专题2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）

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专题 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

【人教版】

【题型 1 涡流】..................................................................................................................................

【题型 2 电磁阻尼】..........................................................................................................................

【题型 3 电磁驱动】..........................................................................................................................

【题型 4 联系实际】..........................................................................................................................

【题型 5 综合问题】..........................................................................................................................

【题型 1 涡流】

【例 1】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

部分处在一个沿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焦耳热总量是(　 )

A．mgb B．mv2

C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2

[解析]　金属块最终在磁场区域内往复运动，由初状态到末状态，根据能量守恒定律得 E1

＝E2＋Q，初状态机械能 E1＝mgb＋mv2，末状态机械能 E2＝mga，产生的焦耳热 Q＝E1－

E2＝mg(b－a)＋mv2。

[答案]　D

【变式 1-1】(多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其

进入考场，如图所示。探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，就会引

起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关

于探测器工作原理，下列说法正确的是(　 )

A．金属探测器利用的是电磁感应现象

B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用

C．金属探测器利用的是静电感应现象

D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈

中电流的变化

解析：选AD　线圈通电后会产生磁场，当有金属物体进入磁场时，通过金属物体横截面

的磁通量发生变化，金属物体内部会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，由

此判断是否有金属物体，静电感应现象是带电体靠近导体时使导体感应起电，故 A、D正

确。

【变式 1-2】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。下图是检测

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交流电时，金属管道壁

内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是(

)

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的频率，则检测线圈的电流强度

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的频率，则检测仪消耗功率将变

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

解析：选C　激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，管道壁中产生涡流，有一定的热

功率，P激励＝P检测＋P热，故 A错误；增大频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感

应电动势变大，则电流强度变大，故 B错误；增大频率，检测线圈的功率和管道产生的热

功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故 C正确；当检测仪从金属管道完好处进入破损处

检测时，厚度减小，则管道壁中产生的涡流变小，故 D错误。

【变式 1-3】以下现象中属于涡流现象的应用的是(　 )

解析：选B　电烤箱是利用电流发热的原理，故 A错误；金属探测仪可以探测人身是否携

带金属物品，是通过金属上产生涡流而使报警器发出警告的，故 B正确；高压带电作业屏

蔽服是利用静电屏蔽原理，故 C错误；车载充电器没有应用涡流现象，故 D错误。

【题型 2 电磁阻尼】

【例 2】如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管 P和塑料管 Q竖直放置．小磁块先后在两

管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块(　　)

A．在 P和Q中都做自由落体运动

B．在两个下落过程中的机械能都守恒

C．在 P中的下落时间比在 Q中的长

D．落至底部时在 P中的速度比在 Q中的大

答案　C

解析　小磁块从铜管 P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块

一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在 P中不是做自由落体运动，而塑

料管 Q中不会产生电磁感应现象，因此 Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小

磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B项错误；由于在 P中小磁块下落的

加速度小于 g，而 Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在 P中下

落的时间比在 Q中下落的时间长，C项正确；根据动能定理可知，落到底部时在 P中的速

度比在 Q中的速度小，D项错误．

【变式 2-1】如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁下端的水平桌面上

放一个固定的闭合线圈，并使磁铁上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的

是(　 )

A．线圈给磁铁的磁场力始终向上

B．线圈给磁铁的磁场力先向上再向下

C．线圈给磁铁的磁场力始终向下

D．线圈给磁铁的磁场力先向下再向上

[解析]　根据楞次定律的“来拒去留”，磁铁向闭合线圈靠近，要受阻力作用，即磁场力

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