专题24 法拉第电磁感应定律的理解及应用-2026年高考物理热点知识讲练与题型归纳（全国通用）

专题24 法拉第电磁感应定律的理解及应用 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 4 类型1 平动切割磁感线 5 类型2 转动切割磁感线 7 类型3 有效长度问题 9 题型三 自感现象 11 题型四 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 14 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1．感应电动势 (1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻． (2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I＝. 2．感应电动势大小的决定因素 (1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系． (2)当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n. 3．磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率． 1. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m＝2kg、边长L＝1m、匝数n＝5的正方形线圈，线圈总电阻r＝0.5Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．0~6s内穿过线圈磁通量的变化量为3Wb B．线圈中产生的感应电流的大小为0.5A C．t＝6s时轻质细线的拉力大小为12N D．0~6s内线圈产生的焦耳热为15J 2. 如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕 b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，则（　　） A．t=0时，电流方向为afedcba B．t=0时，感应电动势为 C．时，感应电动势为0 D．t=0到过程中，感应电动势平均值为0 3. 半径为的金属圆环由两种材料组成，圆弧为圆周，电阻为，圆弧为圆周，电阻为，圆内有垂直环面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增大，变化率，则为（　 　） A． B． C． D． 4. 如图所示，半径为、粗细均匀的单匝圆形金属线圈内有一半径为的圆形区域存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于线圈平面向外，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为正的常量，线圈电阻为R，则磁感应强度从增大到2时间内（　　） A．线圈中电子沿逆时针方向定向移动 B．线圈面积有缩小的趋势 C．线圈中产生的焦耳热为 D．通过导线横截面的电荷量为 5. 如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心O在区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。 (1)在t=0到t=T0这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，小球的速度大小v0= ； (2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。试求到这段时间内：细管内涡旋电场的场强大小 ；电场力对小球做的功 。 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 1．公式E＝Blv的使用条件 (1)匀强磁场． (2)B、l、v三者相互垂直． (3)如不垂直，用公式E＝Blvsin θ求解，θ为B与v方向间的夹角． 2．“瞬时性”的理解 (1)若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势． (2)若v为平均速度，则E为平均感应电动势． 3．切割的“有效长度” 公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图4中有效长度分别为： 图4 甲图：l＝sin β； 乙图：沿v1方向运动时，l＝；沿v2方向运动时，l＝0. 丙图：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R. 4．“相对性”的理解 E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系． 类型1 平动切割磁感线 6. 如图所示，长为L的直金属棒在匀强磁场B中，沿图示方向以速度v做切割磁感线运动，角度θ已知，金属棒与磁场垂直。则产生感应电动势的大小为（　　） A．0 B． C． D． 7. 中国商飞C919是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机，机长、翼展35.80m、机高11.95m。已知武汉地区的地磁场水平分量大小为，竖直分量大小为。某架C919飞机在武汉地域自东向西以的速度水平飞行，下列说法正确的是（　　） A．左侧机翼的电势高于右侧机翼的电势 B．尾翼上端点的电势高于机腹最低点的电势 C．两机翼外端点间的电势差约为0.64V D．两机翼外端点间的电势差约为0.61V 8. 如图所示，间距为L且足够长的金属导轨固定在水平面上，导轨电阻忽略不计，竖直向下的匀强磁场范围足够大，磁感应强度为B。导轨左端用导线连接阻值为R的定值电阻，阻值为R的导体棒垂直于导轨放置，与导轨接触良好。导体棒从导轨的最左端以速度v匀速向右运动的过程中（   ） A．回路中的电流逐渐变大 B．回路中电流方向沿顺时针（俯视） C．导体棒两端的电压大小为 D．导体R的发热功率先变大后变小 9. 电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻： (1)判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E； (2)求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 10. 如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R，建立Ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场（图中未画出），磁感应强度B随坐标x（以m为单位）的分布规律为B=0.8-0.2x（T），金属棒ab在外力作用下从的某处沿导轨向右运动，ab始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从处，经，到的过程中，电阻器R的电功率始终保持不变，则（　　） A．金属棒在与处产生的电动势之比为1：1 B．金属棒在与处受到磁场B的作用力大小之比为3：1 C．金属棒从到与从到的过程中通过R的电量之比为5：3 D．金属棒从到与从到的过程中电阻R产生的焦耳热之比为7：3 类型2 转动切割磁感线 11. 如图所示为我国民众应对高温天气所用的吊扇，此时固定于天花板上的吊扇正在顺时针旋转（仰视），转速为n。已知叶片ab的长度为L，忽略转轴的大小，吊扇所在位置地磁场的磁感应强度竖直向下的分量大小为B，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两端的电势差大小为 B．a、b两端的电势差大小为 C．a端的电势高于b端的电势 D．a端的电势低于b端的电势 12. 物理兴趣小组设计了一台自制发电机，其原理图如图所示，正方形线框置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当线框绕轴以角速度匀速转动时，闭合开关，小灯泡发光。设线框的边长为，每边电阻均为，小灯泡的电阻恒为，导线电阻不计，则下列说法正确的是（　　） A．当S断开时，两端的电压为 B．当S断开时，两端的电压为 C．当S闭合时，流过灯泡的电流为 D．当S闭合时，流过灯泡的电流为 13. 如图，一硬质导线折成一个不闭合的五角星形线框，在纸面内绕b点逆时针转动。边界MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，当线框转至图中位置时，a、b、c、d各点的电势大小关系为（　　） A． B． C． D． 14. 如图（a），将半径、总电阻的均匀金属圆环固定在水平面上，直径一侧有垂直纸面向里的磁感应强度大小的匀强磁场。一根电阻的均匀金属杆固定在过圆心的转轴上，两端与金属圆环接触良好。金属杆在外力作用下以角速度顺时针匀速转动至图示位置（垂直于）。求： (1)经图示位置金属杆产生的电动势及间的电势差； (2)如图（b），撤去金属杆，使匀强磁场磁感应强度从开始按照的规律变化，规定顺时针方向为电动势的正方向，写出圆环中感应电动势随时间变化的表达式（结果可用表示）。 15. 某新能源汽车有一个利用汽车制动回收电能的系统。汽车质量，以某一速度匀速行驶。当汽车刹车时，车轮与刹车装置之间的特殊构造可将汽车的动能转化为电能。若刹车时车轮处充满磁感应强度大小、方向垂直于车轮平面的匀强磁场，车轮可等效为由若干根长度的导体棒组成的圆盘，如图，每根导体棒都随车轮的转动而切割磁感线。已知重力加速度，空气阻力忽略不计。 (1)若汽车刹车时，车轮边缘相对磁场的线速度为，求此时一根导体棒产生的感应电动势大小； (2)若汽车的刹车过程可视为汽车以的初速度做匀减速直线运动，汽车受到的制动力一部分用于克服安培力做功转化为电能，另一部分用于克服摩擦力做功转化为内能。在内汽车速度减小到，汽车受到的摩擦力恒为汽车重力的，求此过程中回收的电能（设刹车过程中制动力恒定）。 类型3 有效长度问题 16. 如图所示，处于同一水平面的光滑金属直导轨MN和PQ之间夹角为。MP两点间距离为，其间接有一阻值为的电阻，其余电阻不计。空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。一质量为的金属棒ab在水平外力作用下从MP处以初速度向右运动，在运动的过程中通过R上的电流恒定不变。金属棒始终与MN垂直且与导轨接触良好，，则在此过程中可能正确的是（　　） A．通过R的电流为5A B．通过R的电流为逐渐减小 C．金属棒的最小速度为2.0m/s D．金属棒的最小速度为5.0m/s 17. 如图所示， 空间中存在匀强磁场B，方向垂直纸面向里。一长度为l的铜棒以速度v向右匀速运动，速度方向与铜棒之间的夹角为30°，则铜棒ab两端的电势差Uab为（　　） A．Blv B．-Blv C． D． 18. 如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（）时，a、b两点的电势差Uab为（　　）    A． B． C． D． 19. 如图所示，无限长的“U”金属导轨ABCD和金属导轨EF、GH平行放置在同一水平面内，AB与EF、EF与GH、GH与CD之间的距离均为L，AB和EF之间的区域、GH和CD之间的区域均有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为，EF和GH之间的区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。现有三根长度均为L的金属棒1、2、3垂直导轨放置，其中金属棒2、3质量均为m，电阻均为R，金属棒1质量为，电阻为。时刻，金属棒2、3静止，给金属棒1一平行于导轨向右的速度，忽略所有的阻力和所有导轨的电阻。下列判断正确的是（　　） A．时刻通过金属棒2的电流大小为 B．当金属棒1、2、3稳定运行时，金属棒1的速度大小为 C．当金属棒1、2、3稳定运行时，金属棒2的速度大小 D．从时刻到稳定运行的过程中，金属棒3产生的焦耳热为 20. 如图所示，纸面内的菱形金属线框以速度平行于方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁场的边界、相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里．已知线框的电阻为R，线框的边长和磁场宽度均为L，，，下列说法正确的是（    ） A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向 B．线框内感应电动势的最大值为 C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．线框穿过磁场的整个过程中回路中的最大热功率为 题型三 自感现象 1．自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势． (2)表达式：E＝L. (3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关． 2．自感现象“阻碍”作用的理解 (1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加． (2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小． 线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小． 3．自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化． (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化． (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体． (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向． 4．断电自感中，灯泡是否闪亮问题 (1)通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮． (2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时，灯泡不会闪亮． 21. 某同学利用如图所示的电路演示电容器的充、放电过程，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出不同阶段电流随时间变化的图像。时刻让开关与端相连，稳定后把开关掷向端，以初始充电电流方向为电流正方向，下列图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 22. 手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 23. 心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏，使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV，电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0，完成一次电击，则（　　） A．本次放电通过人体的电荷量为0.09C B．电容器充电至3.0kV时，电容为 C．放电时，通过线圈L的电流方向自右向左 D．线圈的自感系数越大，放电脉冲电流的放电时间越短 24. 随着中国大力发展电动汽车行业，固定充电桩已经无法满足用户需求，某公司研究出了无线充电技术。其工作原理为在停车位地面下放置充电线圈，受电线圈固定在汽车底盘上，当车辆停在车位上时，接通电路即可实现无线充电。充电时汽车的电池系统可视为一个存在恒定电阻的电动机，下列说法正确的是（　　） A．增大受电线圈连接电池系统的电阻可以提高充电效率 B．该无线充电技术与磁电式电流表的原理相同 C．可通过减小充电线圈的匝数以增大受电线圈两端电压 D．由于电池系统为稳恒电源，故充电线圈所加电压应为稳恒电压 25. 如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则（　　） A．A灯有电流通过，方向由a到b B．A灯中无电流通过，不可能变亮 C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势 D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势 题型四 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 一、涡流 1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流. 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大. 二、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，导体中产生的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，这种现象称为电磁阻尼. 三、电磁驱动 若磁场相对导体转动，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，这种作用常常称为电磁驱动. 26. 如图所示，石锅鱼味道鲜美，不仅保留了食物的自然味道，还含有多种微量元素和矿物质。某种铁合金复合石锅在电磁炉上也能使用。已知电磁炉只能加热含有磁性材料的锅具。下列相关说法正确的是（    ） A．将该石锅换成陶瓷锅后也一定能通过电磁炉加热食物 B．电磁炉接电压合适的直流电源后也能正常加热该石锅内的食物 C．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象 D．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电流的磁效应 27. 台风“贝碧嘉”登陆上海，中国自主研发的千吨阻尼器——“上海慧眼”（如图所示）摆动明显，保障了上海中心大厦的安全。“上海慧眼”采用了电涡流阻尼技术，永磁体形成的磁场与质量块一起摆动时，与其下方固定的导体板产生相对运动，从而在导体板中产生电涡流。关于该阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器的电涡流阻尼技术原理是电流的磁效应 B．振动稳定时，阻尼器的振动频率小于大厦的振动频率 C．阻尼器将机械能最终转化为内能 D．若将阻尼器下方的导体板换成木地板，对使用效果没有影响 28. 台风“贝碧嘉”的中心于2024年9月16日7点30分前后在上海浦东临港新城登陆。由中国自行设计、安装在上海中心大厦125层的千吨“慧眼”——电涡流调谐质量阻尼器开始晃动，守护大楼抵抗强风。如图所示为电涡流调谐质量阻尼器的模型图，简称电涡流TMD。当结构振动时，固定在质量块上的永磁体与其下方固定的导体产生相对运动，从而在固定的导体上产生抑制质量块相对运动的电涡流，起到减振保护大楼的作用。下列说法错误的是（　　） A．上海中心大厦在台风作用下的振动是受迫振动 B．电涡流TMD通过改变大厦的固有频率来减小大厦的振动 C．电涡流TMD通过电涡流将振动能量转化成热能，从而达到减振的效果 D．永磁体与导体之间发生相对运动时，二者均会受到与相对运动方向相反的阻力，从而起到减振的作用 29. 高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是（　　） A．铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场 B．铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场 C．磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速 D．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力更大 30. 如图所示，竖直平面内有一固定直导线水平放置，导线中通有恒定电流I，导线正下方有一个质量为m的铝质球，某时刻无初速释放铝球使其下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程机械能一定减小 B．小球下落过程机械能一定守恒 C．小球下落过程机械能一定增加 D．小球下落过程机械能先增加后不变 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题24 法拉第电磁感应定律的理解及应用 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 6 类型1 平动切割磁感线 7 类型2 转动切割磁感线 11 类型3 有效长度问题 14 题型三 自感现象 19 题型四 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 24 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1．感应电动势 (1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻． (2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I＝. 2．感应电动势大小的决定因素 (1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系． (2)当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n. 3．磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率． 1. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m＝2kg、边长L＝1m、匝数n＝5的正方形线圈，线圈总电阻r＝0.5Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．0~6s内穿过线圈磁通量的变化量为3Wb B．线圈中产生的感应电流的大小为0.5A C．t＝6s时轻质细线的拉力大小为12N D．0~6s内线圈产生的焦耳热为15J 【答案】C 【详解】A．0~6s内穿过线圈磁通量的变化量，故A错误； B．线圈中产生的感应电动势 感应电流的大小，故B错误； C．t＝6s时线圈受到的安培力竖直向上，则轻质细线的拉力，故C正确； D．0~6s内线圈产生的焦耳热，故D错误。 故选C 。 2. 如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕 b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，则（　　） A．t=0时，电流方向为afedcba B．t=0时，感应电动势为 C．时，感应电动势为0 D．t=0到过程中，感应电动势平均值为0 【答案】B 【详解】AB．线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为cd 和af，t = 0时刻cd边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时只有af 边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为 abcdefa，电动势为，故A错误，B正确； C．时，线框旋转180°，此时依旧只有af 边切割磁场产生电动势，感应电动势仍为，故C错误； D．t=0到时，线框abef的磁通量变化量为零，线框bcde的磁通量变化量为 由法拉第电磁感应定律，可得平均电动势为，故D错误。 故选B。 3. 半径为的金属圆环由两种材料组成，圆弧为圆周，电阻为，圆弧为圆周，电阻为，圆内有垂直环面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增大，变化率，则为（　 　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意，由法拉第电磁感应定律可得金属圆环产生的感应电动势为 由楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针，根据闭合电路欧姆定律可得感应电流为 由于圆弧为圆周，电阻为，则圆弧的感应电动势为 电流流过圆弧后电势降低，大小为 则有 故选A。 4. 如图所示，半径为、粗细均匀的单匝圆形金属线圈内有一半径为的圆形区域存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于线圈平面向外，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为正的常量，线圈电阻为R，则磁感应强度从增大到2时间内（　　） A．线圈中电子沿逆时针方向定向移动 B．线圈面积有缩小的趋势 C．线圈中产生的焦耳热为 D．通过导线横截面的电荷量为 【答案】AC 【详解】A．根据楞次定律和右手定则可知，线圈中感应电流为顺时针方向，因此电子运动方向为逆时针，故A正确； B．线圈不在磁场中，不受安培力，无收缩扩张的趋势，故B错误； C．线圈中磁通量变化率为，线圈中的感应电动势为，变化过程中产生的焦耳热为，由于，联立解得，故C正确； D．通过导线的电荷量为，解得，故D错误。 故选AC。 5. 如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心O在区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。 (1)在t=0到t=T0这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，小球的速度大小v0= ； (2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。试求到这段时间内：细管内涡旋电场的场强大小 ；电场力对小球做的功 。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）小球运动时不受管壁的作用力，因而做圆周运动向心力由洛伦兹力提供：设速度为，有 解得 （2）[1]在到这段时间内，细管内一周的感应电动势 由图乙可知 由于同一条电场线上各点的场强大小相等，所以 由 得 另解：磁场变化过程中，圆管所在的位置会产生电场，根据法拉第感应定律可知，电势差 电场处处相同，认为是匀强电场则有 又因为 得到场强 [2]在到这段时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为 小球运动的末速度大小 由图乙知 化简得 由动能定理，静电力做功为 解得 另解：球在电场力的作用下被加速。加速度的大小为：而电场力为 在时间内，小球一直加速，最终速度为 电场力做的功为 得到电场力做功 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 1．公式E＝Blv的使用条件 (1)匀强磁场． (2)B、l、v三者相互垂直． (3)如不垂直，用公式E＝Blvsin θ求解，θ为B与v方向间的夹角． 2．“瞬时性”的理解 (1)若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势． (2)若v为平均速度，则E为平均感应电动势． 3．切割的“有效长度” 公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图4中有效长度分别为： 图4 甲图：l＝sin β； 乙图：沿v1方向运动时，l＝；沿v2方向运动时，l＝0. 丙图：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R. 4．“相对性”的理解 E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系． 类型1 平动切割磁感线 6. 如图所示，长为L的直金属棒在匀强磁场B中，沿图示方向以速度v做切割磁感线运动，角度θ已知，金属棒与磁场垂直。则产生感应电动势的大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】B 【详解】金属棒与磁场垂直，速度与导体棒垂直，可知产生感应电动势的大小为。 故选B。 7. 中国商飞C919是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机，机长、翼展35.80m、机高11.95m。已知武汉地区的地磁场水平分量大小为，竖直分量大小为。某架C919飞机在武汉地域自东向西以的速度水平飞行，下列说法正确的是（　　） A．左侧机翼的电势高于右侧机翼的电势 B．尾翼上端点的电势高于机腹最低点的电势 C．两机翼外端点间的电势差约为0.64V D．两机翼外端点间的电势差约为0.61V 【答案】AC 【详解】A．武汉在北半球，武汉地域自东向西水平飞行因机翼切割竖直向下方向的磁感线，则飞机自东向西水平飞行时，根据右手定则可知，左侧机翼的电势高于右侧机翼的电势，选项A正确； B．尾翼上端点到机腹最低点切割水平向北方向的磁感线，根据右手定则可知，尾翼上端点的电势低于机腹最低点的电势，选项B错误； CD．两机翼外端点间的电势差约为，选项C正确，D错误。 故选AC。 8. 如图所示，间距为L且足够长的金属导轨固定在水平面上，导轨电阻忽略不计，竖直向下的匀强磁场范围足够大，磁感应强度为B。导轨左端用导线连接阻值为R的定值电阻，阻值为R的导体棒垂直于导轨放置，与导轨接触良好。导体棒从导轨的最左端以速度v匀速向右运动的过程中（   ） A．回路中的电流逐渐变大 B．回路中电流方向沿顺时针（俯视） C．导体棒两端的电压大小为 D．导体R的发热功率先变大后变小 【答案】C 【详解】A．导体棒匀速运动切割磁感线，则可知产生的感应电动势为 由闭合电路的欧姆定律可得回路中的电流为 则可知回路中的电流不变，故A错误； B．根据楞次定律结合安培定则可知，回路中电流方向沿逆时针（俯视），故B错误； C．切割磁感线的导体相当于电源，则可知导体棒两端的电压即为路端电压，根据串联电路的特点可得导体棒两端的电压为 故C正确； D．导体R的发热功率为 导体R的发热功率不变，故D错误。 故选C。 9. 电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻： (1)判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E； (2)求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 【答案】(1)方向， (2)， 【详解】（1）由右手定则得ab中的电流方向； 感应电动势大小为 （2）由闭合电路欧姆定律 解得储能装置两端的电压 根据 解得金属框的输出电功率 10. 如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R，建立Ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场（图中未画出），磁感应强度B随坐标x（以m为单位）的分布规律为B=0.8-0.2x（T），金属棒ab在外力作用下从的某处沿导轨向右运动，ab始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从处，经，到的过程中，电阻器R的电功率始终保持不变，则（　　） A．金属棒在与处产生的电动势之比为1：1 B．金属棒在与处受到磁场B的作用力大小之比为3：1 C．金属棒从到与从到的过程中通过R的电量之比为5：3 D．金属棒从到与从到的过程中电阻R产生的焦耳热之比为7：3 【答案】ACD 【详解】A．由于电阻器R的电功率始终保持不变，故通过电阻器R的电流始终不变，即金属棒产生的感应电动势始终不变，故A正确； B．金属棒在与处受到磁场B的作用力大小之比为 故B错误； C．金属棒从从到过程中有 同理金属棒从到过程中有 故 而 故 故C正确； D．同理 由于电流始终不变，故 金属棒从到与从到的过程中电阻R产生的焦耳热之比为 故D正确。 故选ACD。 类型2 转动切割磁感线 11. 如图所示为我国民众应对高温天气所用的吊扇，此时固定于天花板上的吊扇正在顺时针旋转（仰视），转速为n。已知叶片ab的长度为L，忽略转轴的大小，吊扇所在位置地磁场的磁感应强度竖直向下的分量大小为B，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两端的电势差大小为 B．a、b两端的电势差大小为 C．a端的电势高于b端的电势 D．a端的电势低于b端的电势 【答案】BC 【详解】AB．由法拉第电磁感应定律有 根据角速度和转速的关系有 又因为 可得a、b两端的电势差大小为，A错误，B正确； CD．由右手定则可知，a端的电势高于b端的电势，C正确，D错误。 故选BC。 12. 物理兴趣小组设计了一台自制发电机，其原理图如图所示，正方形线框置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当线框绕轴以角速度匀速转动时，闭合开关，小灯泡发光。设线框的边长为，每边电阻均为，小灯泡的电阻恒为，导线电阻不计，则下列说法正确的是（　　） A．当S断开时，两端的电压为 B．当S断开时，两端的电压为 C．当S闭合时，流过灯泡的电流为 D．当S闭合时，流过灯泡的电流为 【答案】D 【详解】AB．线框abcd绕着垂直于磁场的轴匀速转动，产生交流电的电动势最大值为 则电动势的有效值为 当S断开时，MN两端的电压等于cd两端的电压 ，则有，故AB错误； CD．当S闭合时，电路总电阻为 流过灯泡L的电流为，故D正确，C错误。 故选D。 13. 如图，一硬质导线折成一个不闭合的五角星形线框，在纸面内绕b点逆时针转动。边界MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，当线框转至图中位置时，a、b、c、d各点的电势大小关系为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在磁场中切割磁感线会产生感应电动势，大小为，方向利用右手定则来分析； 在本题中，若线框是闭合的，感应电流应为逆时针方向，所以可知且是最大的； 间的等效长度小于间的等效长度，所以，即 可推导出，即 故选A。 14. 如图（a），将半径、总电阻的均匀金属圆环固定在水平面上，直径一侧有垂直纸面向里的磁感应强度大小的匀强磁场。一根电阻的均匀金属杆固定在过圆心的转轴上，两端与金属圆环接触良好。金属杆在外力作用下以角速度顺时针匀速转动至图示位置（垂直于）。求： (1)经图示位置金属杆产生的电动势及间的电势差； (2)如图（b），撤去金属杆，使匀强磁场磁感应强度从开始按照的规律变化，规定顺时针方向为电动势的正方向，写出圆环中感应电动势随时间变化的表达式（结果可用表示）。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，有 解得 根据闭合电路欧姆定律，有 根据串并联电路规律，有 间的电势差 解得 （2）根据法拉第电磁感应定律可得 因顺时针方向为正，则解得 15. 某新能源汽车有一个利用汽车制动回收电能的系统。汽车质量，以某一速度匀速行驶。当汽车刹车时，车轮与刹车装置之间的特殊构造可将汽车的动能转化为电能。若刹车时车轮处充满磁感应强度大小、方向垂直于车轮平面的匀强磁场，车轮可等效为由若干根长度的导体棒组成的圆盘，如图，每根导体棒都随车轮的转动而切割磁感线。已知重力加速度，空气阻力忽略不计。 (1)若汽车刹车时，车轮边缘相对磁场的线速度为，求此时一根导体棒产生的感应电动势大小； (2)若汽车的刹车过程可视为汽车以的初速度做匀减速直线运动，汽车受到的制动力一部分用于克服安培力做功转化为电能，另一部分用于克服摩擦力做功转化为内能。在内汽车速度减小到，汽车受到的摩擦力恒为汽车重力的，求此过程中回收的电能（设刹车过程中制动力恒定）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据动生电动势公式得 （2）根据动能定理有 汽车受到的摩擦力大小 根据加速度公式有 根据运动学公式有 汽车克服摩擦力做的功 根据能量守恒定律，汽车回收的电能 代入数据联立解得 类型3 有效长度问题 16. 如图所示，处于同一水平面的光滑金属直导轨MN和PQ之间夹角为。MP两点间距离为，其间接有一阻值为的电阻，其余电阻不计。空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。一质量为的金属棒ab在水平外力作用下从MP处以初速度向右运动，在运动的过程中通过R上的电流恒定不变。金属棒始终与MN垂直且与导轨接触良好，，则在此过程中可能正确的是（　　） A．通过R的电流为5A B．通过R的电流为逐渐减小 C．金属棒的最小速度为2.0m/s D．金属棒的最小速度为5.0m/s 【答案】AC 【详解】AB．有效切割长度 导轨夹角，感应电动势为 电流 电流恒定需满足，即任意位置 电流（恒定） 则A正确，B错误。 CD．当时， 此时金属棒有最小速度，即 则C正确，D错误。 故选AC。 17. 如图所示， 空间中存在匀强磁场B，方向垂直纸面向里。一长度为l的铜棒以速度v向右匀速运动，速度方向与铜棒之间的夹角为30°，则铜棒ab两端的电势差Uab为（　　） A．Blv B．-Blv C． D． 【答案】D 【详解】铜棒切割磁感线产生感应电动势，ab相当于电源，根据右手定则，判断知a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，根据法拉第电磁感应定律，可得 故选D。 18. 如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（）时，a、b两点的电势差Uab为（　　）    A． B． C． D． 【答案】D 【详解】有效切割长度即a、b连线的长度，如图所示    由几何关系知有效切割长度为 所以产生的电动势为 电流的方向为a→b，所以，由于在磁场部分的阻值为整个圆的，所以 故选D。 19. 如图所示，无限长的“U”金属导轨ABCD和金属导轨EF、GH平行放置在同一水平面内，AB与EF、EF与GH、GH与CD之间的距离均为L，AB和EF之间的区域、GH和CD之间的区域均有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为，EF和GH之间的区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。现有三根长度均为L的金属棒1、2、3垂直导轨放置，其中金属棒2、3质量均为m，电阻均为R，金属棒1质量为，电阻为。时刻，金属棒2、3静止，给金属棒1一平行于导轨向右的速度，忽略所有的阻力和所有导轨的电阻。下列判断正确的是（　　） A．时刻通过金属棒2的电流大小为 B．当金属棒1、2、3稳定运行时，金属棒1的速度大小为 C．当金属棒1、2、3稳定运行时，金属棒2的速度大小 D．从时刻到稳定运行的过程中，金属棒3产生的焦耳热为 【答案】BC 【详解】A．时刻金属棒1产生的电动势为 时刻通过金属棒2的电流大小为 故A错误； BC．金属棒1、2、3稳组成的系统合外力为零，系统动量守恒，当金属棒1、2、3稳定运行时，最终三根导体棒的速度相等，根据动量守恒有 当金属棒1、2、3稳定运行时，金属棒1和金属棒2的速度大小为 故BC正确； D．从时刻到稳定运行的过程中，系统产生的焦耳热为 则金属棒3产生的焦耳热为 故D错误。 故选BC。 20. 如图所示，纸面内的菱形金属线框以速度平行于方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁场的边界、相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里．已知线框的电阻为R，线框的边长和磁场宽度均为L，，，下列说法正确的是（    ） A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向 B．线框内感应电动势的最大值为 C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．线框穿过磁场的整个过程中回路中的最大热功率为 【答案】BD 【详解】A．线框的A点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误； B．从B点进入磁场到D点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有 故B正确； C．当线框到如图所示的位置时 穿过线框的磁通量最大，此时A点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线框的磁通量的最大值 故C错误； D．回路中感应电动势最大时热功率最大，有 故D正确。 故选BD。 题型三 自感现象 1．自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势． (2)表达式：E＝L. (3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关． 2．自感现象“阻碍”作用的理解 (1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加． (2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小． 线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小． 3．自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化． (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化． (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体． (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向． 4．断电自感中，灯泡是否闪亮问题 (1)通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮． (2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时，灯泡不会闪亮． 21. 某同学利用如图所示的电路演示电容器的充、放电过程，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出不同阶段电流随时间变化的图像。时刻让开关与端相连，稳定后把开关掷向端，以初始充电电流方向为电流正方向，下列图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．如题图所示，开关置于1时，闭合电路对电容器进行充电，时刻电容器两端的电压为零，此时充电电流比较大，随着电容器的电量增加，根据 可知，电容器两端的电压升高，充电电阻R两端的电势差减小，充电电流减小，A错误，B正确； CD．将开关置于2时，闭合电路组成振荡电路，由于线圈的自感作用，振荡电流逐渐增大，电容器中的电场能全部转化为线圈中的磁场能，电流增加至最大；随之线圈将磁场能转化为电场能，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，C正确，D错误。 故选BC。 22. 手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 【答案】B 【详解】A．由电流磁效应知，在时刻，电流减小到零，则电流产生的磁场的磁感应强度也减小到0，此时电流的变化率最大，则磁感应强度的变化率也最大，由法拉第电磁感应定律有可知，电力接收线圈中的感应电动势最大，故A错误； B．在时刻，电力输出线圈中的电流在减小，其产生的磁场在减弱，则电力接收线圈中的磁通量减小，感应电流产生的磁场与电力输出线圈中电流产生的磁场方向相同，两线圈相互吸引，故B正确； C．在时刻，电力输出线圈中的电流最大，电力接收线圈中的磁通量最大，感应电流为零，该时刻前后电流方向改变，故C错误； D．时间内，由于该变压器不是理想变压器，故电力输出线圈消耗的电能大于自身电阻产生的焦耳热，即 此外还有向电力接收线圈输送的电能和耗散到周围环境中的能量，故D错误。 故选B。 23. 心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏，使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV，电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0，完成一次电击，则（　　） A．本次放电通过人体的电荷量为0.09C B．电容器充电至3.0kV时，电容为 C．放电时，通过线圈L的电流方向自右向左 D．线圈的自感系数越大，放电脉冲电流的放电时间越短 【答案】A 【详解】A．本次放电通过人体的电荷量为，故A正确； B．电容由电容器本身的性质决定，与电压无关，故电容器充电至3.0kV时，电容仍为，故B错误； C．由图可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，故放电时，通过线圈L的电流方向自左向右，故C错误； D．线圈的自感系数越大，线圈阻碍电流变化的能力越强，电流变化越慢，放电脉冲电流的放电时间越长，故D错误。 故选A。 24. 随着中国大力发展电动汽车行业，固定充电桩已经无法满足用户需求，某公司研究出了无线充电技术。其工作原理为在停车位地面下放置充电线圈，受电线圈固定在汽车底盘上，当车辆停在车位上时，接通电路即可实现无线充电。充电时汽车的电池系统可视为一个存在恒定电阻的电动机，下列说法正确的是（　　） A．增大受电线圈连接电池系统的电阻可以提高充电效率 B．该无线充电技术与磁电式电流表的原理相同 C．可通过减小充电线圈的匝数以增大受电线圈两端电压 D．由于电池系统为稳恒电源，故充电线圈所加电压应为稳恒电压 【答案】C 【详解】A．增大受电线圈连接电池系统的电阻时，电路损耗增大，电池系统的电流减小，充电效率会降低，故A错误； B．无线充电技术利用电磁感应的原理，磁电式电流表利用电流的磁效应，故B错误； C．根据变压器的原理，可减小充电线圈的匝数以增大受电线圈两端电压，故C正确； D．无线充电技术只适用于变化的电流，若用稳恒电压，则无法达到充电的目的，故D错误。 故选C。 25. 如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则（　　） A．A灯有电流通过，方向由a到b B．A灯中无电流通过，不可能变亮 C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势 D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势 【答案】D 【详解】AB．当开关S由断开变为闭合时，电容器放电，因电容器右极板带正电，则A灯有电流通过，方向由b到a，故AB错误； CD．因电键S断开时，通过线圈有向左的电流，则当S闭合时，线圈与B灯以及电键S组成回路，线圈中产生自感电动势阻碍电流减小，使得该回路电流逐渐减小，则B灯逐渐熄灭，因线圈L相当电源，电流由c流向d，可知c点电势低于d点电势，故C错误，D正确。 故选D。 题型四 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 一、涡流 1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流. 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大. 二、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，导体中产生的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，这种现象称为电磁阻尼. 三、电磁驱动 若磁场相对导体转动，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，这种作用常常称为电磁驱动. 26. 如图所示，石锅鱼味道鲜美，不仅保留了食物的自然味道，还含有多种微量元素和矿物质。某种铁合金复合石锅在电磁炉上也能使用。已知电磁炉只能加热含有磁性材料的锅具。下列相关说法正确的是（    ） A．将该石锅换成陶瓷锅后也一定能通过电磁炉加热食物 B．电磁炉接电压合适的直流电源后也能正常加热该石锅内的食物 C．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象 D．该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电流的磁效应 【答案】C 【详解】CD．电磁炉里面安装有线圈，当线圈中通过高频交流电时，会产生强大的交变磁场，交变磁场穿过锅底，在锅底形成强涡流，根据电流的热效应，产生大量的热量，从而加热食物，故该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象，故C正确，D错误； A．由于陶瓷不是磁性材料，温度达不到加热食物的要求，故A错误； B．直流电不能产生变化的磁场，在锅体内不能产生感应电流，因此无法加热食物，故B错误。 故选C。 27. 台风“贝碧嘉”登陆上海，中国自主研发的千吨阻尼器——“上海慧眼”（如图所示）摆动明显，保障了上海中心大厦的安全。“上海慧眼”采用了电涡流阻尼技术，永磁体形成的磁场与质量块一起摆动时，与其下方固定的导体板产生相对运动，从而在导体板中产生电涡流。关于该阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器的电涡流阻尼技术原理是电流的磁效应 B．振动稳定时，阻尼器的振动频率小于大厦的振动频率 C．阻尼器将机械能最终转化为内能 D．若将阻尼器下方的导体板换成木地板，对使用效果没有影响 【答案】C 【详解】B．阻尼器受迫振动，稳定时阻尼器的振动频率与大厦的振动频率相等，故B错误； ACD．根据电磁感应原理可知，永磁体通过导体板上方时会在导体板中产生电涡流，阻碍永磁体相对导体板的运动，将机械能最终转化为内能，若将阻尼器下方的导体板换成绝缘的木地板，将不会产生电涡流，影响使用效果，故AD错误，C正确。 故选C。 28. 台风“贝碧嘉”的中心于2024年9月16日7点30分前后在上海浦东临港新城登陆。由中国自行设计、安装在上海中心大厦125层的千吨“慧眼”——电涡流调谐质量阻尼器开始晃动，守护大楼抵抗强风。如图所示为电涡流调谐质量阻尼器的模型图，简称电涡流TMD。当结构振动时，固定在质量块上的永磁体与其下方固定的导体产生相对运动，从而在固定的导体上产生抑制质量块相对运动的电涡流，起到减振保护大楼的作用。下列说法错误的是（　　） A．上海中心大厦在台风作用下的振动是受迫振动 B．电涡流TMD通过改变大厦的固有频率来减小大厦的振动 C．电涡流TMD通过电涡流将振动能量转化成热能，从而达到减振的效果 D．永磁体与导体之间发生相对运动时，二者均会受到与相对运动方向相反的阻力，从而起到减振的作用 【答案】B 【详解】A．上海中心大厦在台风作用下的振动是受到外力作用下的振动，属于受迫振动，故A正确，不符合题意； B．物体的固有频率只跟物体本身有关，大厦振动时，电涡流TMD并没有改变大厦的质量和结构等因素，也没有改变大厦的固有频率，故B错误，符合题意； CD．当结构振动时，固定在质量块上的永磁体与其下方固定的导体产生相对运动，从而在固定的导体上产生抑制质量块相对运动的电涡流，电涡流切割磁感线时会产生与相对运动方向相反的阻力，而导体的电阻通过热效应消耗掉振动的能量，从而起到减振耗能的作用，故CD正确，不符合题意。 本题选错误的，故选B。 29. 高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是（　　） A．铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场 B．铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场 C．磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速 D．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力更大 【答案】C 【详解】A．甲区域靠近磁铁磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域的磁场与磁铁的磁场方向相反，垂直纸面向外，A错误； B．乙区域远离磁铁磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域的磁场与磁铁的磁场方向相同，垂直纸面向里，B错误； C．由“来拒去留”可知，磁铁与甲区域相互排斥，磁铁与乙区域相互吸引，阻碍甲、乙区域的运动，都会使铝盘减速，C正确； D．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，感应电流减小，磁铁与铝盘的相互作用力减小，减速效果减弱，D错误。 故选C。 30. 如图所示，竖直平面内有一固定直导线水平放置，导线中通有恒定电流I，导线正下方有一个质量为m的铝质球，某时刻无初速释放铝球使其下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程机械能一定减小 B．小球下落过程机械能一定守恒 C．小球下落过程机械能一定增加 D．小球下落过程机械能先增加后不变 【答案】A 【详解】因通电直导线下方产生垂直纸面向里的磁场，且随着距离直导线的距离增加磁场逐渐减弱，可知小球下落过程中因磁通量逐渐减小在小球中产生涡流，铝制球产生热量，由能量关系可知，小球的机械能将逐渐减小。 故选A。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $