资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二课时作业 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、单选题
1．为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2．磁力刹车是游乐场中过山车采用的三种新型刹车装置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）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，关于该刹车装置的原理，下列判断错误的是( )
A.过山车进入停车区时其动能转化成电能
B.把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
C.过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流
D.过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速
3．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中都会产生感应电流.如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以随时间变化的电流，铁块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流.当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判断正确的是( )
A.线圈内部空间的磁感线方向竖直向下
B.从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向
C.为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
D.为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
4．安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈.若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则（判断电流方向均从左向右观察）( )
A.有金属片通过时，金属片中会感应出涡流
B.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向可能改变
C.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向为顺时针
D.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流可能逐渐减小
5．某车型的减震系统由两部分组成：一部分是机械弹簧主减震系统；另一部分是电磁辅助减震系统.装置示意图如图所示，强磁体固定在汽车底盘上，阻尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减震系统相连，在震动过程中强磁体可在线圈内上下移动.则( )
A.对调强磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果
B.增加线圈匝数，不影响安培力的大小
C.只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果
D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变
6．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极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向里，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变大
7．如图所示，在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈，并接有电源，圆盘的四周固定有许多带负电的小球，将整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，圆盘( )
A.将逆时针转动（俯视）
B.将顺时针转动（俯视）
C.不会转动
D.先逆时针转再顺时针转（俯视）
8．强风天气会给人们的出行带来困难.某大厦上的电磁阻尼器出现了摆动，及时对大厦进行减震，如图所示，下列说法正确的是( )
A.风速越大，导体板中磁通量变化率越小
B.风速越大，导体板内产生的感应电动势越小
C.风速越大，导体板内产生的涡流越小
D.导体板内涡流对永磁铁的电磁阻力是该大厦减震的原因
9．如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.ac、bc两边分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边逆时针（俯视）转动时，下列判断正确的是( )
A.电流表无示数，b、c电势相等
B.电流表有示数，b、c电势不相等
C.电压表无示数，a、c电势不相等
D.电压表有示数，a、c电势不相等
10．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（从车后朝前看）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，则( )
A.过山车进入停车区时铜片不会产生热量
B.过山车运动的速度越大，在停车区制动力越大
C.若将铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
D.若将强力磁铁的磁极对调，过山车在停车区将加速运动
11．如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环所围面积为.当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，则导体环中( )
A.0~1s内与1~2s内，电流方向相反
B.0~2s内与2~4s内，电流方向相同
C.时，感应电流为零
D.时，感应电动势大小为0.01V
12．如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径。则磁体在管中( )
A.做自由落体运动
B.做匀加速直线运动
C.换一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快
D.换一根有裂纹的铝管（如图乙所示），运动比图甲中更慢
二、多选题
13．如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示.旁边固定着一块U形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过.关于家用单相电能表，下列说法正确的是( )
A.用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大
B.用户功率越大，电流线圈在铝盘中产生的涡流越大
C.永久磁铁在铝盘中产生的安培力推动铝盘转动
D.当停止用电时，永久磁铁可以使铝盘尽快停止转动，避免由于惯性继续转动而带来计量误差
14．如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁在铜管内下落的最大速度为，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，重力加速度为g.强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是( )
A.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁做自由落体运动
B.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁的下落会慢于自由落体运动
C.图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率等于
D.如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度为
15．光盘是记录音、视频的常用介质，CD碟用红色激光读写数据，蓝光碟则用蓝色激光读写，因为蓝色激光的波长更短，使得蓝光碟的数据密度远大于CD碟，如图所示，红蓝混色激光射到玻璃介质分解成两速折射光线a和b。下列说法正确的是( )
A.a是蓝光，b是红光
B.在玻璃介质中a光的速度大于b光
C.a、b光由空气进入玻璃介质后波长均变短
D.若增大入射角，a、b光均可能发生全反射
16．一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离.如图（a）所示.现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图（b）所示.则( )
A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快
B.下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次
C.下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D.与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大
三、填空题
17．一线圈匝数n=100,电阻R1=1.0Ω,在线圈外接一个阻值R2=4.0Ω的电阻和一个电容C=0.2uF的电容器,如图甲所示。在线圈内有垂直纸面向里的磁场,线圈内磁通量φ随时间t变化的规律如图乙所示。则线圈产生的感应电动势为__________V,下极板所带电量为__________C。
18．如图(a)所示,单匝矩形金属线圈处在匀强磁场中,t=0时刻,磁场方向垂直于纸面向里,磁场发生如图(b)所示变化,在0到t1和t1到t2时间内流过线圈中的电流方向__________(“相同”或“相反”);若t2=3t1,则在0到t1和t1到t2时间内线圈中产生的电动势E1与E2大小之比为__________。
四、实验题
19．某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。实验装置如图甲所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电。
1.下列实验操作中，错误的有___。
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．捏住磁铁所连的纸带上端，然后松开让磁铁从静止释放
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
2.该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，…，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图乙所示。
计算相邻计时点间的平均速度v，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表。
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
V(cm/s) 24.5 33.8 37.8 39 39.5 39.8 39.8 39.8
3.分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是逐渐增大到39.8cm/s； 即磁铁受到阻尼作用的变化情况是________。
4.该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验②”)，结果表明磁铁在塑料管中的运动几乎与 运动规律相同。可知实验②是为了说明磁铁在塑料管中___________（有或没有）受到阻尼作用，对比实验①和②的结果可得到结论是_____________________________。
五、计算题
20．如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长。求
（1）在到时间内，金属框中的感应电动势E；
（2）时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；
（3）在到时间内，金属框中电流的电功率P。
21．一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一条形磁铁。一次在磁铁下方固定一闭合线圈（图），另一次不放线圈，然后将磁铁下拉相同的距离后释放。你认为两次磁体振动的时间有区别吗？为什么？
参考答案
1．答案：C
解析：AB.图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生感应电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，故AB错误；
C.图丙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，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，故C正确；
D.图丁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，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，故D错误。
故选C。
2．答案：B解析：过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，使过山车减速，安培力做负功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故A、C、D正确；有机玻璃片不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，不能达到相同的刹车效果，故B错误.故B符合题意.
3．答案：D
解析：线圈内部的磁场由通过线圈的电流产生，根据安培定则可知，线圈内部的磁感线方向竖直向上，故A错误；因为线圈中的电流正在减小，则线圈中电流产生的磁场减弱，根据楞次定律，从上往下看，涡流的方向为逆时针方向，故B错误；由于产生的感应电动势的大小一定，而要减小涡流，应增大铁块的电阻，根据电阻定律可知，可减小铁块的横截面积，故可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来，故C错误，D正确.
4．答案：A
解析：通电线圈中的电流均匀增大，则产生的磁场均匀增大，有金属片通过时，穿过金属片的磁通量发生变化，金属片中会感应出涡流，A正确；金属片中涡流的磁场与通电线圈中产生的磁场方向相反，虽然会对接收线圈中磁通量的增大有一定的阻碍作用，但不能阻止接收线圈中磁通量增大，所以接收线圈中的感应电流的方向不会改变，B错误；无金属片通过时，接收线圈中的磁通量由左向右均匀增大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向为逆时针，根据法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电动势不变，感应电流不变，C、D错误.
5．答案：C
解析：对调强磁体的磁极，震动过程线圈仍会产生感应电流，不影响减震效果，故A错误，C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数，产生的感应电动势增大，线圈中电流增大，电磁阻尼现象越明显，会影响安培力的大小，故B错误；震动过程中，线圈中磁通量的变化情况会根据磁体的靠近或者远离而反复改变，由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故D错误.
6．答案：C解析：由题意可知，穿过铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律知，甲区域感应电流的磁场方向垂直铝盘向外，A错误；穿过铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律知，乙区域感应电流的磁场方向垂直铝盘向里，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，C正确；若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘的作用力小于对实心铝盘的作用力，D错误.
7．答案：A
解析：电源接通的瞬间，由安培定则可知，线圈内的磁场方向向上，线圈中的电流增大将产生增强的磁场，根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生电场，根据楞次定律和安培定则可知，线圈周围产生顺时针方向的电场（俯视），负电荷受到的电场力与电场方向相反，则带负电的小球会受到逆时针方向的电场力（俯视），故圆盘将逆时针转动（俯视），A正确，B、C、D错误.
8．答案：D
解析：风速越大，永磁铁与可摆动质量块摆动越厉害，导体板中磁通量变化率越大，由电磁感应定律可知，导体板中产生的感应电动势越大，产生的涡流也越大，A、B、C错误；根据楞次定律可知，导体板内的涡流与永磁铁间的电磁阻力，是该大厦减震的原因，D正确.
9．答案：C
解析：金属框转动时，bc、ac边切割磁感线，产生感应电动势，不为零，b、c电势不相等，a、c电势不相等，但转动过程中穿过金属框的磁通量始终为零，故金属框中无感应电流，电流表没有示数，同时电压表也没有示数，A、B、D错误，C正确.
10．答案：B
解析：A.过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，穿过铜片的磁通量发生变化，铜片中会产生感应电流，会产生热量，故A错误；
B.过山车运动的速度越大，穿过铜片的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大，铜片中的感应电流越大，受到的安培力越大，即在停车区制动力越大，故B正确；
C.有机玻璃片不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不会产生感应电流，达不到同样的刹车效果，故C错误；
D.若将强力磁铁的磁极对调，铜片所受安培力仍是阻力，过山车在停车区仍做减速运动，故D错误。
故选B。
11．答案：D
解析：AB.因图像的斜率的符号反映感应电流的方向，可知0~1s内与1~2s内，电流方向相同，0~2s内与2~4s内，电流方向相反，选项AB错误；
C.时，B为零，但是不为零，则感应电流不为零，选项C错误；
D.时，感应电动势大小为
选项D正确。
故选D。
12．答案：C
解析：A.图甲中，磁体在铝管下落时，产生电磁感应，阻碍磁体与导体间的相对运动，所以不会做自由落体运动，故A错误；
B.由楞次定律和法拉第电磁感应定律知，在电磁感应现象中产生的感应电流阻碍相对运动，所以刚开始磁体做加速下落，随速度的增大，阻碍力增大，当增大到与磁体的重力相等时，磁体匀速运动，磁体在管中不是匀加速直线运动，故B错误；
C.换用一根直径稍大的铝管，磁体外部空间大，所以磁通量变化率相对图甲小，产生的电动势小，感应电流小，阻碍作用小，所以运动比图甲中更快，故C正确。
D.如图乙所示，换用一根有裂纹的铝管，由于断开，所以断开部分没有感应电流，所以相对甲图，阻碍作用小，则运动比图甲中快，故D错误；
故选C。
13．答案：BD
解析：电流线圈串联在电路中，用户功率越大，则电流越大，产生的磁场越强，则涡流越大，而电压线圈并联在电路中，其电压与用户功率无关，电流大小不变，因此涡流不变，A错误，B正确；由题意可知，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，C错误；当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，铝盘转动切割永久磁铁的磁感线产生电磁阻尼效果，避免由于惯性继续转动而带来计量误差，D正确.
14．答案：BCD
解析：若把空心铜管切开一条竖直狭缝，此时铜管内仍然会形成涡流，涡流的磁场对强磁铁有阻碍作用，所以将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁的下落会慢于自由落体运动，A错误，B正确；题图甲中，强磁铁达到最大速度后做匀速运动，在匀速下落的过程中，可以认为减少的重力势能全部转化为热量，则有，可得铜管的热功率，C正确；由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小E与强磁铁下落的速度v成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻R是恒定的，可知任一时刻的热功率为，强磁铁上面粘一个质量为的绝缘橡胶块一起匀速下落时，有，可得，解得，D正确.
15．答案：AC
解析：A.由题图可知，红蓝混色激光射到玻璃介质后，a光的偏转程度较大，所以a光的折射率较大，a光的频率较大，波长较小，则a是蓝光，b是红光，故A正确；B.根据，由于以a光的折射率较大，所以在玻璃介质中a光的速度小于bC.a故B错误；C.a、b光由空气进入玻璃介质后，传播速度均变小，由于频率不变，根据可知，a、b光由空气进入玻璃介质后波长均变短，故C正确；D.光从空气进入玻璃介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射，故D错误，故选AC。
16．答案：AD
解析：由题图可知，感应电流的峰值越来越大，则穿过线圈的磁通量的变化越来越快，而磁通量的变化快慢是由小磁体运动快慢决定的，故小磁体在玻璃管中下降速度越来越快，A正确；从上向下看，磁体接近每匝线圈时，穿过线圈的磁通量增大而产生某一方向的电流，通过线圈后，穿过线圈的磁通量同向减小而产生反方向的电流，并循环此过程，故电流方向发生变化，并不是小磁体的N板、S极上下颠倒，B错误；小磁体下落过程中，线圈中最大感应电流逐渐增大，所以线圈受到的安培力逐渐增大，由牛顿第三定律可知小磁体受到线圈的电磁阻力也越来越大，C错误；小磁体通过线圈下部的感应电流峰值比通过线圈上部时大，则下部感应电动势峰值比上部大，由法拉第电磁感应定律可知，小磁体通过线圈下部的过程中，通过线圈的磁通量变化率的最大值更大，D正确.
17．答案：50 8×10-6
解析：根据法拉第电磁感应定律计算线圈产生的电动势,根据闭合回路欧姆定律计算电容器两端的电压,然后根据Q=CU计算电荷量.
根据法拉第电磁感应电流可得线圈产生的电动势为,线圈相当于电源,根据闭合回路欧姆定律可得电容器两端的电压为,故下极板所带电荷量为.
18．答案：相同; 2:1
解析：
19．答案：1.D； 3.逐渐增大到等于重力；4.自由落体；没有；磁铁在铜管中要受到电磁阻尼作用。
解析：
20．答案：（1）
（2）；垂直ab向左
（3）0.064 W
解析：（1）在到的时间内，磁感应强度的变化量，设穿过金属框的磁通量变化量为，有①
由于磁场均匀变化，金属框中产生的电动势是恒定的，有②
联立①②式，代入数据，解得③
（2）设金属框中的电流为I，由闭合电路欧姆定律，有④
由图可知，时，磁感应强度为，金属框ab边受到的安培力⑤
联立①②④⑤式，代入数据，解得⑥
方向垂直于ab向左。⑦
（3）到时间内，金属框中电流的电功率⑧
联立①②④⑧式，代入数据，解得⑨
21．答案：见解析
解析：放线圈时磁铁很快停止振动，不放线圈时磁铁振动较长时间后才停止。在磁铁上下振动的过程中，通过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场使磁铁上下振动时始终受到阻碍作用，也就使磁铁振动时除了要克服空气阻力做功外，还需要克服安培力做功，所以弹簧和磁铁整体的机械能减少得更快，因而磁铁很快就会停下来。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑