2025人教版高中物理选择性必修第二册强化练习题（有解析）--3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动

中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理选择性必修第二册
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.(多选题)下列说法中正确的是 (　　)
A.感生电场由变化的磁场产生
B.恒定的磁场也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.(经典题)(多选题)由于方向竖直向上的磁场的磁感应强度B变化,产生了如图所示的感生电场,下列说法中正确的是 (　　)
A.若磁场周围有一个水平的金属线圈,则线圈中电流方向与图中电场线的方向相反
B.若磁场周围有一个水平的金属线圈,则线圈中电流方向与图中电场线的方向相同
C.磁感应强度一定在增大
D.磁感应强度一定在减小
题组二　涡流
3.(2024山东滕州阶段测试)下列关于涡流的说法中正确的是 (　　)
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,而是一种区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
4.(2024江苏南京期末)如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门,“门框”内有线圈,线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门,金属中会产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。下列关于安检门的说法正确的是 (　　)
A.安检门能检查出毒贩携带的毒品
B.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C.安检门工作时,主要利用了电流的热效应原理
D.如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门也能正常工作
题组三　电磁阻尼和电磁驱动
5.(教材习题改编)(多选题)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.(2024重庆期中)如图所示,虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外,右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.a、b两点等高
B.小球在最低点处于平衡状态
C.小球在穿过虚线时内部会产生涡流
D.小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力
7.(2024河北石家庄期末)磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置,该刹车装置的原理图(从后朝前看)如图所示,停车区的轨道两侧装有强力磁铁,当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过,车很快停下来,关于该装置刹车原理,下列判断正确的是 (　　)
A.利用铜片与强力磁铁的摩擦刹车
B.利用铜片被磁化成磁体与强力磁铁作用刹车
C.利用铜片中涡流的磁场与强力磁铁作用刹车
D.利用铜片中涡流的磁场对涡流的安培力阻碍过山车运动而刹车
8.(教材习题改编)(多选题)如图所示,在水平绝缘桌面上放置一个金属圆环,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。条形磁铁沿水平方向移动时,金属圆环将受到水平方向的驱动力,关于这个现象,下列说法正确的是 (　　)
A.驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同
B.驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相反
C.金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流(俯视)
D.金属圆环中会产生顺时针方向的感应电流(俯视)
9.(2024北京通州期末)如图是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动,先使铝框和磁铁静止,转动磁铁,观察铝框的运动,可以观察到 (　　)
A.铝框与磁铁转动方向相反
B.铝框始终与磁铁转动得一样快
C.铝框是因为受到安培力而转动的
D.当磁铁停止转动后,如果没有空气阻力和摩擦阻力,铝框将保持匀速转动
10.(经典题)(2024上海吴淞中学期末)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 (　　)
　　　　　　
　　　　　　
能力提升练
题组一　涡流的产生及应用
1.(2023山东济南期中)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(电流大小、方向周期性变化)时,金属管道壁内会产生涡流,涡流的磁场会影响检测线圈的电流。以下说法正确的是 (　　)
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频率,则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、电磁驱动的理解和应用
2.(2024河北石家庄期末)2021年9月3日,聂海胜示范了太空踩单车,如图甲所示。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材,其原理如图乙所示。在铜质轮子的外侧有一些磁铁(与轮子不接触),在健身时人用力使轮子转动,磁铁会对轮子产生阻碍。可以改变磁铁与轮子间的距离以满足不同的人的健身需求。下列说法正确的是 (　　)
　
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.磁铁与轮子间距离不变时,轮子转速越大,受到的阻力越小
D.轮子转速不变时,磁铁与轮子间距离越小,受到的阻力越大
3.(2024江苏南通期中)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
4.(经典题)(2024山东青岛期末)如图所示,导体小球A在光滑的绝缘水平圆形轨道上处于静止状态,现在使小球正上方的条形磁铁在轨道正上方做匀速圆周运动,转速为n。关于小球的运动,下列说法正确的是 (　　)
A.磁铁转动过程中远离小球时小球加速,靠近小球时小球减速
B.安培力对小球做的功大于小球动能的增加量
C.安培力对小球做的功等于小球内部产生的焦耳热和小球动能的增加量之和
D.运动稳定后,小球的转速最后等于n
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.AC　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错误。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.BC　假设磁场周围有一个水平的金属线圈,线圈中的电子在电场力的作用下逆时针方向(俯视)运动,线圈中的电流方向为顺时针方向(俯视),故选项A错误,B正确。由于假设的金属线圈中的感应电流方向为顺时针方向(俯视),由安培定则可知感应电流产生的磁场方向向下,与原磁场方向相反,由楞次定律可知原磁场磁感应强度是增大的,故选项C正确,D错误。
方法技巧　判断感生电场方向的思维方法
3.A　涡流就是一种感应电流,同样是由于磁通量的变化产生的,故A正确,B错误。涡流既有磁效应也有热效应,故C错误。硅钢能被磁铁吸引,能产生涡流,故D错误。故选A。
规律总结　产生涡流的两种情况
(1)块状金属放在变化的磁场中。
(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动。
4.B　毒品不是导体,内部不能产生涡流,安检门不能检查出毒贩携带的毒品,故A错误。安检门能检查出旅客携带的金属水果刀,故B正确。安检门工作时,主要利用了电磁感应原理,也利用了电流的磁效应,没有利用电流的热效应,故C错误。根据安检门的工作原理可知,如果“门框”的线圈中通上恒定电流,安检门不能正常工作,故D错误。故选B。
5.AC　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正确,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.C　小球在穿过虚线时,穿过小球的磁通量发生变化,小球内部会产生涡流,小球的机械能减少了,则b点一定低于a点,故A错误,C正确。小球内部的涡流使得小球受到安培力作用,小球通过最低点时,安培力的水平分力阻碍小球的运动,故D错误。小球做曲线运动,在最低点受力不平衡,故B错误。故选C。
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,是磁场能转化为电能,最终转化为内能。
(2)由于金属块在磁场中运动产生涡流时,是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.C　铜片与强力磁铁不接触,二者间没有摩擦,故A错误;铜片不是铁磁性材料,不会被磁化,故B错误;铜片穿过磁场产生涡流,涡流的磁场与强力磁铁作用刹车,故C正确;强力磁铁的磁场对涡流的安培力阻碍过山车运动而刹车,故D错误。故选C。
8.AC　条形磁铁沿水平方向移动时,穿过金属圆环的磁通量减小,根据“来拒去留”可知,条形磁铁与金属圆环之间有相互的吸引力,则驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同,故A正确,B错误;条形磁铁沿水平方向移动时,穿过金属圆环向上的磁通量减小,由楞次定律和安培定则可知,金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流(俯视),故C正确,D错误。
9.C　根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,转动磁铁时,铝框会跟着转动,且转动方向与磁铁转动方向一致,A错误;磁铁转动使穿过铝框的磁通量发生变化,铝框中产生了感应电流,感应电流使铝框受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用,所以铝框跟着磁铁转动,又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化,并不是阻止,所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢,B错误,C正确;当磁铁停止转动后,铝框由于惯性会继续转动,但是在转动过程中由于与磁铁的相对位置发生了变化,穿过铝框的磁通量发生了变化,所以铝框自身会产生感应电流,铝框中会有焦耳热产生,铝框的动能会慢慢减少,所以即使没有空气阻力和摩擦阻力铝框也会停下来,D错误。故选C。
10.D　A、C方案中,若指针向左偏转,铝框或铝板可能全部会离开磁场,产生不了涡流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,故选项A、C错误;B方案中使用的是铝框,磁场在铝框中间,若指针偏转角度较小,则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,故选项B错误;D方案中使用的是铝板,且磁场在铝板中间,只要指针偏转,铝板上就会产生涡流,起到电磁阻尼的作用,指针会很快稳定下来,便于读数,故选项D正确。
导师点睛　该装置的原理是电磁阻尼。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.C　由于检测时管道壁中产生涡流,有一定的热功率,P激励=P检测+P热(破题关键),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,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涡流的热功率变大,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.D　轮子(导体)在磁场中做切割磁感线的运动,会产生感应电动势和感应电流,磁场会对运动的轮子产生安培力,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,安培力大小与感应电流大小有关,而感应电流大小与电阻率有关,A错误;结合A项分析知,轮子不能用绝缘材料替换,B错误;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,C错误;磁铁越靠近轮子,轮子处的磁感应强度越大,所以在轮子转速一定时,磁铁越靠近轮子,轮子上产生的感应电动势和感应电流越大,受到的阻力越大,D正确。故选D。
3.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。
4.D　磁铁转动过程中无论远离还是靠近小球,小球在安培力作用下都加速运动,故A错误;安培力对小球做的功等于小球动能的增加量,故B、C错误;运动稳定后,小球的转速与磁铁的转速相同,安培力为零(破题关键),故D正确。故选D。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)