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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第13 章 电磁感应
第13.4 讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【知识点精讲】
1．涡流
(1)定义：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流
像水的漩涡所以叫涡流。
(2)应用
①涡流热效应的应用，如真空冶炼炉。
②涡流磁效应的应用，如探雷器。
2．电磁阻尼
(1)定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导
体的运动。
(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数。
3．电磁驱动
(1)定义：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，
使导体运动起来。
(2)应用：交流感应电动机。
【方法归纳】
1．涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。
2．磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越
大。
3. 电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼
电磁驱动
不
同
点
成因
由于导体在磁场中运动而产生感
应电流，从而使导体受到安培力
由于磁场运动引起磁通量的变化
而产生感应电流，从而使导体受
到安培力
效果
安培力的方向与导体运动方向相
反，阻碍导体运动
导体受安培力的方向与导体运动
方向相同，推动导体运动
能量
导体克服安培力做功，其他形式
由于电磁感应，磁场能转化为电
1
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转化
的能转化为电能，最终转化为内
能
能，通过安培力做功，电能转化
为导体的机械能，而对外做功
相同点
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感
应电流的导体与磁场间的相对运动。
【最新高考题精练】
1. （2023 高考全国乙卷）一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠
绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。
两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传
感器测得的两管上流过漆包线的电流I 随时间t 的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（ ）
A. 图（c）是用玻璃管获得的图像
B. 在铝管中下落，小磁体做匀变速运动
C. 在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D. 用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
2 （2023 高考全国甲卷）一有机玻璃管竖直放在地面上，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
2
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流传感器测得线圈中电流I 随时间t 变化如图（b）所示。则
A. 小磁体在玻璃管内下降的速度越来越快
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
3．（2023 年6 月高考浙江选考科目）如图所示，质量为M、电阻为R、长为L 的导体棒，通过两根长均为
l、质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为L。细杆通过开关S 可与直流电源E0或理
想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B 的匀强磁场，不计空气阻力和
其它电阻。开关S 接1，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹角固定点
；然后开关S 接2，棒从右
侧开始运动完成一次振动的过程中（ ）
A．电源电动势
B．棒消耗的焦耳热
3
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C．从左向右运动时，最大摆角小于
D．棒两次过最低点时感应电动势大小相等
4．（2018 高考全国理综I）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈
与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小
磁针处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动
5.(2017·全国卷Ⅰ，18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外
界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小
振动，如图16 所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下
及其左右振动的衰减最有效的方案是( )
6．(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，
4
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杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )
A．增加线圈的匝数
B．提高交流电源的频率
C．将金属杯换为瓷杯
D．取走线圈中的铁芯
【最新模拟题精练】
1.（2023 清华附中质检）. 图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷
涡流探伤技术的原理图．
其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂
及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将
一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中，闭合开关S 的瞬间，套环将立刻跳起．对以上两个实例的理解
正确的是
A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象
B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C. 以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源
D. 以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源
2. (2023·陕西榆林市模拟)水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放
置的铜圆盘．圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态．当圆盘绕轴
沿逆时针方向(俯视)匀速转动时，下列说法正确的是( )
5
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A．小磁针不动
B．小磁针沿逆时针方向(俯视)转动
C．小磁针沿顺时针方向(俯视)转动
D．由于穿过圆盘的磁通量没有变化，圆盘中没有感应电流
3.（2023 河北邢台高二期末）如图所示，关于下列器材的原理和用途，下列说法中正确的是（ ）
A．变压器可以改变交流电压，但不能改变频率
B．扼流圈对交流有阻碍作用是因为线圈存在电阻
C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流，涡流产生热量使炉内金属熔化
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用
4. （2022 山东济南重点高中质检）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡
流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A. 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B. 电磁炉是利用变化
磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C. 电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D. 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
6
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5．(2023·广东省模拟)在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能将车的动能转化为电能，启动时再将电
能转化为动能，从而实现节能减排．图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁磁场方向与轮子的
转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下( )
A．如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈
B．如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈
C．如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行
D．如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行
6．磁电式仪表的基本组成部分是磁体和线圈．缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上．
线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小．
如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是( )
A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流
B．穿过铝框的磁通量减少
C．俯视看铝框中产生顺时针方向的感应电流
D．使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处
7．（2023 广东深圳二模）如图，质量为1kg 的方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上，现使质量为2kg
的条形磁铁（条形磁铁横截面比铝管管内横截面小）以v=3m/s 的水平初速度自左向右穿过铝管，忽略一切
摩擦，不计管壁厚度。则（ ）
A．磁铁穿过铝管过程中，铝管受到的安培力可能先水平向左后水平向右
B．磁铁穿过铝管后，铝管速度可能为4m/s
C．磁铁穿过铝管时的速度可能大于2m/s
7
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D．磁铁穿过铝管过程所产生的热量可能达到2J
8. （2023 广东汕头育能中学质检）2021 年9 月3 日在北京，香港两地神舟十二号乘组与近300 名香港科技
工作者、教师和大中学生展开一场别开生面的天地连线互动。天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太
空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：
在铜质轮子的外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁
铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是（ ）
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. 轮子受到
阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力
D. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小
9．（2023 山东滕州质检）如图所示，右端为N 极的磁铁置于粗糙水平桌面上并与轻质弹簧相连，弹簧一
端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用
力将磁铁向右拉到某一位置，撤去作用力后磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动过程，以下说法正确的
是（ ）
A．灯泡的亮暗不会发生变化
B．磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生排斥力
C．从左往右看线圈中的电流一直沿逆时针方向
8
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D．若忽略摩擦力和空气阻力，磁铁振动的幅度不会减小
10. (2023 河北临考信息卷)我国新一代航母——福建舰阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，
飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，导轨间距为d，飞机质量为M，
金属棒质量为m，飞机着舰钩住金属棒后与金属棒以共同速度
进入磁场，轨道端点MP 间的电阻为R、
轨道间金属棒的电阻为r，不计其他电阻和阻拦索的质量。轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为
B．金属棒运动一段距离x 后飞机停下，测得此过程电阻R 上产生的焦耳热为Q，则
A．金属棒ab 中感应电流方向由b 到a
B．通过金属棒的最大电流为
C．飞机和金属棒克服摩擦阻力和空气阻力所做的总功为
D． 通过金属棒的电荷量为
I =
E
R+r = Bd v0
R+r Q
' = r
R QW 克安=0- 1
2
(M +m)v0
2W 克安=Q+Q
'W = 1
2
(M +m)v0
2- R+r
R
Q，q = I ⋅Δt =
E
R+r ⋅Δt =
11.（2023 福建厦门名校联考）如图所示，一根质量为M、长为L 的铜管放置在水平桌面上，现让一块质
量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过
程中
A．桌面对铜管的支持力一直为Mg
B．铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C．铜管中没有感应电流
9
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D．强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间
12. (2022 广东潮州二模)电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细
杆作用下绕转轴O 在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中份
重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁
场大小均相同，其中最合理的是（ ）
A
B.
C.
D.
13. （2022 江苏南京二模） 如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方
式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列
说法正确的是（ ）
A. 制动过程中，导体不会产生热量
B. 如果导体反向转动，此装置将不起制动作用
C. 制动力的大小与线圈中电流的大小无关
10
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D. 线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大
14（2023 浙江名校联盟三模）汽车上装的磁性转速表的内部简化结构如图所示，转轴I 可沿图示方向双向
旋转，永久磁铁同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴II 上，铝盘靠近永久磁体，当转轴I 以一定的转
速旋转时，指针指示的转角大小即反映转轴的转速。下列说法正确的是
A. 永久磁体匀速转动时，转盘中不会产生感应电流
B. 永久磁体逆时针（从左向右看）加速转动时，跟转轴II 相连的指针向逆时针方向偏角变大
C. 零刻度线应该标在刻度盘的a 端
D. 若去掉游丝和指针，使转轴II 无阻碍地自由转动，铝盘就能同永久磁体完全同步转动
15．如图是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》．两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D 固定在铁架
台上，与两个铜线圈P、Q 组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P
时，线圈Q 也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千．以下说法正确的是（ ）
A．P 向右摆动的过程中，P 中的电流方向为
顺时针方向（从右向左看）
B．P 向右摆动的过程中，Q 也会向右摆动
C．P 向右摆动的过程中，Q 会向左摆动
D．若用手左右摆动Q，P 会始终保持静止
16. （2022 北京朝阳二模）1824 年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水
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（
）
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A. 磁针的磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动
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
17．如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′转动，磁
铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是( )
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速
D．线圈静止不动
18. （2023 辽宁大连金州高中三模）电磁阻尼技术经常用于列车刹车过程，某同学设计了如图装置研究电
磁阻尼，某光滑金属导轨由水平平行轨道和竖直四分之一圆轨道组成，水平平行轨道
、
相距
，轨道左端用阻值
的电阻相连。水平轨道的某区域内有方向竖直向上、磁感应强度大
小
的匀强磁场。现有一根质量
、电阻
的金属杆
以
的初速度沿水平
导轨从左端冲入磁场，离开磁场后沿竖直圆轨道上升的最大高度
，设金属杆
与轨道接触良好，
并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计，且不考虑
返回情况，重力加速度
取
。求：
（1）金属杆刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；
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（2）整个过程电阻
上产生的焦耳热；
（3）磁场区域的长度。
19.（2023 广东金山中学质检） 随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技
术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。
该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈
abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ 和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂
直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中
的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块
竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t 火箭着陆，此时火箭速度为v′；线圈abcd 的
电阻为R，其余电阻忽略不计；ab 边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加
速度为g，一切摩擦阻力不计，求：
（1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab 边两端的电势差Uab；
（2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；
（3）火箭主体
速度从v0减到v′的过程中系统产生的电能。
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