高中试卷答案网2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、单选题
1．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用，下面列举的四种电器中，在工作时利用了电磁感应现象的是：
A．电饭煲 B．微波炉 C．电磁炉 D．白炽灯泡
2．以下叙述中不正确的是（ ）
A．伽利略通过斜面实验和逻辑推理的方法研究了自由落体运动的规律
B．开普勒提出了日心说，从而发现了行星运动的规律，后人称为开普勒行星运动规律
C．利用涡流的热效应，人们制成了用于加热食物的电磁炉
D．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这是利用了静电屏蔽的原理
3．如图所示的现象中涉及电磁感应的是( )
A． B．
C． D．
4．如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一个电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴匀速转动(O轴位于磁场边界)，周期为T，t＝0时刻线框置于如图所示位置，则线框内产生的感应电流的图像为(规定电流顺时针方向为正)( )
A． B．
C． D．
5．法拉第于1822年12月开始，多次对“磁生电”进行实验研究，直到1831年8月29日，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，如图所示，线圈A连接电池与开关，线圈B通过较长的导线闭合，并在其中一段水平直导线下方放置小磁针，开始时磁针静止。他发现，当开关合上瞬间，磁针偏转了一下。法拉第敏锐地意识到，寻找近10年的“磁生电”效应终于被发现了。对实验下列说法正确的是（ ）
A．法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无
B．开关闭合瞬间，小磁针的N极向纸外旋转一下，并随即复原
C．开关闭合后，小磁针的N极向纸内旋转一定角度，并保持不变
D．开关闭合后，铁芯中始终存在磁场和涡流
6．以下关于电炉、微波炉、电磁炉和真空冶炼炉说法正确的是（ ）
A．电炉必须使用交流电才能工作
B． 微波炉发出的微波在金属容器中产生涡流，从而实现加热食物的目的
C． 电磁炉工作时既可以通交变电流，也可以通恒定电流
D． 真空冶炼炉通以高频交变电流产生交变磁场，在金属中产生涡流使金属发热熔化
7．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上往下看磁铁作逆时针转动时，则（ ）
A．线圈将作逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将作逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈中产生恒定电流
D．线圈中感应电流方向始终是 abcda
8．如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中( )
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反
D．a位置低于b位置
二、多选题
9．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了（ ）
A．增大涡流 B．减小涡流
C．产生更多的热量 D．减小发热量
10．某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则（ ）
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到
D．探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报
11．“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是( )
A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带
C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决
D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口但不适用于金属容器
12．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，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。下面对于两管的描述中可能正确的是（ ）
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
三、解答题
13．如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？
14．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁。将磁铁托到某一高度后放开，磁铁能振动较长一段时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它（如图所示），磁铁就会很快停下来。解释这个现象，并说明此现象中的能量转化情况。
15．在方向竖直向下、磁感应强度B=5T的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距L=1m，质量m1=2kg，电阻R=1Ω的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，轨道端点M、P间接有一直流电源，电动势E=36V。导体棒ab通过滑轮提升质量m2=8kg的重物，不计电源内阻，不计导轨电阻，不计滑轮轴处的摩擦，g=10m/s2
（1）简述此电动机的能量转化情况；
（2）当ab棒速度为v=2m/s时，求通过棒的电流I的大小；
（3）当ab棒速度为v=2m/s时，求通过棒的加速度a的大小；
（4）棒最终匀速运动的速度vmax。
参考答案：
1．C
【详解】电饭煲是利用电阻加热，微波炉是利用微波能量与食物中水分子共振，电磁炉是利用导体中产生的涡流现象，利用了电磁感应，白炽灯是利用钨丝发热而发光。
故选C
考点：电磁感应现象
点评：本题考查了物理学知识在生活中的应用，例如涡流现象等
2．B
【详解】A．伽利略通过斜面实验和逻辑推理的方法研究了自由落体运动的规律，故A正确；
B．哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星运动的规律，后人称为开普勒行星运动规律，故B错误；
C．利用涡流的热效应，人们制成了用于加热食物的电磁炉，故C正确；
D．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这是利用了静电屏蔽的原理，故D正确。
本题选错误的，故选B。
3．B
【详解】电子束在显像管中的偏转是运动电荷在磁场中偏转，A错误；安全门报警是利用电磁感应原理工作的，B正确；灯丝颤抖是因为通电电流受到磁场力的作用，C错误；电子束在磁场中偏转是利用了运动电荷在磁场中偏转，D错误．
4．A
【详解】在线框顺时针转动时，线框转动周期为T，如图从上边进入磁场到下边刚进入磁场所用时间：，此段时间内产生的感应电动势为：，产生的感应电流：，大小不变，根据楞次定律，电流为逆时针方向，故电流为负值。转到右边界，出磁场的过程中产生感应电流，用时也为，产生的感应电动势为，产生的感应电流：，大小不变，根据楞次定律，电流为顺时针，故电流为正值。根据以上分析，只有A选项符合要求，故A正确，BCD错误。
5．A
【详解】A．法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无，故A正确；
B．开关闭合瞬间，原磁场增大，根据楞次定律，感应电流磁场向上，所以小磁针上方导线电流向右，小磁针的N极向纸内旋转，故B错误；
C．开关闭合后，小磁针的N极向纸内旋转一定角度，稳定后，A线圈电流不变，磁场不变，B线圈无感应电流，小磁针复原，故C错误；
D．开关闭合稳定后，磁场恒定，铁芯中无涡流，故D错误。
故选A。
6．D
【详解】A．电炉也可以使用直流电源工作，故A错误；
B．微波炉利用磁控管将电能转化为微波辐射能，微波辐射引起食物内部的水分子振动摩擦，从而产生热量，故B错误；
C．电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物，所以不可以使用直流电源，故C错误；
D．真空冶炼炉通以高频交变电流产生交变磁场，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．磁铁开始逆时针转动时，线圈内磁通量增加，为了阻碍线圈中磁通量的增加，根据楞次定律可知线圈随磁铁逆时针转动，但转速比磁铁小，A错误，B正确；
CD．在磁铁的转动过程中，穿过线圈正面磁通量会增大或减小，也会出现穿过线圈反面磁通量增加或减小的情况，所以线圈中的感应电流方向始终在变化，CD错误。
故选B。
8．A
【详解】AB．先看感应电流方向，铜制圆环内磁通量先向里并增大，感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；铜制圆环越过最低点过程中，铜制圆环内磁通量向里的减小，向外的增大，所以铜制圆环感应电流的磁场向里，感应电流为顺时针；越过最低点以后，铜制圆环内磁通量向外并减小，所以铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针，故A正确，B错误；
C．再看安培力方向，由于磁感应强度在竖直方向均匀分布，把铜环分成若干份，则可知，对称的一小段在竖直方向的安培力是大小相等，方向相反的，故合力方向始终沿水平方向，故和速度方向会有一定夹角，故C错误．
D．因线圈从a到b的过程中要产生电能，消耗机械能能，则a位置要高于b位置，选项D错误；
故选A．
9．BD
【详解】涡流能使导体发热。变压器的铁芯是相互绝缘的硅钢片叠加而成的，从而降低涡流强度，减少能量损耗，提高变压器的效率。
故选BD。
10．BD
【详解】AB．探测环中的发射线圈通以正弦式电流，被测金属物中产生的是交变电流，故A错误，B正确；
C．违规携带的物品只要是金属就会被探测到，故C错误。
D．因为探测环中的发射线圈通以正弦式电流，被测金属物中的磁通量也是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故D正确；
故选BD。
11．CD
【详解】AB.由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必修是交流电，故A、B错误；
C.减小内置线圈中所通过电流的频率可以降低封口过程中产生的热量，即控制温度，故C正确；
D.封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，故D正确。
12．AD
【详解】由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确BC错误。
故选AD。
13．见解析
【详解】有，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。
14．见解析
【详解】当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就是磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈的磁场力阻碍，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来。此过程中系统损失的机械能转化为线圈的电能（克服安培力做功）和增加环境的内能（克服空气阻力做功）。
15．（1）电能转化为机械能；（2）26A；（3）；（4）4m/s
【详解】（1）电流通过在磁场中的导体棒产生安培力，拉动物体运动，所以电动机将电能转化为机械能。
（2）导体棒切割磁感线产生反电动势
电路中的电流
代入数据解得
（3）以导体棒和重物构成的系统为研究对象，根据牛顿第二定律
代入数据得
（4）最终ab棒匀速运动，速度为，重物和导体棒受力平衡
通过导体棒的电流
即
解得
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