2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课时训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课时训练 一、选择题: 1．在如图所示的四种磁场中能产生恒定的感生电动势的是(　　) 2．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球，已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　　) A．0 B.r2qk C．2πr2qk D．πr2qk 3.电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠．图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　　) A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 4．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于安检门的说法正确的是(　　) A．安检门能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作 D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理 5．甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后停止，若将圆环置于如图所示的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后，下列判断正确的是(　　) A．甲环先停下 B．乙环先停下 C．两环同时停下 D．两环都不会停下 6.如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的．现把一个蹄形磁体移近铜盘，则(　　) A．铜盘的转动将变慢 B．铜盘的转动将变快 C．铜盘仍以原来的转速转动 D．铜盘的转动速度是否变化，由磁体上下两端的极性决定 7.如图所示，光滑水平绝缘面上有两个静止的金属环，环1竖直放置，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁体，当磁体沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是(　　) A．两环都向右运动 B．两环都向左运动 C．环1静止，环2向右运动 D．两环都静止 8.如图所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(不计空气阻力)(　　) A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大 9．如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的闭合导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间呈线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间变化的变化率的大小应为(　　) A. B. C. D. 10.(多选)如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，下列说法正确的是(　　) A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 11．(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化覆盖在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法正确的是(　　) A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C．封口过程中若温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决 D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 12.半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B＝0.5 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场区域同圆心放置，磁场方向与环面垂直，其中a＝1.0 m，b＝2.0 m，金属圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R＝2 Ω.一金属棒MN与金属圆环接触良好，金属棒的电阻为r＝1 Ω，环的电阻忽略不计． (1)若棒以v0＝8 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬间(如图所示)M、N间的电压UMN和流过灯L1的电流I1； (2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为＝ T/s，求L1的功率P1. 13．如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5 m，右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙所示规律变化，CF长为l0＝2 m．在t＝0时，金属棒ab从图示位置由静止开始在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变．已知金属棒ab电阻为1 Ω，求： (1)通过小灯泡的电流； (2)恒力F的大小； (3)金属棒的质量． 参考答案： 1.答案　C 2.答案　D解析　根据法拉第电磁感应定律可知，该磁场变化产生的感生电动势为E＝·S＝kπr2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小W＝qE＝πr2qk，故选项D正确． 3.答案　B解析　恒定电流不能产生恒定磁场，故A错误；根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，故C错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅底，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，故D错误． 4.答案　B解析　安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生涡流，而金属物品中涡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，则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A、C错误，B正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，选项D错误． 5.答案　A解析　当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环的磁通量为零，穿过甲环的磁通量不断变化，不断有感应电流产生，一定受到安培力，安培力阻碍甲环与磁场间的相对运动，故甲环先停止运动，A正确． 6.答案　A 7.答案　C解析　条形磁体向右运动时，环1中磁通量为零，不变，无感应电流产生，环1仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流产生的效果是使环2向右运动，C正确． 8.答案　C解析　小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误． 9.答案　C解析　设半圆的半径为L，电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E1＝B0ωL2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时E2＝πL2·，由＝得B0ωL2＝πL2·，即＝，故C项正确． 10.答案　AD 11.答案　CD解析　由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但被封口的容器不能是金属，否则同样会被加热，只能是玻璃、塑料等材质，D正确． 12.答案　(1)4 V　2 A　(2)2 W 解析　(1)金属棒切割磁感线产生的磁感应电动势大小E1＝B·2av0， 电路中的电流I＝， UMN＝E1－Ir， I1＝I， 联立以上各式可得UMN＝4 V，I1＝2 A. (2)撤去金属棒且磁场均匀变化时，产生的感应电动势E2＝·πa2， 电路中的电流I′＝， 灯泡L1消耗的功率P1＝I′2R， 联立以上各式可得P1＝2 W. 13.答案　(1)0.1 A　(2)0.1 N　(3)0.8 kg 解析　(1)金属棒未进入磁场时，电路的总电阻R总＝RL＋Rab＝5 Ω 回路中的感应电动势为：E1＝＝·dl0＝0.5 V 则灯泡中的电流为IL＝＝0.1 A. (2)因灯泡亮度始终不变，故第4 s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动， 此时金属棒中的电流I＝IL＝0.1 A 金属棒受到的恒力大小：F＝F安＝BId＝0.1 N. (3)因灯泡亮度始终不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为E2＝E1＝0.5 V 金属棒在磁场中匀速运动的速度v＝＝0.5 m/s 金属棒未进入磁场时的加速度为a＝＝0.125 m/s2 故金属棒的质量为m＝＝0.8 kg. 学科网（北京）股份有限公司 $