2023年全国乙卷物理试题T17-电磁阻尼与电磁驱动-选择题

【原题-17】 1．一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 【变式题-基础1】 2．如图所示，有一铜盘轻轻拨动后会绕转轴自由转动，如果转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但不与铜盘接触。下列说法正确的是（　　）    A．铜盘转得越来越快 B．铜盘中会有涡流产生 C．这是电磁驱动现象 D．上下交换磁极铜盘会转得越来越快 【变式题-基础2】 3．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　） A．a、b两点等高 B．小球在最低点处于平衡状态 C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流 D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力 【变式题-基础3】 4．某老师做了一个实验：如图所示，他将上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直固定在水平台上，让小磁块分别在两管中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P和Q下落过程中，机械能都守恒 C．在P中的下落时间小于在Q中的下落时间 D．落至底部前瞬间，在P中的速度小于在Q中的速度 【变式题-巩固1】 5．汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定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，导体不会发热 B．制动力的大小与导体运动的速度无关 C．改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力 D．制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 【变式题-巩固2】 6．图中A是三个一样的强磁体，B、C和D均是一样的紫铜管，在紫铜管C和D上锯去一部分（白色区域），如图中的乙和丙图所示。现将强磁体释放，强磁体在B、C和D中下落的时间分别是t1、t2和t3，关于下落时间说法正确的是（　　） A．t1=t2=t3 B．t1>t2>t3 C．t1>t3>t2 D．t1<t2<t3 【变式题-巩固3】 7．为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是（　　） A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流 B．甲方案中，铝板左右摆动时能产生祸流，起电磁阻尼的作用 C．乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流 D．由于铝框更轻，所以乙方案比甲方案更加合理 【变式题-提升1】 8．1824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（　　） 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 【变式题-提升2】 9．如图所示，一根长左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（　　） A．磁体做自由落体运动 B．磁体加速度越来越大 C．磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上 D．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 【变式题-提升3】 10．2021年7月25日，台风“烟花”给上海带来明显风雨影响，高达632米的上海中心大厦在台风里却能够保持稳定，位于第126层的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作用。这款阻尼器由我国自主研发，重达1000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的惯性会产生一个反作用力，产生反向摆动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，其简化示意图如图所示。下列关于该阻尼器的说法正确的是（　　） A．质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响 B．安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，才会有较好的阻尼效果 C．安装在质量块下方的圆盘状永磁体只有下端为N极上端为S极，才会有较好的阻尼效果 D．地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【详解】A．强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流。强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，故由图像可知图（c）的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，A正确； B．在铝管中下落，脉冲电流的峰值一样，磁通量的变化率相同，故小磁体做匀速运动，B错误； C．在玻璃管中下落，玻璃管为绝缘体，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故小磁体受到的电磁阻力在不断变化，C错误； D．强磁体分别从管的上端由静止释放，在铝管中，磁体在线圈间做匀速运动，玻璃管中磁体在线圈间做加速运动，故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长，D错误。 故选A。 2．B 【详解】AC．由于电磁阻尼作用铜盘转得越来越慢，故AC错误； B．铜盘转动时切割磁感线产生涡流，故B正确； D．上下交换磁极同样由于电磁阻尼作用铜盘会转得越来越慢，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】BCD．小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确； A．由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误。 故选C。 4．D 【详解】A．小磁块在铜管中下落过程，根据电磁感应定律，铜管中产生涡流，小磁块受到的电磁力阻碍小磁块的下落，不是自由落体运动，A错误； B．P中小磁块的部分机械能转化为铜管中产生涡流的焦耳热，机械能不守恒，B错误； C．由于P中的小磁块受到的电磁力会阻碍小磁块的下落，所以下落时间比在Q中长，C错误； D．根据动能定理，在P中重力势能一部分转化为了焦耳热，在Q中重力势能全部都转化成动能，所以落至底部前瞬间，Q中的速度更大，D正确。 故选D。 5．D 【详解】A．由于导体中产生了涡流，根据 可知，制动过程中，导体会发热，A错误； B．导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力，即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，B错误； C．根据楞次定律，可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，C错误； D．制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力，即制动力变小，D正确。 故选D。 6．B 【详解】紫铜管可以看作是有无数个相同的铜环做成的铜管，当强磁体向下通过铜管时，穿过通过的磁通量发生改变，会在铜管内产生感应电流，产生的感应电流产生的磁场方向与强磁体产生磁场方向相反，故阻碍强磁体下落，由于甲图中一直阻碍强磁体运动，乙图中只有部分管道阻碍强磁体运动，丙图中由于铜环不是闭合的，不会产生感应电流，几乎没有阻碍强磁体运动，根据牛顿第二定律 可得 根据 可得 t1>t2>t3 故选B。 7．B 【详解】AB．甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确； CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。 故选B。 8．B 【详解】AB．铜不是铁磁质，不会被磁针磁化，磁针转动的原因在于圆盘与磁针存在相对运动，使圆盘切割磁感线，产生了涡流，而涡流的磁场导致磁针转动，故A错误，B正确； C．在圆盘转动的过程中，圆盘位置和面积均未变，根据磁针周围磁感线的分布情况可知磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量未变，故C错误； D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动，但铜离子也会随圆盘一起运动，二者产生的等效电流为大小相同、方向相反，即可认为圆盘整体不产生电流，故D错误。 故选B。 9．C 【详解】ACD．磁体从管口处由静止下落，空心铝管可以看作是由无数个圆环构成的，磁铁下落过程中在铝管中产生感应电流，根据楞次定律可知，铝管中的感应电流阻碍磁体的下落，对磁体始终产生向上的阻力，所以磁体不是做自由落体运动，故AD错误，C正确； B．磁体在下落过程中由牛顿第二定律可得 又 ，， 解得 刚开始时磁体的加速度为g，随速度增大感应电动势增大，安培力增大，加速度减小；若达到重力与安培力大小相等，加速度为零，故B错误。 故选C。 10．D 【详解】A．在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，可知该阻尼器为电磁阻尼，只有下方地板是导体时，方可会起作用，A错误； B．安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，可知磁场方向沿水平方向，这样在地板导体中产生的感应电流很小，电磁阻尼效果不好，B错误； C．由电磁感应原理，可知安装在质量块下方的圆盘状永磁体的磁场方向只要是在竖直方向，都有较好的效果，有下端为N极上端为S极，或下端为S极上端为N极，阻尼效果相同，C错误； D．地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，地板导体内有电阻，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉，符合电磁阻尼原理，D正确。 故选D。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$