课时分层检测(11) 涡流，电磁阻尼和电磁驱动-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 课时分层检测（十一） 涡 …0基础达标练0… 1.下列关于涡流的说法正确的是 A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因 为穿过导体的磁通量变化而产生的 B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应 电流的特殊电流 C.涡流有热效应，但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流 2.如图所示，内壁光滑的塑料 管弯成的圆环平放在水平 桌面上，环内有一带负电的 B 小球，整个装置处于竖直向 6 下的磁场中，当磁场突然增 强时，小球将 A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态 3.(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产 生涡流的是 B 4.如图所示，闭合导线圆 环和条形磁铁都可以 绕水平的中心轴OO' 0 自由转动，开始时磁铁 和圆环都静止在竖直 平面内。若条形磁铁 突然绕OO轴N极向纸里、S极向纸外转动， 在此过程中，圆环将 A.产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向 里、下端向外随磁铁转动 B.产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向：8 外、下端向里转动 C.产生逆时针方向的感应电流，圆环并不 转动 D.产生顺时针方向的感应电流，圆环并不 转动 5.(多选)下图中的四个图都与涡流有关，下列 说法正确的是 149 得分 荒、电磁阻尼和电磁驱动 SSs0 高频交 ?流电源 真空冶炼炉 金属探测器电磁炉 硅钢片 A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的 装置 B.金属探测器是利用被测金属中产生的涡 流来进行探测的 C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加 热食物 D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合 而成是为了减小涡流 如图所示，在O点正下方有一 0 Liiizii444 个具有理想边界的磁场，铜球在 A点由静止释放，向右摆至最高 点B,不考虑空气阻力，则下列 A 说法正确的是 A.A、B两点在同一水平线上 B.A点高于B点 C.A点低于B点 D.铜球将做等幅摆动 涡流检测是工业上无损检测 的方法之一。如图所示，线圈 中通以一定频率的正弦交流 电，靠近待测工件时，工件内 会产生涡流，同时线圈中的电 流受涡流影响也会发生变化。 待测工件 下列说法正确的是 ( A.涡流的磁场总是与线圈的磁场方向相反 B.涡流的大小与通入线圈的交流电频率无关 C.待测工件可以是塑料或橡胶制品 D.通电线圈和待测工件间存在周期性变化 的作用力 …0能力提升练0 甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定 轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时 开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后 停止。若将圆环置于如图所示的匀强磁场 中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转 轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以 相同的初始角速度开始转动后，下列判断正 确的是 ( 班级 姓名 0 02 02 甲 A.甲环先停下 B.乙环先停下 C.两环同时停下 D.两环都不会停下 9.（多选)图甲为常见的家用电磁炉，图乙为电 磁炉的工作原理图。当通以高频交变电流： 时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向： 的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感 应电流，从而使其发热。下列说法正确的是 铁锅 电磁炉 线圈 磁感线 甲 A.磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果 越好 B.由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流 方向为顺时针 C.电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡 流来工作的 D.普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤 10.光滑曲面与竖直平面的交线 是抛物线，如图所示，抛物线 的方程为y=x2,其下半部 处在一个水平方向的匀强磁 0 场中，磁场的上边界是y=a 的直线（如图中的虚线所示）。一个小金属： 块从抛物线上y=b(b>a)处以速度v沿抛 物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲 面上滑动的过程中产生的总热量是( A.mgb B. C.mg(b-a) D.mgh-a）+7m 11.（多选)如图所示，闭合金属 + 环从光滑曲面上h高处滚 ×hx 下，又沿曲面的另一侧上升， 设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图： 中磁场中，则 A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h 150 得分 …。情景创新练。… 2.（多选)如图所示，A、B为大 小、形状均相同且内壁光 滑，但用不同材料制成的圆 管，它们竖直固定在相同高 度。两个相同的磁性小球， 同时从A、B管上端的管口 无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B 管的小球先落到地面。下面对于两管的描 述可能正确的是 A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制 成的 B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制 成的 C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制 成的 D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制 成的 3.物理课上老师做了 永磁体 这样一个实验：将一 铜板 平整的、厚度均匀且 缘支 足够长的铜板固定 在绝缘支架上，一质 量为m的永磁体放 置在铜板的上端，=0时刻给永磁体一沿 斜面向下的初速度，永磁体将沿斜面向下 运动，如图所示。假设永磁体下滑过程中 所受的摩擦力Fr大小不变，且Ff<ngsin0 (式中0为铜板与水平面的夹角)，取铜板下 端所在水平面为重力势能的零势能面。下 图中关于永磁体在下滑过程中的速率)、动 能Ek、重力势能E、机械能E随时间t变 化的图像一定错误的是 ()培定则知，通过B的磁通量向下且增大，根据楞次定律，感：大小为E=BL,则d两端电压为等效电源的路端电压，大 应电流引起的效果阻碍原磁通量的增大，知金属环的面积： 有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减· 小为U=景·3R=B,故B错误：al边在磁场中的部 小，故B正确，A、C、D错误。] 分受安培力，在磁场外的部分不受安培力，故C错误；根据 12.BC「欲使V产生顺时针方向的感应电流，即感应电流的： 左手定则可知线框受到的安培力方向向左，感应电流大小 磁场方向垂直于纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：： B,安培力大小为EA=ILBB及，故D正确 一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的 磁场方向向里，且磁通量在减小，此时应使b向右减速运7.解析（)由题图可知，在前6s内B=名T/s, 动；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中！ △t3 的磁场方向向外，且磁通量在增大，此时应使ab向左加速： E-8-s067X10v 运动，故选B、C。 (2)电容器的电荷量Q=CE=4×107C。 13.C[无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感： 答案(1)6.7X10-3V(2)4X10-7C 应，故A错误：由磁感应强度大小逐渐增大可知，送电线图8.A[将圆盒看成由无数根辐条组成，它们均切制磁感线， 内的电流大小在逐渐增大，故B错误；由楞次定律可知，受！ 从而产生感应电动势，根据右手定则，圆盘上感应电流从边 电线圈的磁场增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁！ 缘流向圆心，则流过电阻R的电流方向为从b到，根据法 场方向相反，即受电线图中感应电流的磁场方向向下，再！ 根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c·d,故 拉第电磁感应定律得圆盘产生的感应电动势E=Bo= C正确：根据楞次定律“增缩减扩”的表述可知，受电线圈： Br.0r=2Bur,故选A.] 2 有收缩的趋势，故D错误。] 9.解析(1)金属杆0~5s内的位移： 课时分层检测（十） 1,B[穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，磁通量的变化率 z=2af=25m 可能不为零，因此闭合电路中可能有感应电流，选项A错！ 金属杆0~5s内的平均速度0=工=5m/s 误：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁 通量的变化率成正比，与磁通量没有直接关系。穿过闭合 电路的磁通量增大（或减小），但磁通量的变化率不一定增 (也可用0=0+2X5】 m/s=5m/s求解) 2 大（或减小），则产生的感应电动势不一定增大（或减小），闭 故平均感应电动势E=B而=0.4V。 合电路中的感应电流不一定增大（或减小），故选项B正确， (2)金属杆第5s末的速度0=at=10m/s, C错误：磁通量变化越快，产生的感应电动势越大，感应电： 此时回路中的感应电动势为E=Bl)=0.8V 流也越大，选项D错误。 则回路中的电流为I=与=0.8A。 2.A[与线圈轴线成30°角穿过线图的向右磁感应强度均匀 增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定！ (3)设水平外力为F,金属杆做匀加速直线运动，则F一 律，有 F安=ma,即F=BIl+ma=0.164N。 E=n-当sm0 答案(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N :10.C[金属框ac平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始 由图可知5=6,2wb/s=2wb/s 终为零，所以无感应电流产生，故B、D错误：转动过程中bc边 △t2 和c边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断 代入教据得E=100×2x5×0.01V=5V 2 到职9<9放A错误：由E=L市得，U=一之m,故 根据楞次定律知a点的电势低于b,点的电势，则U=一√3V,· C正确。] 故A正确。] 11.解析(1)转动的轮盘相当于切割磁感线的导体，根据右 3.A[因北半球地磁场方向斜向下（有效磁场竖直向下），电1 手定则可知，在外电路中，电流由a,点流向b,点，所以口点 电势高。 风扇逆时针方向转动，切割磁感线产生感应电动势，根据右· (2)由法拉第电磁感应定律得 手定则知，A,点相当于电源的正极，O,点相当于电源的负 极，所以A点的电势高于O点的电势，故选项A正确，B、C· U。-8-2V 错误：转动切制磁感线产生的电动势E=号以，则知扇叶 (3)由焦耳定律得电阻R一小时消耗的电能为 长度越短，转速越快，感应电动势不一定越大，A、O两点间： _U Q Rt=1440J 的电势差就不一定越大，故选项D错误。] 4.B[公式E=Bl0中的1应指导体切割磁感线的有效长度，： 所以人骑行一小时消耗的能量E是=2880J 也就是与磁感应强度B和速度都垂直的长度，因此该金： 答案(1)a点(2)2V(3)2880J 属弯杆的有效切割长度为Lsin日，故感应电动势大小为 课时分层检测（十一） BLusin日，故选项B正确。」 !1.A[涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不 5.D[匀强磁场与线圈平面垂直，有一半的面积处于磁场中， 过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应， 放磁通量为：0=B,·号=B,S,A、B错误：报据法柱第 A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误。] !2.A[磁感应强度的方向竖直向下，当磁场突然增强时，由 电磁感应定律，感应电动势为：E=N她=N B·2 楞次定律可知，感生电场沿逆时针方向，由于小球带负电， △t △t 所以小球将沿顺时针方向运动，A正确。] Ns会5=号NKS,C错模，D正确.] :3.BCD[根据涡流的产生条件可知，只有变化的磁场能使金 △t-2 属圆盘产生涡流。门 6,D[根据右手定则可知cd中电流方向为由℃到d,则d端：4.A[磁铁开始转动时，环中穿过环向里的磁通量增大，根 电势高于c端电势，故A错误；d边产生的感应电动势的！据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流。磁铁转动 237 时，为阻碍磁通量的变化，圆环与磁铁同向转动，所以选项： 课时分层检测（十二） A正确。 :1,D[闭合S,电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电 5.ABD「真空治炼炉是利用线圈中的电流做周期性变化，在· 动势，导致电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，A不合题 金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故A 意：闭合S,电压表示数等于线圈两端的电压为U=U 正确：金属探测器中通有变化的电流，遇到金属物体时，被 R,电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，电压表示数逐渐 测金属中产生涡流，涡流的磁场反过来影响探测器中的电！ 减小至稳定值，B不合题意；待两电表示数稳定后，方可读 流，从而进行探测，故B正确；电磁炉工作时，在锅体中产生} 涡流，加热食物，故C错误：当变压器中的电流变化时，在其！ 取U,I的值，此时R=9,C不合题意：若先断开开关S 铁芯中将产生涡流，使用硅钢片制成的铁芯可以减小涡流， 或先拆去电流表或先拆去电阻R,由于L的自感作用都会 从而减小能量损失，故D正确。 使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在 6.B铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜！ 这个电流将反向通过电压表，并产生很大反向电动势，造成 球的摆动，从而有机械能转化为内能，A点高于B,点，最终· 电压表损坏，所以实验完毕应先断开开关S,,D符合题意。] 铜球将在磁场中做等幅摆动，故选B。] :2.C「开关S闭合时，由于L的阻碍作用，电流从两灯中流 7.D[涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，根据 过，故两灯同时亮，此后，有电流流过L,且流过L的电流逐 楞次定律可知，涡流的磁场与线圈的磁场方向可能相同也 渐增大，流过A的电流逐渐减小，电路稳定后，灯泡A被短 可能相反，故A错误；涡流的大小取决于磁场变化的快慢，· 路而熄灭，B灯比原来更亮且最后亮度保持不变，故C正 故与通入线圈的交流电频率有关，故B错误；电磁感应只能 确，A、B错误；开关S断开瞬间，B中电流消失，故立即熄 发生在金属物体中，故待测工件只能是金属制品，故C错！ 灭，由于电感线圈中产生自感电动势，且L和A构成回路， 误；因为线图中交流电是周期性变化的，故在待测工件中引 所以A闪亮一下后逐渐熄灭，故D错误。 起的交流电也是周期性变化的，可知通电线图和待测工件3，C[由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中 间存在周期性变化的作用力，故D正确。 的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导 8.A[当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环： 线中的电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反 的磁通量为零，穿过甲环的磁通量不断变化，甲环中有感应 向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现 电流产生，一定受到安培力，安培力阻碍圆环与磁场间的相： 象，因此消除了自感，选项A、B、D错误，C正确。」 对运动，故甲环先停止运动，A正确。」 4,B[当SS2均闭合时，电压表与线图L并联，当S。闭合 9,AC[磁场变化的频率越高，磁通量变化率越大，由法拉第！ 而S,断开时，电压表与线图L串联，所以在干路断开前后 电磁感应定律可知，产生的感应电动势越大，回路中的电流 自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相反。只 越大，加热效果越好，故A正确：由上往下看，根据右手螺旋 要不断开S,线图L与电压表就会组成回路，在断开千路 定则可知，题图乙线圈中该时刻电流沿逆时针方向，故B错 时，L中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表指针 误；电磁炉的工作原理是利用交变电流通过线圈产生交变」 反向转动而可能损坏电压表，故正确答案为B。] 磁场，使金属锅自身产生无数小涡流从而加热锅内的食物， :5.D[当开关断开时，灯泡中原来的电流I,立即消失，但是 故C正确；交变磁场在普通陶瓷砂锅内不能形成涡流，则不： L由于自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流由I,逐渐 能用来加热煲汤，故D错误。] 减小，由于L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所 10.D[金属块在曲面上滑动的过程中，由初状态到末状态！ 以灯泡中的电流突然变为【，且电流为反方向，然后逐渐减 (金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。取x轴所在 小到0，由于规定通过灯泡的电流方向向右为正，所以此时 水平面为重力势能零势能面。 流过灯泡的电流方向为负，且在稳定时I,大于I1,故选项 D正确。] 初状态机械能E=mgb十乞m0 :6.解析(1)由图像可知S闭合稳定时I,=1.5A 末状态机械能E2=mga 则R三长R05Q20=20。 总热量Q=E-E=mg(6-a)+弓mt,故D正确] 2E=￡A=1A (2)电流稳定时小灯泡的电流1=R=6 11.BD[若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生 S断开后，L、R、灯泡组成闭合回路，电流由1.5A逐渐减 感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错 小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E=L,(R干 误，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生涡流，机械 R+R1)=15V。 能减少，故C错误，D正确。 答案(1)2 12.AD[磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看作由许多 (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭15 金偏圆环组成，小球产生的磁场使每个圆环中产生感应电7，B闭合开关S后，调整R,使两个灯泡LL:发光的亮度 流，根据楞次定律，该电流阻碍磁性小球的下落，小球向下 一样，电流为I,说明R,=R。若时刻再闭合S,流过电感 运动的加速度小于重力加速度；小球在塑料、胶木等非金 线圈L和灯泡L1的电流增大，使电感线圈L产生自感电动 属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运 势，阻碍了流过L,的电流增大，直至达到电流I,故选项 动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间少， A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S,流过灯泡L,的电 故A、D正确。] 流i2立即达到最大，然后逐渐减小至电流I,故选项C、D 13.C「永磁体下滑时由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速！ 错误。] 度的增大而增大，求磁体所受的摩擦力不变，由ngsin0一 8.B[开关S从闭合状态突然断开时，L中产生方向向右的 F:一∫尼=ma可知，若开始时a>0,随着永磁体的加速下！ 自感电动势，L1逐渐变暗，L?立即熄灭（理想二极管单向导 滑，阻尼作用增大，则加速度逐渐减小，~t图线的斜率减： 电)，L3先变亮后逐渐变暗(L3中原电流小于L1中电流)， 小，A可能正确；若开始下滑时满足mgsin日-F:一∫尼= 选项B正确。] 0,则永磁体匀速下滑，此时动能不变，B可能正确；永磁体：9.解析(1)电路稳定工作时，由于、b两点的电势相等，导 下滑时重力势能逐渐减小，但是不会趋近于某一定值，： 线ab上无电流通过，因此通过L的电流为 C错误；永磁体下滑过程中，由于有电能产生，则机械能逐 渐减小，若刚开始下滑时其加速度向下，则在一定时间内，· E=10A=1A 1,=2R10 其机械能会减小得越来越快，D可能正确。因选错误的，： 故选C。 流过的电流为【=票一号A=5A 238