涡流 电磁阻尼 电磁驱动 练习 高中物理新教科版选择性必修第二册（2022-2023学年）

2.3涡流电磁阻尼电磁驱动

［基础达标练］

ɪ.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

解析：涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应,

也有磁效应，A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误。

答案：A

2.（多选）下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是（）

解析：根据涡流的产生条件可知，只有变化的磁场能使金属圆盘产生涡流。

答案：BCD

3.（多选）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产

生交变磁场，金属物品通过“门'’时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以

下关于这个安检门的说法正确的是（）

A.这个安检门能检查出毒品携带者

B.这个安检门只能检查出金属物品携带者

C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者

D.这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应

解析：这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对。若“门框”的线圈中通

上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错。安

检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对。

答案：BD

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00,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Oer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

解析：磁铁开始转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则知，环中产生逆时针方

向的感应电流。磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，圆环与磁铁同向转动，所以选项A正确。

答案：A

5.电磁炉热效率高达90%,炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠。如图所示是描述电磁炉

工作原理的示意图，下列说法正确的是（）

「一［一一丫—一k炉面板

【____4二通电线圈

通电线圈产生的磁场

A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好

B.电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作

C.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用

D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差

解析：锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流，故A错误；根据电磁炉的工

作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中

间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，故C错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅底，陶

瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，故D错误。

答案：B

6.如图所示，在O点正下方有一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，则下列说法正确的是（）

O

•/〃〃〃/y〃〃/〃，

—4K¾-<√

;xX.

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.最终铜球将做等幅摆动

解析：铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A点

高于B点，若磁场为匀强磁场，最终铜球将在磁场中做等幅摆动，若磁场为非匀强磁场，最终铜球将静止，

故选Bo

答案：B

7.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i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。下列说法中正确的是（）

（待测工件e

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

解析：涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，根据楞次定律可知，涡流的磁场与线圈的磁场方向

可能相同也可能相反，故A错误；涡流的大小取决于磁场变化的快慢，故与通入线圈的交流电频率有关，

故B错误；电磁感应只能发生在金属物体中，故待测工件只能是金属制品，故C错误；因为线圈交流电是

周期性变化的，故在待测工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性

变化的作用力，故D正确。

答案：D

［能力提升练］

8.甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴OQ2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（）

o⅛of?

&O2,

甲乙

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

解析：当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环的磁通量始终为零，穿过甲环的磁通量不断变

化，甲环中有感应电流产生，一定受到安培力，安培力阻碍圆环与磁场间的相对运动，故甲环先停止运动，

A正确。

答案：A

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--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cP

<rjz>

A.圆盘上产生了感应电动势

B.圆盘内的涡电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

解析：圆盘转动时产生了感应电动势，圆盘本身构成闭合回路，形成涡电流，涡电流产生的磁场导致磁针

转动，选项A、B正确，D错误；圆盘转动过程中磁针的磁场穿过圆盘的磁通量没有变化，选项C错误。

答案：AB

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=χ2,其下半部处在一个水平方向的

匀强磁场中，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（）

解析：金属块在曲面上滑动的过程中，由初状态到末状态（金属块在磁场区域内往复运动）能量守恒。

以X轴所在水平面为零势能面。

初状态机械能El=mgb+ImV2

末状态机械能E2=mga

总热量Q=El-E2=mg（b-a）+TmV2。

答案：D

11.（多选）如图所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，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

解析：若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒,

故A错误，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生涡流，机械能减少，故C错误，D正确。

答案：BD

［创新应用练］

12.（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

解析：磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看作由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感

应电流，根据楞次定律，该电流阻碍磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在塑

料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间

比穿过金属圆管的时间少。

答案：AD

13.如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中产生感应电流，

感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少。以下说法

正确的是（）

焊缝处

高频6-待焊接工件

源6

线圈导线

A.电流变化的频率越高，焊缝处的温