2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2024-2025学年高二物理精剖细解讲义（人教版2019选择性必修第二册）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 ——精剖细解学习讲义 1、掌握涡流的原理，能在问题情境中应用其性质进行分析； 2、掌握电磁阻尼和电磁驱动的概念，能够解释物理现象，解决实际问题，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理及其在生活、生产中的应用。 考点一：涡流 1、定义 用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。 由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。 2、特点 若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 3、对涡流的理解 本质：电磁感应现象。 条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。 特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大。 产生涡流的两种情况：块状金属放在变化的磁场中；块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 4、应用 涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。 涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门。 5、防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 途径一：增大铁芯材料的电阻率。 途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 6、产生涡流时的能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如，金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 1．以下图片源于课本，对其描述正确的是（　　）      A．图甲的加热原理是利用线圈中电流产生的焦耳热 B．图乙为双量程电流表，接“公共端、”时量程较小 C．图丙中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动时，铝框会反向转动 D．图丁中，油罐车车尾拖着一根落地的铁链是利用尖端放电原理将静电导走 2．如图甲所示为某金属探测器，探测头内共面安装一个发射线圈和一个接收线圈，发射线圈通如图乙所示的高频振荡电流，产生的磁场能在金属物体内部产生涡电流，涡电流的磁场使接收线圈的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音。下列说法正确的是（　　） A．探测头在靠近陶瓷制品时会发出提示音 B．探测头悬停在金属上方时不会发出提示音 C．发射线圈在、时刻产生的磁场方向相反 D．接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反 3．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 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 4．为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一个简易装置，如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热，下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是（　　） A．增大交流电源的频率 B．把不锈钢锅换成陶瓷锅 C．将电源换成电动势更大的直流电源 D．把线圈内部铁芯去掉 5．如图所示的金属探测器可以检查是否有违规违禁物品。工作时，探测器中的发射线圈通以电流，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，下列说法中正确的是（　　） A．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到 B．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报 C．探测环中的发射线圈通的是恒定电流 D．探测环中的发射线圈通的是交变电流 考点二：电磁阻尼和电磁驱动 1、电磁阻尼 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的现象。 产生原理的理解：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。 应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数。 电磁驱动的原因分析：当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释。 2、电磁驱动 定义：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象。 应用：交流感应电动机。 3、电磁阻尼和电磁驱动的比较 电磁阻尼 电磁驱动 区别 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反,为阻力 安培力方向与导体运动方向相同,为动力 能量转化 克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能 磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能 共同点 两者都是电磁感应现象,导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动 6．以下哪些现象利用了电磁阻尼规律（　　） ①转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动 ②U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来 ③无缺口的铝管比有缺口的铝管更快使强磁铁匀速运动 ④线圈能使振动的条形磁铁快速停下来 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 7．如图，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止下落，穿过铝管落到桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触．忽略空气阻力，则在下落过程中（   ）    A．磁块做自由落体运动 B．磁块的机械能守恒 C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．磁块动能的增加量大于其重力势能的减少量 8．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． 9．如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　） A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系 B．从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 C．其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动 D．电池消耗的电能全部转化为线框的动能 10．如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线连接悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（　　） A．导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流 B．导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向 C．导体环在b位置和c位置速度大小相等 D．导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置 多选题 11．高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A．其他条件不变，增大交变电流的电压 B．其他条件不变，增大交变电流的频率 C．感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D．感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 12．下图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（　　） A．在加油站给车加油前，触摸静电释放器，是为了导出人体的静电 B．超高压带电作业的工人穿戴含金属丝的工作服，是因为这种衣服更结实耐用 C．电磁炉是利用“涡流”加热达到烹饪食物的目的 D．鸟儿能安全地停在高压电线上是因为鸟儿的脚底有一层绝缘皮 13．机场内有用于安全检查的安检门，门框内装有探测线圈，乘客携带金属物品通过安检门时就会引起报警。下列说法正确的有（　　） A．安检门内的线圈产生的是稳定磁场 B．安检门内的线圈产生的是变化磁场 C．金属物品通过安检门时，金属内会产生涡流 D．金属物品通过安检门时，探测线圈内会产生涡流 14．如图所示，方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上，现使一条形磁铁（条形磁铁横截面比铝管管内横截面小）获得一定的水平初速度并自左向右穿过铝管，忽略一切摩擦。则磁铁穿过铝管过程（　　） A．铝管受到的安培力可能先水平向右后水平向左 B．铝管中有感应电流 C．磁体与铝管组成的系统动量守恒 D．磁体与铝管组成的系统机械能守恒 15．如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（　　） A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C．线圈中产生交变电流 D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流 16．如图所示，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度大小在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一钢制圆环用绝缘细线悬挂于O点.将圆环拉至位置a后无初速度释放，圆环摆到右侧最高点b，不计空气阻力．在圆环从a摆向b的过程中（  ） A．感应电流方向先是逆时针方向，再顺时针方向，后逆时针方向 B．感应电流的大小是先增大再减小 C．如果铜环的电阻足够小，b点与a点的高度差也足够小 D．安培力方向始终沿水平方向 17．如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．铜环最终将做等幅摆动 D．最终环将静止于最低点 18．如图所示，磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（　　） A．使线圈偏转角度更大 B．使线圈偏转后尽快停下来 C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用 19．飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置，先后放置两个分别由铜和铝制成的闭合金属环。已知两环横截面积相等，形状、大小相同，且电阻率，合上开关S瞬间（　　） A．铜环受到的安培力等于铝环受到的安培力 B．若将铜环放置在线圈右方，环将向右运动 C．从左侧看，环中感应电流的方向沿顺时针方向 D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 ——精剖细解学习讲义 1、掌握涡流的原理，能在问题情境中应用其性质进行分析； 2、掌握电磁阻尼和电磁驱动的概念，能够解释物理现象，解决实际问题，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理及其在生活、生产中的应用。 考点一：涡流 1、定义 用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。 由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。 2、特点 若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 3、对涡流的理解 本质：电磁感应现象。 条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。 特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大。 产生涡流的两种情况：块状金属放在变化的磁场中；块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 4、应用 涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。 涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门。 5、防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 途径一：增大铁芯材料的电阻率。 途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 6、产生涡流时的能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如，金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 1．以下图片源于课本，对其描述正确的是（　　）      A．图甲的加热原理是利用线圈中电流产生的焦耳热 B．图乙为双量程电流表，接“公共端、”时量程较小 C．图丙中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动时，铝框会反向转动 D．图丁中，油罐车车尾拖着一根落地的铁链是利用尖端放电原理将静电导走 【答案】B 【详解】A．图甲的加热原理是利用高频电流在金属中产生涡流，从而产生大量的热来熔化金属的，选项A错误； B．图乙为双量程电流表，接“公共端、”时所并联的电阻较大，分流较小，则量程较小，选项B正确； C．图丙中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动时，根据电磁驱动原理可知，铝框会同向转动，选项C错误； D．图丁中，油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条，是利用铁的导电性将运输中产生的静电导走，从而避免危险，故D错误。 故选B。 2．如图甲所示为某金属探测器，探测头内共面安装一个发射线圈和一个接收线圈，发射线圈通如图乙所示的高频振荡电流，产生的磁场能在金属物体内部产生涡电流，涡电流的磁场使接收线圈的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音。下列说法正确的是（　　） A．探测头在靠近陶瓷制品时会发出提示音 B．探测头悬停在金属上方时不会发出提示音 C．发射线圈在、时刻产生的磁场方向相反 D．接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反 【答案】D 【详解】A．陶瓷制品不是金属，不能在其内部产生涡流，所以探测头在靠近陶瓷制品时不会发出提示音，A错误； B．探头悬停在金属上方时，金属内部产生涡流，涡流的磁场会使接受线圈中的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音，B错误； C．由乙图可知，、时刻发射线圈中的电流方向相同，根据安培定则可知，发射线圈在、时刻产生的磁场方向相同，C错误； D．由于、时刻发射线圈产生的磁场方向相同，但时刻磁场在增强，时刻磁场在减弱，根据楞次定律可知，接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反，D正确。 故选D。 3．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 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 【答案】D 【详解】A．把铜管看作是由众多的闭合圆环组成，强磁铁在下落过程中，闭合圆环切割磁感线产生感应电流，感应电流的磁场对磁铁产生向上的磁力作用，由牛顿第三定律，磁铁对铜管产生向下的磁力作用，所以桌面对铜管的支持力大于Mg，选项A错误； BC．强磁铁在下落过程中由于在铜管中产生感应电流，所以铜管和强磁铁组成的系统机械能减小，选项BC错误； 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，选项D正确。 故选D。 4．为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一个简易装置，如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热，下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是（　　） A．增大交流电源的频率 B．把不锈钢锅换成陶瓷锅 C．将电源换成电动势更大的直流电源 D．把线圈内部铁芯去掉 【答案】A 【详解】A．当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增大，故A正确； B．陶瓷不是磁性材料，把不锈钢锅换成陶瓷锅，则不会产生涡流，故B错误； C．换成直流电源，恒定电流产生恒定的磁场，穿过线圈的磁通量不变，锅具中不会有感应电流，热功率为0，故C错误； D．把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。 故选A。 5．如图所示的金属探测器可以检查是否有违规违禁物品。工作时，探测器中的发射线圈通以电流，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，下列说法中正确的是（　　） A．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到 B．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报 C．探测环中的发射线圈通的是恒定电流 D．探测环中的发射线圈通的是交变电流 【答案】D 【详解】CD．附近的被测金属物中感应出电流，则探测环中的发射线圈通的应是交变电流，选项C错误，D正确； B．因为探测环中的发射线圈通的是交变电流，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，选项B错误； A．违规携带的物品只要是金属就会被探测到，选项A错误。 故选D。 考点二：电磁阻尼和电磁驱动 1、电磁阻尼 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的现象。 产生原理的理解：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。 应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数。 电磁驱动的原因分析：当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释。 2、电磁驱动 定义：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象。 应用：交流感应电动机。 3、电磁阻尼和电磁驱动的比较 电磁阻尼 电磁驱动 区别 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反,为阻力 安培力方向与导体运动方向相同,为动力 能量转化 克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能 磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能 共同点 两者都是电磁感应现象,导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动 6．以下哪些现象利用了电磁阻尼规律（　　） ①转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动 ②U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来 ③无缺口的铝管比有缺口的铝管更快使强磁铁匀速运动 ④线圈能使振动的条形磁铁快速停下来 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 【答案】B 【详解】①转动把手时下面的闭合铜线框随U形磁铁同向转动，这是电磁驱动； ②U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律； ③磁铁通过无缺口的铝管，在铝管中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动由阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动，这是利用了电磁阻尼规律； ④振动的条形磁铁在线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动由阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律； 可知利用了电磁阻尼规律的现象是②③④。 故选B。 7．如图，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止下落，穿过铝管落到桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触．忽略空气阻力，则在下落过程中（   ）    A．磁块做自由落体运动 B．磁块的机械能守恒 C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．磁块动能的增加量大于其重力势能的减少量 【答案】C 【详解】A．磁铁在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁块不会做自由落体运动，故A错误； BD．磁铁在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还有产生内能．故机械能不守恒；同时增加的动能小于重力势能的减小量，故BD错误； C．磁铁在整个下落过程中，由楞次定律中来拒去留规律可知，铝管受向下的作用力，故铝管对桌面的压力一定大于铝管的重力，故C正确； 故选C。 8．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． 【答案】C 【详解】扇形铜框逆时针转动时，对于A、D选项，通过铜框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，则线圈不会受到安培力阻碍； 对于B、C选项，通过铜框的磁通量发生变化，产生感应电流，B项的铜框只有单边或受到安培阻力作用，而C项的铜框边、边同时受到安培阻力作用，所以最合理的是C选项。故ABD错误，C正确。 故选C。 9．如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　） A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系 B．从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 C．其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动 D．电池消耗的电能全部转化为线框的动能 【答案】B 【详解】A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系。故A错误； B．线框的上下两条边受到安培力的作用而发生转动的，根据左手定则可以判断从上往下看，线框将做顺时针转动。故B正确； C．电动机的工作原理是通电导线在磁场中受安培力的作用。故C错误； D．电池消耗的电能一部分用于线框发热产生的内能，一部分提供线框的动能。故D错误。 故选B。 10．如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线连接悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（　　） A．导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流 B．导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向 C．导体环在b位置和c位置速度大小相等 D．导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置 【答案】B 【详解】A．导体环从a运动到b位置的过程中，磁通量不变，没有感应电流，A错误； B．导体环从b运动到c位置的过程中，垂直纸面向里的磁场对应的磁通量在减小，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，垂直纸面向外的磁场对应的磁通量在增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，所以电流总是顺时针方向。B正确； CD．导体环在b位置和c位置速度大小不相等，该过程重力不做功，但是发生电磁感应，动能转化为电能，速度减小。也因此，导体环不能摆到与a位置等高的位置。CD错误。 故选B。 多选题 11．高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A．其他条件不变，增大交变电流的电压 B．其他条件不变，增大交变电流的频率 C．感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D．感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 【答案】ABC 【详解】A．增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确； B．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确； CD．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，由可知焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。 故选ABC。 12．下图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（　　） A．在加油站给车加油前，触摸静电释放器，是为了导出人体的静电 B．超高压带电作业的工人穿戴含金属丝的工作服，是因为这种衣服更结实耐用 C．电磁炉是利用“涡流”加热达到烹饪食物的目的 D．鸟儿能安全地停在高压电线上是因为鸟儿的脚底有一层绝缘皮 【答案】AC 【详解】A．静电释放器可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电导入大地，这样就可以清除人身上的静电，防止发生火灾，故A正确； B．超高压带电作业的工人穿戴的工作服含金属丝，防止静电对人体的危害，故B错误； C．铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食物，故C正确； D．鸟儿能安全地停在高压电线上是因为鸟儿的两脚之间的导线电阻很小，两脚减的跨步电压很小，故D错误。 故选AC。 13．机场内有用于安全检查的安检门，门框内装有探测线圈，乘客携带金属物品通过安检门时就会引起报警。下列说法正确的有（　　） A．安检门内的线圈产生的是稳定磁场 B．安检门内的线圈产生的是变化磁场 C．金属物品通过安检门时，金属内会产生涡流 D．金属物品通过安检门时，探测线圈内会产生涡流 【答案】BC 【详解】探测线圈内的电流是变化的，从而在安检门内产生变化的磁场，当金属物品通过安检门时，金属物品内磁通量发生变化，会产生涡流，而涡流也会产生磁场，该磁场引起探测线圈内的磁通量发生变化，产生电磁感应，引起警报。 故选BC。 14．如图所示，方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上，现使一条形磁铁（条形磁铁横截面比铝管管内横截面小）获得一定的水平初速度并自左向右穿过铝管，忽略一切摩擦。则磁铁穿过铝管过程（　　） A．铝管受到的安培力可能先水平向右后水平向左 B．铝管中有感应电流 C．磁体与铝管组成的系统动量守恒 D．磁体与铝管组成的系统机械能守恒 【答案】BC 【详解】A．根据“来拒去留”可知铝管受到的安培力一直水平向右。故A错误； B．磁铁穿过铝管过程，铝管中磁通量发生变化，有感应电流。故B正确； C．磁体与铝管组成的系统所受外力为零，动量守恒。故C正确； D．铝管中感应电流会使铝管发热，电能转化为内能，所以磁体与铝管组成的系统机械能不守恒。故D错误。 故选BC。 15．如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（　　） A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C．线圈中产生交变电流 D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流 【答案】AC 【详解】AB．根据楞次定律可知，为阻碍磁通量变化，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，故A正确，B错误； CD．最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电，故C正确，D错误。 故选AC。 16．如图所示，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度大小在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一钢制圆环用绝缘细线悬挂于O点.将圆环拉至位置a后无初速度释放，圆环摆到右侧最高点b，不计空气阻力．在圆环从a摆向b的过程中（  ） A．感应电流方向先是逆时针方向，再顺时针方向，后逆时针方向 B．感应电流的大小是先增大再减小 C．如果铜环的电阻足够小，b点与a点的高度差也足够小 D．安培力方向始终沿水平方向 【答案】AD 【详解】A．由楞次定律知，感应电流方向先是逆时针方向，再顺时针方向，后逆时针方向，A 正确． B．由法拉第电磁感应定律，且电流方向改变时有某时刻电流是零，环心过图示虚线感应电流顺时针最大，所以感应电流的大小是先增大再减小，再增大再减小，再增大再减小，B错误． C．铜环的电阻小，在相同的感应电动势时电流更大，克服安培力做功的功率更大，b点与a点的高度差更大，C错误． D．由于磁感应强度大小在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布，所以安培力方向始终沿水平向左的方向，D正确。 故选AD。 17．如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．铜环最终将做等幅摆动 D．最终环将静止于最低点 【答案】BC 【详解】AB. 由于铜环进入和离开磁场过程中会产生感应电流，一部分机械能转化为电能，所以铜环运动不到A点的等高点，即B点低于A点，故B正确，A错误； CD. 由于环只在进出磁场的过程中才有机械能转化为焦耳热，故当环的振幅减小到环恰好不能穿出磁场时机械能开始保持不变，此后环做等幅摆动，故C正确，D错误。 故选BC。 18．如图所示，磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（　　） A．使线圈偏转角度更大 B．使线圈偏转后尽快停下来 C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用 【答案】BC 【详解】线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是起电磁阻尼的作用。 故选BC。 19．飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置，先后放置两个分别由铜和铝制成的闭合金属环。已知两环横截面积相等，形状、大小相同，且电阻率，合上开关S瞬间（　　） A．铜环受到的安培力等于铝环受到的安培力 B．若将铜环放置在线圈右方，环将向右运动 C．从左侧看，环中感应电流的方向沿顺时针方向 D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 【答案】BC 【详解】A.铜环和铝环中产生的感应电动势相同，由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环，故A错误； B．若环放在线圈右方，根据楞次定律判断线圈中产生从右边看逆时针方向的电流，则原线圈对环有向右的安培力，即环将向右运动，故B正确； C.线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流由左侧看为顺时针，故C正确； D．由增反减同可知，电池正负极调换后，放在左边的金属环仍受力向左，故仍将向左弹出，故D错误。 故选BC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$