 基础过关练 题组一　电磁感应现象中的感生电场 1.下列说法中不正确的是(　　) A.感生电场由变化的磁场产生 B.恒定的磁场不能在周围空间产生感生电场 C.感生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 D.若空间没有闭合电路,即使磁场变化也不会产生感生电场 2.著名物理学家费曼曾设计这样一个实验装置:一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动,在圆板的中心有一个线圈,圆板的四周固定着一圈带电的金属小球,如图所示。当线圈接通电源后,将有图示方向的电流流过,则下列说法正确的是(　　) A.接通电源瞬间,圆板不会发生转动 B.线圈中电流的增大或减小会引起圆板向相同方向转动 C.接通电源后,保持线圈中电流不变,圆板转动方向与线圈中电流流向相同 D.若金属小球带负电,接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相同 题组二　涡流 3.(经典真题)(2024甘肃,6)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是(　　) A.金属中产生恒定感应电流 B.金属中产生交变感应电流 C.若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小 D.若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变 4.(创新题·新情境)(2025广东佛山期末)如图甲所示为某金属探测器,探测头内共面安装一个发射线圈和一个接收线圈,发射线圈通有如图乙所示的高频振荡电流,产生的磁场能在金属物体内部产生涡电流,涡电流的磁场使接收线圈的感应电流发生变化,从而使蜂鸣器发出提示音。下列说法正确的是(　　) A.探测头在靠近陶瓷制品时会发出提示音 B.探测头悬停在金属上方时不会发出提示音 C.发射线圈在t1、t2时刻产生的磁场方向相反 D.接收线圈在t1、t2时刻产生的感应电流方向相反 题组三　电磁阻尼和电磁驱动 5.(教材习题改编)如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,仍将磁铁托起到同一高度后放开,则下列说法正确的是(　　) A.放闭合线圈后,磁铁并不会更快地停下来 B.磁铁、弹簧、地球组成的系统机械能守恒 C.弹簧和磁铁减少的机械能转化为闭合线圈的电能 D.磁铁在运动过程中一直受到向上的安培力的阻碍作用 6.(创新题·新情境)(2025天津静海统测)汽车采用的电磁制动原理示意图如图所示,当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是(　　) A.制动过程中,导体不会发热 B.制动力的大小与导体运动的速度无关 C.改变线圈中的电流方向,导体就可获得动力 D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 7.(2025北京丰台一模)一个可以自由转动的铝框放在U形磁铁的两个磁极间,铝框和磁铁均静止,其截面图如图所示。转动磁铁,下列说法正确的是(　　) A.铝框与磁铁的转动方向相反,阻碍磁通量的变化 B.铝框与磁铁转动方向一致,铝框的转速比磁铁的转速小 C.磁铁从图示位置开始转动时,铝框abcd中感应电流的方向为a→d→c→b→a D.磁铁停止转动后,如果没有空气阻力和摩擦阻力,铝框将保持匀速转动 8.(2025江苏常州一模)图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行,图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直,轮子是绝缘体,则采取下列哪种措施,能有效地借助磁场的作用,让转动的轮子停下(　　) 　 　 A.如图甲,在轮上固定如图绕制的线圈 B.如图乙,在轮上固定如图绕制的闭合线圈 C.如图丙,在轮上固定一些细金属棒,金属棒与轮子转轴平行 D.如图丁,在轮上固定一些闭合金属线框,线框长边与轮子转轴平行 9.(2025江苏苏州统测)磁电式电流表是实验室中常用的电学实验器材,如图为其结构示意图,线圈绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架上,并处在极靴和铁质圆柱间的磁场中。线圈未通电时,指针竖直指在表盘中央;线圈通电时指针随之偏转,由此就能确定电流的大小。下列说法正确的是(　　) A.线圈通电时指针随之偏转,这是利用电磁感应原理 B.极靴和铁质圆柱的作用是使磁场和线圈时刻共面 C.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 D.将铝框改用塑料框不仅可以使整个电流表更轻便,还可以更灵敏 能力提升练 题组　涡流、电磁阻尼、电磁驱动的理解和应用 1.(2025广东部分重点高中联考)如图为上海中心大厦的“上海慧眼”阻尼器。质量块和吊索构成一个巨型复摆,质量块下方有一圆盘状的大型电磁铁,大厦产生晃动时,复摆与主体做相同晃动,电磁铁通电后,质量块中会产生涡流,受到电磁阻尼作用,减弱大楼的晃动,保持大厦的稳定和安全。下列说法正确的是(　　) A.阻尼过程中,电能转化为动能 B.涡流的大小与质量块摆动速度有关 C.改变电磁铁中电流方向,质量块不会受到电磁阻尼作用 D.质量块受到的电磁阻力与电磁铁的磁场强弱无关 2.(2025江苏南京测试)零刻度在表盘正中间的电流计,非常灵敏,通入电流后,线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时,指针在示数附近的摆动很难停下,使读数变得困难。在指针转轴上装上扇形铝框或扇形铝板,在合适区域加上磁场,可以解决此困难。下列方案合理的是(　　) 　　　　 　　　　 3.(创新题·新情境)(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;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(　　) 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,乙电机转子的转动方向为逆时针 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 答案与分层梯度式解析 第二章　电磁感应 3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 基础过关练 1.D 2.D 3.B 4.D 5.C 6.D 7.B 8.D 9.C 1.D　变化的磁场一定产生电场,选项A正确。磁场变化时可以在周围空间激发感生电场,恒定的磁场在周围空间不能产生电场(易错点),选项B正确。感生电场的方向同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定,选项C正确。变化的磁场周围产生电场,与闭合电路是否存在无关,选项D错误。 2.D　接通电源瞬间,线圈中电流增大,产生的磁场增强,根据楞次定律可知,产生的感生电场方向与线圈中电流的方向相反,带负电金属小球受到电场力带动圆板转动,转动方向与感生电场的方向相反,即与线圈中电流流向相同,故A错误,D正确;线圈中电流增大和减小时,产生的感生电场方向不同,小球受到电场力从而带动圆板转动,故引起的转动方向不同,故B错误;接通电源后,保持线圈中电流不变,则磁场不变,不会产生感生电场,小球不受到电场力,圆板不会转动,故C错误。 方法技巧　判断感生电场方向的思维方法　　 3.B　当线圈中通有交变电流时,感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化,金属中产生交变感应电流,A错误,B正确;若线圈匝数增加,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势增大,则金属中感应电流变大,C、D错误。 4.D　陶瓷制品不是金属,不能在其内部产生涡流,所以探测头在靠近陶瓷制品时不会发出提示音,A错误;探测头悬停在金属上方时,金属内部产生涡流,涡流的磁场会使接收线圈中的感应电流发生变化,从而使蜂鸣器发出提示音,B错误;由乙图可知,t1、t2时刻发射线圈中的电流方向相同,根据安培定则可知,发射线圈在t1、t2时刻产生的磁场方向相同,C错误;由于t1、t2时刻发射线圈产生的磁场方向相同,但t1时刻磁场在增强,t2时刻磁场在减弱(破题关键),根据楞次定律和安培定则可知,接收线圈在t1、t2时刻产生的感应电流方向相反,D正确。 5.C　磁铁上下运动过程中,在闭合线圈中产生了感应电流,感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,即阻碍磁铁与闭合线圈间的相对运动,磁铁在向下运动的过程中受到向上的安培力,在向上运动的过程中受到向下的安培力,所以磁铁能更快停下来,故A、D错误;闭合线圈对磁铁的作用力做负功,磁铁、弹簧、地球组成的系统机械能减少,减少的机械能转化为闭合线圈的电能,故B错误,C正确。 6.D　制动过程中,由于导体中产生了涡流,导体会发热,A错误;导体运动速度越大,穿过导体中回路的磁通量的变化率越大,产生的涡流越大,则导体所受安培力即制动力越大,即制动力的大小与导体运动的速度有关,B错误;根据楞次定律可知,原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动(破题关键),即改变线圈中的电流方向,导体受到的安培力仍然为阻力,C错误;制动过程中,导体的速度逐渐减小,穿过导体中回路的磁通量的变化率变小,产生的涡流变小,则导体所受安培力变小,即制动力变小,D正确。 规律总结　产生涡流时的能量转化原因 　　(1)由于磁场变化使金属块产生涡流时,磁场能转化为电能,最终转化为内能。 (2)由于金属块在磁场中运动产生涡流时,金属块克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能。 7.B　磁铁转动的过程中通过铝框的磁通量变化,根据楞次定律可知铝框内产生感应电流,铝框受到安培力作用而转动,以阻碍磁通量变化,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,故A错误,B正确;磁铁从图示位置开始转动时,通过铝框的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知感应电流方向为a→b→c→d→a,故C错误;当磁铁停止转动后,如果没有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,故D错误。故选B。 8.D　图甲、乙中当轮子转动时,穿过线圈的磁通量都是不变的(易错点),不会产生感应电流,则不会有安培力阻碍轮子的运动,A、B不符合题意;图丙中在轮上固定一些细金属棒,当轮子转动时会产生感应电动势,但是不会形成感应电流,则也不会有安培力阻碍轮子转动,C不符合题意;图丁中在轮上固定一些闭合金属线框,线框长边与轮子转轴平行,当轮子转动时会产生感应电动势,形成感应电流,则会有安培力阻碍轮子转动,使轮子较快停下来,D符合题意。 9.C　磁电式电流表的工作原理是安培力作用使通电线圈转动,故A错误;极靴和铁质圆柱的主要作用是使磁场分布近似辐向,保证线圈转到各位置时安培力的力矩与电流成正比,并非为了让“磁场与线圈时刻共面”,B错误;运输时用导线短接电流表的正、负接线柱,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,所依据的原理和法拉第圆盘相同,都是电磁感应原理,故C正确;用金属铝框的主要原因有:铝材料较轻,电阻率较小,能更好地利用电磁阻尼现象使指针迅速停下来,所以不能用塑料框,D错误。 名师点津　铝框可以起电磁阻尼的作用。可以认为铝板的面内有无数个形状任意的闭合回路,铝板在磁场中转动时,铝板中就会产生涡流,铝板就会受到安培力作用,安培力总是阻碍铝板相对磁场的运动,从而使指针尽快停下来。 能力提升练 1.B　阻尼过程中产生涡流,质量块的动能转化为电能,故A错误;质量块摆动速度越大,磁通量的变化率越大,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势越大,感应电流越大,故B正确;改变电磁铁中电流方向,同样会在质量块中产生涡流,使质量块受到安培力,阻碍质量块的运动,故C错误;质量块的速度相同时,电磁铁的磁场越强,质量块中产生的涡流越大,则质量块受到的安培力越大,可知质量块受到的电磁阻力与电磁铁的磁场强弱有关,故D错误。 2.D　对A、C方案,当指针向左偏转时,铝框或铝板可能会离开磁场,产生不了涡流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,A、C方案不合理;B方案采用铝框,磁场在铝框中间,当指针偏转角度较小时,铝框不能切割磁感线,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,B方案不合理;D方案采用铝板,磁场在铝板中间,无论指针偏转角度大或小,都会在铝板上产生涡流,起到电磁阻尼的作用,指针会很快稳定,便于读数,D方案合理。故选D。 3.D　乙电机中,定子的电磁铁激发沿顺时针方向转动的磁场,则穿过转子上线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电流,转子在安培力驱动下也顺时针转动;转子受到的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(破题关键),A、B错误;乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速,穿过转子线圈的磁通量变化率越小,产生的感应电流越小,转子所受安培力越小,C错误;刹车(停止供电)时,甲电机的转子由于惯性旋转,使得穿过定子上线圈的磁通量发生变化,定子上线圈中产生感应电流,反向发电从而回收动能,而乙电机转子是绕有闭合线圈的软铁,停止供电后不产生磁场,穿过定子上线圈的磁通量没有变化,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 $