专题04 涡流、自感、电磁驱动与电磁阻尼（压轴22题7大考点）（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（教科版2019）

专题04涡流、自感、电磁驱动与电磁阻尼（压轴22题7大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册 第2章。 1． 涡流的原理、应用与防止（共3小题） 二．电磁灶的结构和原理（共3小题） 三．安检警报器结构和原理（共3小题） 四．电磁阻尼与电磁驱动的理解（共3小题） 五．磁场主动运动时的驱动力和变化趋势（共3小题） 六．导体框在方向交替变化的运动磁场中的运动情况及能量转化（共3小题） 7． 电磁驱动原理的其他应用（共4小题） 一、涡流的原理、应用与防止（共3小题） 1．关于教材中插图所涉及的物理知识，下列描述正确的是（　　） A．图甲为关于麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围空间一定产生变化的电场 B．图乙为共振筛，增加筛子质量，一定能使筛子振幅增大 C．图丙为真空冶炼炉，通入线圈的高频电流在线圈中产生热量，从而冶炼金属 D．图丁为钳型电流表，其变压器是一个升压变压器 【答案】D 【解析】A．图甲为关于麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场周围空间产生恒定的电场，故A错误； B．图乙为共振筛，由于固有频率与驱动力频率大小未知，增加筛子质量，不一定能使筛子振幅增大，故B错误； C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在金属块中会产生涡流，金属块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，故C错误； D．钳形电流表中的实际电流I2小于被测通电导线中的电流I1，根据变压器电流与匝数比关系可知，n1＜n2，即钳形电流表测电流时相当于升压变压器，故D正确； 故选D。 2．如图为真空冶炼炉的示意图，下列相关说法正确的是（　　） A．线圈应接高压直流电源 B．线圈应接高频交流电源 C．线圈中的焦耳热加热金属，使其融化 D．炉体中的涡流产生热量加热金属，使其融化 【答案】B 【解析】真空冶炼炉的原理是通过接高频交流电源在炉内金属中产生涡流，从而产生大量的热量来熔化金属的，则线圈应接高频交流电源； 故选B。 3．“中国第一高楼”上海中心大厦首次采用了电涡流技术的阻尼器，该阻尼器底部附着永磁铁的质量块摆动通过固定在楼板上的导体板上方时，导体板内产生涡流，示意图如图。关于阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象 B．导体板没有形成回路，导体板不能形成感应电流 C．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电 D．大厦带动永磁铁摆动时，导体板中的磁通量发生变化，阻尼器将机械能转化为电能，达到保护大楼安全的目的 【答案】D 【解析】ABC．阻尼器摆动时，永磁铁通过导体板上方使通过导体板的磁通量发生变化，从而在导体板中产生涡流，属于电磁感应现象，故ABC错误； D．通过阻碍质量块和永磁铁的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转化为焦耳热，故D正确。 故选D。 2． 电磁灶的结构和原理（共3小题） 4．如图所示是电磁炉的工作结构图，关于电磁炉，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉是利用涡流来进行加热 B．利用玻璃炊具也可以在电磁炉上正常加热 C．将炊具下部的铁换成硅钢，可以提高加热效率 D．电磁炉将励磁线圈中恒定电流的电能转化为磁场能，进一步转化为热能 【答案】A 【解析】A．电磁炉工作时，通过金属的磁通量发生变化产生涡流进行加热的，故A正确； B．玻璃是绝缘体，无法形成涡流，所以利用玻璃材料制成的炊具无法在电磁炉上正常加热，故B错误； C．硅钢是高电阻、低涡流损耗的材料。若将炊具换成硅钢，会降低涡流效应，反而减弱加热效率，故C错误； D．电磁炉的励磁线圈中通入的是高频交变电流，通过变化的磁场产生涡流来加热，故D错误。 故选A。 5．如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 【答案】B 【解析】A．由楞次定律可知，电磁炉工作时，当线圈内的磁场增加时，锅体中的磁场方向与之相反，当线圈内的磁场减小时，锅体中的磁场方向与之相同，故A错误； B．锅体中感应电动势与线圈中电流的变化率成正比，可通过改变线圈内交变电流的频率来改变锅体中感应电动势的大小，进而改变电磁炉的功率，故B正确； C．由图可知，电磁炉的每匝线圈的面积不同，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均不相同，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为f，故D错误。 故选B。 6．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 【解析】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。 3． 安检警报器结构和原理（共3小题） 7．如图所示，是考场使用的金属探测器，该探测器涉及的基本原理是（　　） A．静电感应 B．电磁感应 C．电磁驱动 D．静电屏蔽 【答案】B 【解析】考场使用的金属探测器，该探测器涉及的基本原理是电磁感应。利用有交流电通过金属探测器内部的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响金属探测器内部的线圈原来的磁场，引发探测器发出鸣声，从而可以检测是否携带金属器件制作的通讯工具。 故选B。 8．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 【答案】B 【解析】A．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故A错误； B．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故B正确； C．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，可知，安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误； D．摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故D错误。 故选B。 9．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（    ）    A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流 B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同 C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流 D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流 【答案】C 【解析】AB．虽无人通过安检门，但因当左侧线圈中存在顺时针方向增大的电流，可知穿过右侧线圈的磁通量向右且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，与左侧线圈电流方向相反，故AB错误； CD．当通过人员携带金属时，穿过金属片中磁通量发生变化，金属片中会产生涡漩电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，金属片的电流会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C正确，D错误。 故选C。 4． 电磁阻尼与电磁驱动的理解（共3小题） 10．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，铝框会同方向转动 B．图乙中，金属线圈对振动的条形磁铁无影响 C．图丙中，两相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 D．图丁中，蹄形磁体靠近自由转动的铜盘，可以使它快速停下来，是因为铜盘被磁化后相互吸引的原因 【答案】A 【解析】A．图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，根据电磁驱动原理可知，铝框会同方向转动，故A正确； B．振动的条形磁铁在金属线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，使条形磁铁快速停下来，利用了电磁阻尼规律，故B错误； C．穿过塑料管的小磁体，只受重力作用，做的是自由落体运动。穿过铝管的小磁体，由于磁体在铝管中运动的过程中，铝管产生感应电流，则小磁体受到重力和向上的电磁阻力作用，小磁体在铝管中运动的加速度小于重力加速度，所以小磁体在塑料管中的运动时间小于在铝管中的运动时间，故C错误； D．蹄形磁体靠近自由转动的铜盘，铜盘内产生涡流，安培力可以使它快速停下来，起到电磁阻尼的作用，故D错误。 故选A。 11．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　） A．图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 B．图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但转速小于蹄形磁体转速 C．图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属 D．图丁：使用电磁炉加热食品可以用陶瓷锅 【答案】B 【解析】A．金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误； B．摇动手柄使得蹄形磁体转动，铝框会同向转动产生电磁驱动现象，但铝框转速小于蹄形磁体转速，否则就不会有感应电流，也就没有安培力产生驱动，故B正确； C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应，在金属块中产生涡流，从而产生热量进行冶炼金属。故C错误； D．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电子，不能产生涡流，所以不可以，故D错误； 故选B。 12．如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为，重力加速度为。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是（　　） A．若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁做自由落体运动 B．图甲中，强磁铁受到铜管的作用力先向上后向下 C．图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于 D．如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度 【答案】D 【解析】AB．图甲中，涡流的磁场对强磁铁有阻碍作用，即强磁铁始终受到向上的磁场力作用；若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，此时铜管内仍然会形成涡流，所以将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁做的不是自由落体运动，故AB错； C．图甲中，强磁铁达到最大速度后，做匀速运动，在匀速下落的过程中，可以认为减少的重力势能全部转化为热量，则 可得，铜管的热功率为 故C错误； D．由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小E与强磁铁下落的速度v成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻R是恒定的。可知任一时刻的热功率为 则 强磁铁在匀速下落时，有 可得 所以，强磁铁下落的最大速度为 故D正确。 故选D。 5． 磁场主动运动时的驱动力和变化趋势（共3小题） 13．如图所示为电磁驱动的简易图，永久磁体转动起来后对铝盘产生安培力，最后指针指在某一位置。下列说法正确的是（　　） A．永久磁体转动时，铝盘的转动方向可能与永久磁体的转动方向相反 B．铝盘转动的角速度一定小于永久磁体的角速度 C．该装置是将磁场能转化为电能 D．如果忽略一切摩擦，永久磁体停止转动后，铝盘将一直转动下去 【答案】B 【解析】AB．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，且铝盘转动的角速度小于永久磁体的角速度，故A错误，B正确； C．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故C错误； D．当磁铁停止转动后，如果忽略一切摩擦，铝盘速度减小直至停止，故D错误。 故选B。 14．电磁驱动技术在生活生产、科研和军事中应用广泛。如图所示为一电磁驱动模型，在水平面上固定有两根足够长的平行轨道。轨道左端接有阻值为R的电阻，轨道电阻不计、间距为L，虚线区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直轨道平面向下。长度为L，质量为m、电阻为r的金属棒ab静置于导轨上，金属棒与导轨间的最大静摩擦力大小为，当磁场以速度v水平向右匀速移动时，下列说法中正确的是（　　） A．金属棒中感应电流的方向为从b到a B．金属棒被驱动后做水平向右的匀加速直线运动 C．金属棒受到安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热 D．若磁场区域足够大，金属棒最终在磁场中达到稳定状态时的速度小于ν 【答案】D 【解析】A．当磁场开始运动后，棒相对于磁场向左运动，由右手定则得，电流从a到b，故A错误； BD．金属棒被驱动意味着做加速运动 由 ，， 得 由左手定则得，棒ab受向右的安培力，当 时，棒ab开始运动，即 得 当棒运动后，设棒相对于磁场向左运动的速度为，由，当减小到 即 时，棒相对于磁场向左匀速运动，即棒以小于v的速度向右匀速直线运动，故B错误，D正确； C．此处能产生感应电流跟安培力做功无关，是因为磁场的匀速运动产生了感应电流，从而产生了焦耳热，故C错误； 故选D。 15．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。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．小磁针不动 B．小磁针逆时针方向转动 C．小磁针顺时针方向转动 D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流 【答案】B 【解析】铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流（涡流），此电流产生的磁场导致磁针逆时针方向转动，构成电磁驱动。 故选B。 6． 导体框在方向交替变化的运动磁场中的运动情况及能量转化（共3小题） 16．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 【解析】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。 17．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO‘转动，当从上往下看磁铁做逆时针转动后，则【 】 A．线圈将逆时方向转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁小 C．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁大 D．线圈仍将静止 【答案】B 【解析】当转动磁铁时，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动从上往下看用力使磁铁作逆时针转动时，则导致线圈与磁铁转动方向相同，根据楞次定律可知，感应电流方向始终是adcba，AD错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，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，B正确C错误． 18．将圆柱形强磁铁吸在干电池的负极，强磁铁的N极朝上S极朝下，金属导线折成上端有一支点，下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池旋转起来．下列判断正确的是（       ） A．线框能旋转起来，是因为电场力 B．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转 C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率 D．导线框将上下振动 【答案】C 【分析】该装置的原理是电流在磁场中的受力，根据左手定则判断线框的转动方向，根据能量守恒定律判断功率关系． 【解析】线框能旋转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的缘故，选项A错误；磁体的上面为N极，产生斜向上的辐射状的磁感线，对导线的右半部分有向下的电流，根据左手定则可知受到向外的磁场力，同理左半部分受到向里的磁场力，可知俯视观察，线框沿顺时针方向旋转，选项BD错误；电池输出的电功率一部分要转化成线框的热功率，则电池的输出功率大于线框旋转的机械功率，选项C正确；故选C. 七．电磁驱动原理的其他应用（共4小题） 19．（多选）下列说法正确的是（　　）    A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转电枢式 B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备 C．图丙，可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边 D．图丁，尽管空间站处于完全失重状态，但机械臂的设计强度必须足够大，且有载荷限制 【答案】BD 【解析】A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转磁极式。故A错误； B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备。故B正确； C．图丙，因为参与振动的水分子只能在平衡位置附近做反复运动，不会随波迁移，所以不可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边。故C错误； D．图丁，尽管空间站处于完全失重状态，但机械臂的设计强度必须足够大，且有载荷限制。故D正确； 故选BD。 20．（多选）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 【解析】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。 21．（多选）神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力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：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【解析】AB．磁场充满整个圆盘，一次圆盘转动过程中产生的涡流为0，AB错误； CD．金属圆盘看成无数金属辐条组成，根据右手定则判断可知，圆盘上的感应电流流向边缘，所以靠近圆心处电势低，圆盘中磁场不对称，故有感应电流，同时会产生阻力，CD正确。 故选CD。 22．（多选）如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动。从上向下看，若磁铁逆时针转动，则（　　） A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小 C．线圈转动时将产生感应电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda 【答案】BC 【解析】C．当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C正确； D．当线圈相对磁铁转过90°时，电流方向不再是abcda，故D错误； AB．由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度，故A错误，B正确。 故选BC。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04涡流、自感、电磁驱动与电磁阻尼（压轴22题7大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册 第2章。 1． 涡流的原理、应用与防止（共3小题） 二．电磁灶的结构和原理（共3小题） 三．安检警报器结构和原理（共3小题） 四．电磁阻尼与电磁驱动的理解（共3小题） 五．磁场主动运动时的驱动力和变化趋势（共3小题） 六．导体框在方向交替变化的运动磁场中的运动情况及能量转化（共3小题） 7． 电磁驱动原理的其他应用（共4小题） 一、涡流的原理、应用与防止（共3小题） 1．关于教材中插图所涉及的物理知识，下列描述正确的是（　　） A．图甲为关于麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围空间一定产生变化的电场 B．图乙为共振筛，增加筛子质量，一定能使筛子振幅增大 C．图丙为真空冶炼炉，通入线圈的高频电流在线圈中产生热量，从而冶炼金属 D．图丁为钳型电流表，其变压器是一个升压变压器 2．如图为真空冶炼炉的示意图，下列相关说法正确的是（　　） A．线圈应接高压直流电源 B．线圈应接高频交流电源 C．线圈中的焦耳热加热金属，使其融化 D．炉体中的涡流产生热量加热金属，使其融化 3．“中国第一高楼”上海中心大厦首次采用了电涡流技术的阻尼器，该阻尼器底部附着永磁铁的质量块摆动通过固定在楼板上的导体板上方时，导体板内产生涡流，示意图如图。关于阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象 B．导体板没有形成回路，导体板不能形成感应电流 C．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电 D．大厦带动永磁铁摆动时，导体板中的磁通量发生变化，阻尼器将机械能转化为电能，达到保护大楼安全的目的 2． 电磁灶的结构和原理（共3小题） 4．如图所示是电磁炉的工作结构图，关于电磁炉，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉是利用涡流来进行加热 B．利用玻璃炊具也可以在电磁炉上正常加热 C．将炊具下部的铁换成硅钢，可以提高加热效率 D．电磁炉将励磁线圈中恒定电流的电能转化为磁场能，进一步转化为热能 5．如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 6．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 3． 安检警报器结构和原理（共3小题） 7．如图所示，是考场使用的金属探测器，该探测器涉及的基本原理是（　　） A．静电感应 B．电磁感应 C．电磁驱动 D．静电屏蔽 8．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 9．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（    ）    A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流 B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同 C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流 D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流 4． 电磁阻尼与电磁驱动的理解（共3小题） 10．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，铝框会同方向转动 B．图乙中，金属线圈对振动的条形磁铁无影响 C．图丙中，两相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管所用时间相等 D．图丁中，蹄形磁体靠近自由转动的铜盘，可以使它快速停下来，是因为铜盘被磁化后相互吸引的原因 11．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　） A．图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 B．图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但转速小于蹄形磁体转速 C．图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属 D．图丁：使用电磁炉加热食品可以用陶瓷锅 12．如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为，重力加速度为。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是（　　） A．若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁做自由落体运动 B．图甲中，强磁铁受到铜管的作用力先向上后向下 C．图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于 D．如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度 5． 磁场主动运动时的驱动力和变化趋势（共3小题） 13．如图所示为电磁驱动的简易图，永久磁体转动起来后对铝盘产生安培力，最后指针指在某一位置。下列说法正确的是（　　） A．永久磁体转动时，铝盘的转动方向可能与永久磁体的转动方向相反 B．铝盘转动的角速度一定小于永久磁体的角速度 C．该装置是将磁场能转化为电能 D．如果忽略一切摩擦，永久磁体停止转动后，铝盘将一直转动下去 14．电磁驱动技术在生活生产、科研和军事中应用广泛。如图所示为一电磁驱动模型，在水平面上固定有两根足够长的平行轨道。轨道左端接有阻值为R的电阻，轨道电阻不计、间距为L，虚线区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直轨道平面向下。长度为L，质量为m、电阻为r的金属棒ab静置于导轨上，金属棒与导轨间的最大静摩擦力大小为，当磁场以速度v水平向右匀速移动时，下列说法中正确的是（　　） A．金属棒中感应电流的方向为从b到a B．金属棒被驱动后做水平向右的匀加速直线运动 C．金属棒受到安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热 D．若磁场区域足够大，金属棒最终在磁场中达到稳定状态时的速度小于ν 15．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。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．小磁针不动 B．小磁针逆时针方向转动 C．小磁针顺时针方向转动 D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流 6． 导体框在方向交替变化的运动磁场中的运动情况及能量转化（共3小题） 16．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 17．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO‘转动，当从上往下看磁铁做逆时针转动后，则【 】 A．线圈将逆时方向转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁小 C．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁大 D．线圈仍将静止 18．将圆柱形强磁铁吸在干电池的负极，强磁铁的N极朝上S极朝下，金属导线折成上端有一支点，下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池旋转起来．下列判断正确的是（       ） A．线框能旋转起来，是因为电场力 B．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转 C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率 D．导线框将上下振动 七．电磁驱动原理的其他应用（共4小题） 19．（多选）下列说法正确的是（　　）    A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转电枢式 B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备 C．图丙，可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边 D．图丁，尽管空间站处于完全失重状态，但机械臂的设计强度必须足够大，且有载荷限制 20．（多选）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 21．（多选）神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力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：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（　　） A． B． C． D． 22．（多选）如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动。从上向下看，若磁铁逆时针转动，则（　　） A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小 C．线圈转动时将产生感应电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda 10 学科网（北京）股份有限公司 $$