第二章 3. 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专用)

第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 第1关练速度 30mn为准，你的时间： B.通入电磁体线圈的电流在增强 题型1电磁感应现象中的感生电场 C.电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 1.(2023·新疆喀什期中)下列说法中错误的是 D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力 题型2涡流 A.感生电场由变化的磁场产生 4.(2023·北京北大附中期中)变压器的铁芯是 B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 利用硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块 C,感生电场的方向可以用楞次定律和安培定 硅钢，这是因为 () 则来判定 A.增大涡流，提高变压器的效率 D.感生电场的电场线是闭合曲线，与静电场 B.减小涡流，提高变压器的效率 不同 C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 2.(2023·河北衡水二中期中)如图所示，在一 D.减小铁芯中的电阻，以减小发热量 水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽.有一质 5.(2022·江苏扬州期末)如图，手持金属探测 量为m、电荷量为g的带正电小球，在槽内沿 器工作时发射线圈通以正弦式交流电，附近 顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上 被探测的金属物中产生涡流，涡流的磁场被 的均匀增大的匀强磁场，则 探测器中的接收线圈接收，从而使探测器发 A.小球速度变大 出警报，则 B.小球速度变小 A.发射线圈中产生了涡流 C.小球速度不变 B.被测金属物中产生的是直 D.小球速度可能变大也可能变小 流电 3.(2023·浙江宁波余姚 C.被测金属物与探测器相对 中学期中)现代科学研 一真空宝 运动时才能被检测出 究中常要用到高速电 D.金属探测器是利用电磁感应原理制成的 子，电子感应加速器就 6.(2022·云南昆明一中期末)电磁炉是利用电 是利用感生电场使电子 磁感应原理加热食物的，以下关于电磁炉的 加速的设备.如图所示， 说法正确的是 ( 上面为侧视图，上、下为 A.电磁炉内部产生了感应 电磁体的两个磁极：下 电子枪 电流 面为磁极之间真空室的俯视图.若从上往下 B.电磁炉可以加热陶瓷锅 看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运 内的食物 动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子 加速则下列判断正确的是 C.电磁炉只能加热铁锅内的食物 A.真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 D.电磁炉加热食物利用了电流的热效应 第二章学霸055 7如图为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外 触，但易拉罐也会随木框转动.则下列说 绕有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，则 法正确的是 A,如果线圈中通以恒定电流， 冶炼炉就能冶炼金属 B.通过线圈的高频交流电使 易拉城 炉体产生涡流从而熔化炉内金属 C.真空冶炼炉在工作时炉内金属中产生涡流 A.木框的转速总比易拉罐的大 使炉内金属熔化 B.易拉罐与木框的转动方向相反 D.如果真空冶炼炉中金属的电阻率大，则涡 C.易拉罐与木框保持相同的转速同方向 流很强，产生的热量很多 转动 题型3电磁阻尼和电磁驱动 D.两个磁铁必须异名磁极相对 8.如图所示，一个铜质圆环，无 11.(2023·河北唐县一中质 初速度地自位置I下落到位置 检)如图所示，用轻绳将一 Ⅱ，若圆环下落时其轴线与磁 条形磁铁竖直悬挂于O点， 体悬线重合，圆环面始终水平. 在其正下方的水平绝缘桌 位置I与位置Ⅱ的高度差 面上放置一铜质圆环现将 为h,则运动时间 磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低 处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静 A.等于 2h 2h B.大于 Ng 止.下列说法正确的是 () C.小于 2h A.磁铁在A、E两处的重力势能相等 D.无法判定 B.磁铁从A到D的过程中，圆环对桌面的 9.(2023·广西南宁二中期初)如图所示，使一 压力小于圆环受到的重力 个铜盘绕其竖直的轴转动，且假设摩擦等阻 C.磁铁从D到E的过程中，圆环受到的摩 力不计，转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移 擦力方向水平向右 近铜盘，则 D.磁铁从A到D的过程中，从上往下看，圆 A.铜盘转动将变慢 环中产生逆时针方向的电流 B.铜盘转动将变快 第2关练准确率 准确率>90%，你做对题 C.铜盘仍以原来的转速转动 D.铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的 12.(2023·吉林长春五中期末)如图所示，甲、 两端哪是N极，哪是S极来决定 乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁 10.(2023·江苏东台中学期中)如图，将一空的 分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三 铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“”形木框 个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上 两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木 端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及 框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接 开槽后管的质量变化关于铝管穿过强磁铁 选择性必修第二册学霸056 的时间，下列判断正确的是 )15.(2022·北京和平街一中模拟)如图所示，内 壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径 略小于环口径的带正电的小球，以速率。沿 逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上 乙 方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比 丙 强磁铁 A,甲最短 B.乙最短 增加的变化磁场，设运动过程中小球带电荷 C.丙最短 D.甲、乙相同 量不变，那么 ( 13.(2022·江苏宿迁期中)管道高频焊机可以 对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接焊机 的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交 流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆 A.小球对玻璃环的压力一定不断增大 管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝 B.小球受到的磁场力一定不断增大 处的材料熔化将其焊接.则下列说法正确的是 C.小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时 ( 间后沿顺时针方向加速运动 D.由于涡旋电场力对小球做正功，小球的动 能一直在增大 第3关练思维宽度 难度级别：☆☆女 线图 16.(2023·北京清华附中期中)如图所示，一根 A.该焊机也能焊接塑料圆管的接缝 足够长的直导线水平放置，通以向右的恒定 B.线圈的电阻越大，焊接效果越好 电流，在其正上方O点用细丝线悬挂一铜制 C.线圈的电源换成直流电源也能进行焊接 圆环将圆环从a点无初速释放，圆环在直导 D.圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无 线所处的竖直平面内运动，经过最低点b和 接缝处大 最右侧c后返回，下述说法中正确的是 14.在水平面上放置两个完全 ( 相同的带中心轴的金属圆 盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的 边缘相连接，组成电路如图所示，一匀强磁 场穿过两圆盘垂直向外，若不计一切摩 A.从a到c的过程中圆环中的感应电流方 擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动 向先逆时针后顺时针 时，圆盘b ( B.运动过程中圆环受到的安培力方向与速 A.沿与a盘相同的方向转动 度方向相反 B.沿与a盘相反的方向转动 C.圆环从b到c的时间大于从c到b的时间 C.转动的角速度一定大于a盘的角速度 D.圆环从b到c产生的热量大于从c到b产 D.转动的角速度可能等于a盘的角速度 生的热量 第二章学霸057E BooR 阴影面积均为S=nB队，d,D正确.故选D. 电路欧姆定律得，回路中的电流为1，=一 ,根据楞 BLe 次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向（沿 5.D解析：竖直向上的过程中，有mg+ =ma,解得a= Rtr ONM方向).在。~24，时间内，线框进人第三象限的过程 B'Lv 中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿ON方向）.回路中 8 mR+mr 产生的悠应电动势为无=} 3·2BR2=)RR2 则金属杆山做加速度逐渐诚小的减速运动，直到速度为 0:竖直向下的过程中，有 3E,感应电流为2=3引，在2。-3时间内，线框进人第四象限 BLe =ma',解得a'=g BLe 的过程中，回路中的电流方向为逆时针方向（沿ON方向）， mg R+r mR+mr 则金属杆b做加速度逐渐域小的加速运动.由于安培力做 3·2BRR2= 回路中产生的感应电动势为E=,a+ 负功，返回时速度的大小应该比。小，故D正确，ABC错 BR=3E,感应电流为1，=3，在3。-4，时间内，线框 3 误故选D. 出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿 6.B解析：线框受到的安培力F:=BL=B R,ab边刚进入 0WN方向)，回路中产生的感应电动势为E,=,侧，由 磁场时，线框做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得F= 闭合电路欧姆定律得，回路电流为=/，故选C 。线框所受合力为零，在0-1位移内，加速度a=0:线 2.C解析：AD根据楞次定律，第一个菱形进人磁场的过程 框完全进人磁场后，在1~2！位移内，穿过线框的磁通量不 中，感应电流的方向为cd,第二个菱形出磁场的过程中， 变.感应电流为零.不受安培力作用.所受合外力为F,加 感应电流的方向为©，这两个过程感应电流的方向为正 速度4=F,线框做匀加速直线运动：当山边离开磁场时。 值，AD错误：BC.当ab和dc同时在磁场中切割酸感线时， 根据右手定侧，感应电流的方向是b到a,e到d,电流方向 线框的速度大于进人磁场时的速度，所受安培力大于拉力 为负值：当只有一个菱形在磁场中切割磁感线时有效长度 F,加速度a Fg'-F BPv'F ,线框做减速运动，速度 的最大值为菱形的对角线，等于d,当b和c同时在磁场 mR m 中切割磁感线时，切割磁感线有效长度的最大值等于山 变小，加速度α诚小，线框做加速度减小的减速运动，在2 有效长度与de有效长度之和，等于2d,所以反向电流的大 ~3引位移内加速度逐渐减小，故ACD都有可能，B不可能， 小等于正向电流大小的2倍，B错误，C正确.故选C 故选B. 3.A解析：由于匀强磁场的宽度略小于.导线b在磁场内 7.A解析：AC若线框进人磁场时重力小于安培力，由牛顿 时cd,e在磁场外时，导线山充当电源，U表示路端电压 第二定律有 R一mg=m4,线框做减速运动，安培力减 小，加速度诚小，做加速度减小的减速运动，完全进人后只 导线cd在磁场内时b、f在磁场外时，导线cd充当电源， 受重力，线框加速，离开磁场时安培力大于重力，速度减 小，安培力减小，做加速度减小的减速运动，故A错误，C U是外电路并联电压，路端电压U。=了 正确：B,若线框进入磁场时恰好重力等于安培力，则线框 导线e在磁场内时ab,cd在磁场外时，导线g充当电源， 匀速进人磁场.电流不变，安培力不变，完全进人后只受重 0是外电路并联电压，路端电压0，=3，放选A 力，线框加速，离开磁场时安培力大于重力，速度减小，安 培力诚小，则做加速度减小的减速运动，故B正确：D.若进 4.D解析：A.根据动生电动势表达式E=B可知，感应电 人时重力大于安培力，由牛顿第二定律有mg B'Le 动势与速度成正比，而在a山段的电压随时间均匀增大，可 R=ma, 知在1，~，时间内.火车的速度随时间也均匀增大，火车在 做加速运动，安培力增大，加速度减小，做加速度减小的加 这段时间内做的是匀加速直线运动：在2~上时间内，这段 速运动，完全进入后只受重力.线框加速，离开磁场时安培 时间内电压为零，是因为线圈没有产生感应电动势，不是 力大于重力，速度减小，安培力减小，则做加速度诚小的减 火车做匀速直线运动：cd段的电压大小随时间均匀增大， 速运动，故D正确.本题选错误的，故选A 可知在~4时间内，火车的速度随时间也均匀增大，火车 在这段时间内做的是匀加速直线运动，AB错误：C.假设1 第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 时刻对应的速度为，2时刻对应的速度为2，结合图乙 第1关（练逸度） 可得，4，=B队，1,2=nB队2，放这段时间内的加速度为= 1.B2.A 62-41nb,(2-41) ,C错误：D.假设磁场的宽度为d,可知 3.B解析：A.电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场力沿 逆时针方向，所以感生电场的方向沿顺时针方向，A错误： 在1，~4和~44这两段时间内，线圈相对于磁场通过的位 B.当电磁铁线图电流的方向与图示方向一致时，若电流增 移大小均为d,根据u=nBl,,可得∑·t=ΣnB以，和·t= 大，根据楞次定律，可知祸旋电场的方向为顺时针方向，电 nB,∑p·1=nB,x,可知在61~2时间内和在2~时间内 子将沿逆时针方向做加速运动，B正确：C.由于感生电场 参考答案学霸21 使电子加速，即电子在轨道中加速的驱动力是电场力，C 面向外，圆环从a到b的过程中磁通量增加，由楞次定律 错误：D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，D 可得，线圈中感应电流方向是顺时针：圆环从6到ε的过 错误. 程中磁通量减小，由楞次定律可得，线圈中感应电流方向 4.B5.D6.D7.C 是逆时针，故A项错误：B.圆环从a到b的运动过程中， 8.B解析：由于电磁阻尼作用阻碍铜质圆环的下落，所以 将环分解为若干个小的电流元，上半环的部分所受合力 下落时间大于，西，故B项正确 向下，下半环部分所受合力向上：下半环所在处的磁场比 Ng 上半环所在处的磁场强，则整个环所受安培力的方向向 9.A 上：同理圆环从b到c的运动过程中，整个环所受安培力 10.A解析：根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向 的方向向下，与速度方向不是相反的，故B项错误；C圆 相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确，BC错误：两 环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置 个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易 时从b到c速率大于从c到b的速率（一部分机械能转化 拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟 为电能)，则圆环从b到e的时间小于从c到b的时间，故 着木框转动起来，D错误故选A. C项错误D.圆环从b到e的过程与圆环从e到b的过程 11.C解析：A在摆动的过程中，穿过圆环的磁通量发生变 中经同一位置时从b到c速率大于从c到6的速率，则圆 化，圆环中产生感应电流，从而产生焦耳热，根据能量守 环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置 恒，使磁铁的机械能减小，上摆的高度减小，因此磁铁在 时从b到c圆环所受安培力大于从c到b圆环所受安培 E处的重力势能小于磁铁在A处的重力势能，A错误： 力，圆环从b到C的过程克服安培力做的功大于圆环从c BC根据“增离诚靠”，磁侠从A到D的过程中，圆环的磁 到b的过程克服安培力做的功，圆环从b到ε产生的热量 通量增大，磁铁与圆环间存在排斥力，从而使圆环对桌面 大于从c到b产生的热量，故D项正确.故选D 的压力大于圆环受到的重力：根据电磁阻尼的原理，从D 第4节互感和自感 到￡的过程中，磁铁与圆环间存在吸引力，而圆环静止不 动，因此圆环受到地面的摩擦力方向水平向右，B错误，C 第1关（练速度）》 正确：D.根据楞次定律，磁铁从A到D的过程中，从上往 1.B2.C3.D4.D5.C6.A 下看，圆环中产生顺时针方向的感应电流，D错误.故 7.A解析：S闭合的殿间.两灯同时获得电压，所以A、B同 选C 时发光，由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过 第2关（练准确率） A灯的电流逐渐变小，流过B灯的电流变大.则A灯变暗 12.B解析：下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电 B灯变亮，最后A灯熄灭，故A正确，B、,C错误：断开开关S 流根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻 时，通过B的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作 碍其运动，乙管开行竖槽，电阻最大，产生的感应电流最 用，线圈与灯A构成回路，所以电流会通过A,所以灯泡A 小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间 闪亮后熄灭，由于自感回路内的电流方向与线圈中原来的 最短，故ACD错误.B正确，故选B. 方向相同.所以通过A的电流方向向左，故D错误 13.D 8.C解析：AB.开关S闭合时，灯泡A所在支路由于二极管 14.B解析：金属盘可看作由多根金属辐条组成，盘在外 的单向导电性而处于断路状态，所以灯泡A不会亮.由于 力作用下逆时针转动时，园盘切割磁感线，由右手定则可 线圈的自感作用，灯泡B逐渐亮起来，故AB错误：CD.开 知.电动势方向由圆心到圆盘边缘，通过导线和圆盘组 光s断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈，二极管灯泡A 成闭合电路，b盘在安培力作用下顺时针转动，圆盘：产 构成了一个闭合回路，自感电流的方向符合二极管的导通 生的电能一部分转化为6的动能，另一部分转化为两个 方向，所以灯泡A开始发光，随着自感电流减小，灯泡A熄 圆盘的内能.故圆盘b的角速度应小于圆盘a的角速度 灭，即灯泡A闪亮一下，然后逐渐熄灭灯泡B则立即熄 B正确. 灭.故C正确，D错误故选C 15.C解析：CD.由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电 9.D解析：开关闭合时.线圈由于自感对电流的阻碍作用」 场沿顺时针方向，小球带正电，小球所受电场力沿顺时针 可看作电阻，线圈电阻逐渐诚小，并联电路电阻逐渐减小， 方向，与小球的运动方向相反，涡旋电场力对小球做负 电压Um逐渐减小，故i逐渐减小：开关闭合后再断开时， 功.则小球先沿逆时针方向减速运动，当小球速度减到0 线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电 后，涡旋电场力对小球做正功，小球沿顺时针方向加速运 流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，又由于电阻R的阻 动，所以C正确，D错误：AB.由于小球在水平面做圆周运 值大于灯泡D的阻值，当开关闭合时，线圈所在支路的电 动，环对小球的弹力及洛伦兹力的合力提供向心力，由于 流小于流过灯泡D的电流，故当开关断开瞬间，线圈产生 小球的速度先减小后增大，且磁感应强度会变化，则小球 的感应电流也小于原来流过灯泡D的电流.故选D, 对环的压力与洛伦兹力不一定始终增大，所以AB错误 10.A解析：在1=0时刻，接通电键K,,通过线圈的电流从 故选C 无到有增大，线圈中产生白感电动势，阻碍电流增大，使 第3关（练思维宽度） 得线圈中电流只能逐渐增大，而方向不变，仍为正方向。 16.D解析：A.由安培定则知，直导线上方磁场方向垂直纸 当电流稳定后，线圈中不产生自感电动势，电流一定.在 选择性必修第二册学霸22