渦流 電磁阻尼 電磁驅(qū)動 練習(xí) 高中物理新教科版選擇性必修第二冊（2022-2023學(xué)年）

2.3渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練］

?.下列關(guān)于渦流的說法中正確的是（）

A.渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的

B.渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流

C.渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)

D.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流

解析：渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，只不過是由金屬塊自身構(gòu)成回路，它既有熱效應(yīng),

也有磁效應(yīng)，A正確，B、C錯誤；硅鋼中產(chǎn)生的渦流較小，D錯誤。

答案：A

2.（多選）下列磁場垂直加在金屬圓盤上能產(chǎn)生渦流的是（）

解析：根據(jù)渦流的產(chǎn)生條件可知，只有變化的磁場能使金屬圓盤產(chǎn)生渦流。

答案：BCD

3.（多選）安檢門是一個(gè)用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)

生交變磁場，金屬物品通過“門'’時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警。以

下關(guān)于這個(gè)安檢門的說法正確的是（）

A.這個(gè)安檢門能檢查出毒品攜帶者

B.這個(gè)安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者

C.如果這個(gè)“門框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者

D.這個(gè)安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)

解析：這個(gè)安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯，B對。若“門框”的線圈中通

上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯。安

檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對。

答案：BD

4.如圖所示，閉合導(dǎo)線圓環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸00,自由轉(zhuǎn)動，開始時(shí)磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎

直平面內(nèi)，若條形磁鐵突然繞Oer軸，N極向紙里，S極向紙外轉(zhuǎn)動，在此過程中，圓環(huán)將（）

A.產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動

B.產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動

C.產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動

D.產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動

解析：磁鐵開始轉(zhuǎn)動時(shí)，環(huán)中穿過環(huán)向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律和安培定則知，環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方

向的感應(yīng)電流。磁鐵轉(zhuǎn)動時(shí)，為阻礙磁通量的變化，圓環(huán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動，所以選項(xiàng)A正確。

答案：A

5.電磁爐熱效率高達(dá)90%,爐面無明火，無煙，無廢氣，“火力”強(qiáng)勁，安全可靠。如圖所示是描述電磁爐

工作原理的示意圖，下列說法正確的是（）

「一［一一丫—一k爐面板

【____4二通電線圈

通電線圈產(chǎn)生的磁場

A.當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會產(chǎn)生恒定磁場，恒定磁場越強(qiáng)，電磁爐加熱效果越好

B.電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作

C.在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用

D.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差

解析：鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的，所加的電流是交流，不是直流，故A錯誤；根據(jù)電磁爐的工

作原理可知，電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作，故B正確；在鍋和電磁爐中

間放一紙板，不會影響電磁爐的加熱作用，故C錯誤；金屬鍋?zhàn)陨懋a(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱于鍋底，陶

瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料，里面不會產(chǎn)生渦流，故D錯誤。

答案：B

6.如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場，銅球在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B,不

考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）

O

?/〃〃〃/y〃〃/〃，

—4K?-<√

;xX.

A.A、B兩點(diǎn)在同一水平線上

B.A點(diǎn)高于B點(diǎn)

C.A點(diǎn)低于B點(diǎn)

D.最終銅球?qū)⒆龅确鶖[動

解析：銅球進(jìn)磁場和出磁場的過程中，都有渦流產(chǎn)生，阻礙銅球的擺動，從而有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A點(diǎn)

高于B點(diǎn)，若磁場為勻強(qiáng)磁場，最終銅球?qū)⒃诖艌鲋凶龅确鶖[動，若磁場為非勻強(qiáng)磁場，最終銅球?qū)㈧o止，

故選Bo

答案：B

7.渦流檢測是工業(yè)上無損檢測的方法之一。如圖所示,線圈中通以一定頻率的正弦交流電,靠近待測工件時(shí)，

工i件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，同時(shí)線圈中的電流受渦流影響也會發(fā)生變化。下列說法中正確的是（）

（待測工件e

A.渦流的磁場總是與線圈的磁場方向相反

B.渦流的大小與通入線圈的交流電頻率無關(guān)

C.待測工件可以是塑料或橡膠制品

D.通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力

解析：渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化，根據(jù)楞次定律可知，渦流的磁場與線圈的磁場方向

可能相同也可能相反，故A錯誤；渦流的大小取決于磁場變化的快慢，故與通入線圈的交流電頻率有關(guān)，

故B錯誤；電磁感應(yīng)只能發(fā)生在金屬物體中，故待測工件只能是金屬制品，故C錯誤；因?yàn)榫€圈交流電是

周期性變化的，故在待測工件中引起的交流電也是周期性變化的，可知通電線圈和待測工件間存在周期性

變化的作用力，故D正確。

答案：D

［能力提升練］

8.甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)均可繞豎直固定軸OQ2旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)讓它們以相同角速度同時(shí)開始轉(zhuǎn)動，由于

阻力作用，經(jīng)相同的時(shí)間后停止。若將圓環(huán)置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，乙

環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，現(xiàn)讓甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動后，下列判斷正確的是（）

o?of?

&O2,

甲乙

A.甲環(huán)先停下B.乙環(huán)先停下

C.兩環(huán)同時(shí)停下D.兩環(huán)都不會停下

解析：當(dāng)銅環(huán)轉(zhuǎn)動時(shí)，乙環(huán)一直與磁場方向平行，穿過乙環(huán)的磁通量始終為零，穿過甲環(huán)的磁通量不斷變

化，甲環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定受到安培力，安培力阻礙圓環(huán)與磁場間的相對運(yùn)動，故甲環(huán)先停止運(yùn)動，

A正確。

答案：A

9.（多選）1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中將--銅圓盤水平放置，在其中心正上

方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中

心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是（）

銅圓盤cP

<rjz>

A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢

B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動

C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化

D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動

解析：圓盤轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，圓盤本身構(gòu)成閉合回路，形成渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針

轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)A、B正確，D錯誤；圓盤轉(zhuǎn)動過程中磁針的磁場穿過圓盤的磁通量沒有變化，選項(xiàng)C錯誤。

答案：AB

10.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y=χ2,其下半部處在一個(gè)水平方向的

勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是y=a的直線（如圖中的虛線所示）。一個(gè)小金屬塊從拋物線上y=b（b>a）處以速

度V沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的總熱量是（）

解析：金屬塊在曲面上滑動的過程中，由初狀態(tài)到末狀態(tài)（金屬塊在磁場區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動）能量守恒。

以X軸所在水平面為零勢能面。

初狀態(tài)機(jī)械能El=mgb+ImV2

末狀態(tài)機(jī)械能E2=mga

總熱量Q=El-E2=mg（b-a）+TmV2。

答案：D

11.（多選）如圖所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩

擦不計(jì)，曲面處在圖中磁場中，則（）

A.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于h

B.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于h

C.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于h

D.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于h

解析：若磁場為勻強(qiáng)磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即無機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒,

故A錯誤，B正確；若磁場為非勻強(qiáng)磁場，環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生渦流，機(jī)械能減少，故C錯誤，D正確。

答案：BD

［創(chuàng)新應(yīng)用練］

12.（多選）如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，它們豎直固定在

相同高度。兩個(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從A、B管上端的管口無初速度釋放，穿過A管的小球比穿過B管

的小球先落到地面。下面對于兩管描述可能正確的是（）

A.A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的

B.A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的

C.A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的

D.A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的

解析：磁性小球穿過金屬圓管過程中，將圓管看作由許多金屬圓環(huán)組成，小球的磁場使每個(gè)圓環(huán)中產(chǎn)生感

應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該電流阻礙磁性小球的下落，小球向下運(yùn)動的加速度小于重力加速度；小球在塑

料、膠木等非金屬材料圓管中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球仍然做自由落體運(yùn)動，穿過塑料、膠木圓管的時(shí)間

比穿過金屬圓管的時(shí)間少。

答案：AD

13.如圖所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流，

感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少。以下說法

正確的是（）

焊縫處

高頻6-待焊接工件

源6

線圈導(dǎo)線

A.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫