3.涡流、电磁阻尼与电磁驱动（重难点训练）物理人教版选择性必修第二册

第3节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动 一．电磁感应现象中的感生电场（共5小题） 1 二．涡流现象及应用（共7小题） 3 三．电磁阻尼与电磁驱动（共9小题） 5 一．电磁感应现象中的感生电场（共5小题） 1.下列说法中正确的是(    ) A. 感生电场由变化的磁场产生 B. 恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C. 感生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 D. 感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 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的小球．已知磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，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. B.       C. D. 3.电子感应加速器的基本原理如图甲所示，在电磁铁的两极间有一环形向外逐渐减弱、并对称分布的交变磁场，这个交变磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是一系列绕磁感线的同心圆。这时若用电子枪把电子向右沿切线方向射入环形真空室，电子将受到环形真空室中的感生电场的作用而被加速，同时，电子还受到洛伦兹力的作用，使电子电荷量绝对值为在半径为的圆形轨道上运动。电子做圆周运动的方向如图乙所示，电子轨道所围面积内平均磁感应强度随时间变化如图丙所示垂直纸面向内为的正方向。下列说法正确的是(    ) A. 加速器利用磁场变化产生的静电场对电子进行加速 B. 为使电子加速，电场的方向应该沿逆时针方向 C. 电子在加速器中可正常加速的时间是 D. 电子在圆形轨道中正常加速的时间内，加速一周，感生电场对电子所做的功为 4.如图甲所示，塑料制成的光滑细圆环水平固定放置，环上套一个带正电的电荷量为的小球视为质点处于静止状态，磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向上，环面的面积为；英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场，如图乙所示，空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场，周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针，同一个圆周上的电场强度大小相等，下列说法正确的是(    ) A. 对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则塑料圆环内部会产生感应电流 B. 对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，从上向下看小球会沿顺时针方向转动 C. 乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合电路是否存在无关 D. 对甲图，若磁场方向竖直向上均匀增加的变化率为，则小球运动一周，电场力做的功为 5.一个电子感应加速器的简化模型如图。半径为的圆形区域中存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度为，令随时间均匀增加，从而产生感生电场加速粒子。在的环形区域中也存在向里的磁场，磁感应强度为。欲使带正电荷的粒子能在环形区域内沿半径的圆形轨道上不断被加速。则下列说法正确的是(    ) A. 要粒子半径不变，则应保持恒定 B. 粒子运动一周，所受电场力对它不做功 C. 该装置只能加速正粒子 D. 当随时间均匀增加时，也随时间应均匀增加 二．涡流现象及应用（共7小题） 6.学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是(    ) A. 将金属杯换为陶瓷杯 B. 增加线圈的匝数 C. 取走线圈中的铁芯 D. 将交流电源换成电动势更大的直流电源 7.如图，一金属薄片在力作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到极的正下方时，沿极到极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是(    ) A. B. C. D. 8.《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(    ) A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照 9.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是(    ) A. 金属中产生恒定感应电流 B. 金属中产生交变感应电流 C. 若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小 D. 若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变 10.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 11．1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确：(    ) A. 圆盘上产生了感应电动势 B. 圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动 C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 12.水平放置的铝盘可绕光滑转轴自由转动，在铝盘上方较近距离放置一个条形磁铁，绕转轴转动磁铁，发现静止的铝盘也会发生转动。下列说法正确的是(    ) A. 铝盘与磁铁转动方向相同 B. 稳定后，铝盘转速等于磁铁转速 C. 铝盘因为受到安培力而转动 D. 磁铁停止转动，但不移开，铝盘会继续匀速转动 三．电磁阻尼与电磁驱动（共9小题） 13.如图所示，桌面上竖直固定四根直径相同且等高的长管，甲为空心塑料管，乙为空心铝管，丙为内部紧密排列强磁铁的塑料管等效于一根条形磁铁，丁为内部每间隔距离固定一段强磁铁相邻强磁铁上下磁极相反的塑料管。把一枚直径略小于长管内径、高为的强磁铁分别从甲、乙上端静止释放，强磁铁穿过长管的时间分别为、把一枚内径略大于长管外径、高为的小铝环从丙、丁上端静止释放，小铝环穿过长管的时间分别为、。不计摩擦与空气阻力，则下列说法最有可能的是(    ) A. 与几乎相等 B. 与几乎相等 C. 比大得多 D. 比大得多 14.如图所示。一个可以自由转动的铝框放在形磁铁的两个磁极间，铝框和磁铁均静止，其截面图如图所示。转动磁铁，下列说法正确的是(    ) A. 铝框与磁铁的转动方向相反，阻碍磁通量的变化 B. 铝框与磁铁转动方向一致，转速比磁铁的转速小 C. 磁铁从图位置开始转动时，铝框截面 感应电流的方向为 D. 磁铁停止转动后、如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 15.某游乐场海盗船设计师为减少海盗船减速时摩擦对刹车皮的磨损，计划在刹车皮下方安装一个条形磁铁，还需要在海盗船上安装一块铁片，则下列方案能最有效达到目的的是(    ) A. 磁铁南北极沿竖直方向放置，铁片镶嵌在海盗船侧面 B. 磁铁南北极沿竖直方向放置，铁片镶嵌在海盗船底面 C. 磁铁南北极沿海盗船摆动方向水平放置，铁片镶嵌在海盗船侧面 D. 磁铁南北极沿海盗船摆动方向水平放置，铁片镶嵌在海盗船底面 16.如图所示，足够长铝管竖直放置在水平桌面上，把一小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中(    ) A. 小磁体受合外力一直向下 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 17.太空单车是利用电磁阻尼原理的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了如图的单车原理图：在铜质轮子外侧有一些磁铁与轮子不接触，人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是(    ) A. 轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力 B. 轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关 C. 若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果 D. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小 18.如图甲所示为某科技馆的“磁阻尼摆”，支架中间设置永磁体构成的磁场，磁场中分别悬挂着由铝片和塑料片制成的摆，其示意图如图乙所示，将铝摆拉到某一位置由静止释放、发现铝摆很快就停下来。下列说法正确的是(    ) A. 同样条件下，用塑料摆做实验比用铝摆能够更快停下来 B. 铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来 C. 塑料摆摆动过程中，摆片中也会产生涡流 D. 若所加磁场反向，铝摆摆片将受到安培力的驱动，摆动加快 19.为了有效隔离外界振动对的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(    ) A. B. C. D. 20.2024年月，高达米的上海中心大厦在图甲所示的“上海慧眼”阻尼器的作用下，抵挡住超级台风的影响。图乙为阻尼器的简化示意图，重达吨的质量块由吊索悬挂，质量块下方圆盘状的永磁体与楼体导体地板正对。在大厦受到风力作用摇晃时，质量块发生受迫振动，能够使大厦减振减摆。下列说法正确的是(    ) A. 质量块的摆动方向总与大厦摇晃方向相同 B. 质量块摆动的频率等于大厦摇晃的频率 C. 质量块随大厦摇晃时，在质量块内产生涡流 D. 质量块下方正对的地板必须是导体，才能实现减振 21.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图所示，这是该新型装置的原理图从后面朝前看，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是(    ) A. 磁力刹车应用了电磁驱动 B. 磁力刹车应用了电磁感应 C. 过山车的质量越大，它进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大 D. 磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动 一．电磁感应现象中的感生电场（共5小题） 1 二．涡流现象及应用（共7小题） 4 三．电磁阻尼与电磁驱动（共9小题） 7 一．电磁感应现象中的感生电场（共5小题） 1.下列说法中正确的是(    ) A. 感生电场由变化的磁场产生 B. 恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C. 感生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 D. 感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 【答案】AC  【解析】变化的电场一定产生磁场，磁场变化时可以在周围空间激发电场，选项A正确。恒定的磁场在周围空间不能产生电场，选项B错误。感生电场的方向同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定，选项C正确。感生电场的电场线是闭合曲线，其电场方向可根据磁场的变化情况由楞次定律和右手螺旋定则判断，选项D错误。 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的小球．已知磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，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. B.       C. D. 【答案】B  【解析】磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，故感应电动势为： 根据楞次定律，感应电动势的方向为顺时针方向； 小球带正电，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： ，故ACD错误，B正确。 3.电子感应加速器的基本原理如图甲所示，在电磁铁的两极间有一环形向外逐渐减弱、并对称分布的交变磁场，这个交变磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是一系列绕磁感线的同心圆。这时若用电子枪把电子向右沿切线方向射入环形真空室，电子将受到环形真空室中的感生电场的作用而被加速，同时，电子还受到洛伦兹力的作用，使电子电荷量绝对值为在半径为的圆形轨道上运动。电子做圆周运动的方向如图乙所示，电子轨道所围面积内平均磁感应强度随时间变化如图丙所示垂直纸面向内为的正方向。下列说法正确的是(    ) A. 加速器利用磁场变化产生的静电场对电子进行加速 B. 为使电子加速，电场的方向应该沿逆时针方向 C. 电子在加速器中可正常加速的时间是 D. 电子在圆形轨道中正常加速的时间内，加速一周，感生电场对电子所做的功为 【答案】C  【解析】A.加速器利用磁场变化产生的感生电场对电子进行加速， A错误 B.由于电子带负电，所以感生电场的方向应该沿顺时针方向， B错误 C.在时间内，磁场向外增强，根据楞次定律可知感应电场沿顺时针方向，此时电子受的洛伦兹力方向指向圆心，则电子能被正常加速， C正确 D.磁感应强度随时间的变化率为 感生电动势 电子运动一周感生电场始终做正功，D错误。 故选C。 4.如图甲所示，塑料制成的光滑细圆环水平固定放置，环上套一个带正电的电荷量为的小球视为质点处于静止状态，磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向上，环面的面积为；英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场，如图乙所示，空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场，周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针，同一个圆周上的电场强度大小相等，下列说法正确的是(    ) A. 对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则塑料圆环内部会产生感应电流 B. 对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，从上向下看小球会沿顺时针方向转动 C. 乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合电路是否存在无关 D. 对甲图，若磁场方向竖直向上均匀增加的变化率为，则小球运动一周，电场力做的功为 【答案】D  【解析】A. 对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则在金属圆环上会产生感应电流，而塑料圆环不会产生感应电流，项错误； B. 对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，对比乙图，塑料圆环上产生的环形电场线从上向下看沿逆时针，则带正电的小球受到沿逆时针方向的电场力，小球会沿逆时针方向转动，项错误； C. 乙图说明，变化磁场的周围会产生电场，与闭合电路是否存在无关，若磁场不变化，周围不会产生电场，项错误； D. 由法拉第电磁感应定律可得均匀变化的磁场产生的感应电动势为，由电场力做功的定义可得小球转动一周，感生电场力对小球做的功为，项正确。 故选：。 5.一个电子感应加速器的简化模型如图。半径为的圆形区域中存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度为，令随时间均匀增加，从而产生感生电场加速粒子。在的环形区域中也存在向里的磁场，磁感应强度为。欲使带正电荷的粒子能在环形区域内沿半径的圆形轨道上不断被加速。则下列说法正确的是(    ) A. 要粒子半径不变，则应保持恒定 B. 粒子运动一周，所受电场力对它不做功 C. 该装置只能加速正粒子 D. 当随时间均匀增加时，也随时间应均匀增加 【答案】D  【解析】、半径为的圆形区域，由于随时间均匀增加，可知在环形区域产生一个逆时针的加速电场，带正电的粒子在这加速电场中做逆时针方向的加速运动，速度越来越大，由半径公式得，解得，所以要粒子半径不变，速度均匀增大则也应均匀增大，故D正确，A错误； B、半径为的圆形区域，由于随时间均匀增加，可知在环形区域产生一个逆时针的加速电场，粒子运动一周，电场力对它做正功，故B错误； C、半径为的圆形区域，由于随时间均匀增加，可知在环形区域产生一个逆时针的加速电场，带负电的粒子在加速电场中做顺时针方向的加速运动，磁场对其洛伦兹力方向依然指向圆心使粒子做圆周运动，所以能够加速负电粒子，故C错误。 故选：。 二．涡流现象及应用（共7小题） 6.学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是(    ) A. 将金属杯换为陶瓷杯 B. 增加线圈的匝数 C. 取走线圈中的铁芯 D. 将交流电源换成电动势更大的直流电源 【答案】B  【解析】、由题意可知，本题中简易加热器是涡流现象的应用，即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流，从而进行加热的，则由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以提高发热功率，缩短加热时间、取走线圈中的铁芯，可以降低发热功率，增加加热时间，故B正确，C错误； A、将杯子换作陶瓷杯，陶瓷杯中不会产生涡流，则无法使水加热，故A错误； D、将交流电源换成电动势更大的直流电源，由于直流电不会在金属杯中产生感应电流，故无法使水加热，故D错误。 故选：。 7.如图，一金属薄片在力作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到极的正下方时，沿极到极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】当金属薄片中心运动到极正下方时，由于金属薄片向右运动，穿过金属薄片左侧的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；穿过金属薄片右侧的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。由于原磁场竖直向下，沿极到极的方向看，此时金属薄片内涡流的绕行方向，左边涡流是逆时针，右边涡流是顺时针，符合这一情况的是选项。 8.《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(    ) A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照 【答案】C  【解析】在雷击事件中金属和非金属都经历了摩擦、声波和光照的影响，而金属能够因电磁感应产生涡流，非金属不能，因此可能原因为涡流。故选 C。 9.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是(    ) A. 金属中产生恒定感应电流 B. 金属中产生交变感应电流 C. 若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小 D. 若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变 【答案】B  【解析】当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确； 若线圈匝数增加，根据电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，CD错误。 故选：。 10.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、家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，故A正确； B、利用玻璃炊具，不能产生涡流，所以在电磁炉上不能正常加热，故B错误； C、将炊具下部的铁换成硅钢不能提高加热效率，故C错误； D、锅体中得涡流是由变化的磁场产生的，所加电流是交流，不能是直流，故D错误。 11．1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确：(    ) A. 圆盘上产生了感应电动势 B. 圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动 C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 【答案】AB  【解析】A.圆盘在转动中由于半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A正确； B.圆盘在径向的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动，故B正确； C.由于圆盘面积不变，距离磁铁的距离不变，故整个圆盘中的磁通量没有变化，故C错误； D.圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场，由安培定则可判断出在中心方向竖直向下，其它位置关于中心对称，此磁场不会导致磁针转动，故D错误。 12.水平放置的铝盘可绕光滑转轴自由转动，在铝盘上方较近距离放置一个条形磁铁，绕转轴转动磁铁，发现静止的铝盘也会发生转动。下列说法正确的是(    ) A. 铝盘与磁铁转动方向相同 B. 稳定后，铝盘转速等于磁铁转速 C. 铝盘因为受到安培力而转动 D. 磁铁停止转动，但不移开，铝盘会继续匀速转动 【答案】AC  【解析】A、根据楞次定律可知，铝盘与磁铁转动方向相同，但是铝盘的速度小于磁铁的转速，故A正确，B错误； C、磁铁转动过程中，铝盘沿半径方向切割磁感线，铝盘受到安培力，所以铝盘因为受到安培力而转动，故C正确； D、磁铁停止转动，但不移开，铝盘失去继续转动的动力，铝盘转动切割磁感线产生电磁阻尼效果，所以铝盘不会继续匀速转动，故D错误。 故选AC。 三．电磁阻尼与电磁驱动（共9小题） 13.如图所示，桌面上竖直固定四根直径相同且等高的长管，甲为空心塑料管，乙为空心铝管，丙为内部紧密排列强磁铁的塑料管等效于一根条形磁铁，丁为内部每间隔距离固定一段强磁铁相邻强磁铁上下磁极相反的塑料管。把一枚直径略小于长管内径、高为的强磁铁分别从甲、乙上端静止释放，强磁铁穿过长管的时间分别为、把一枚内径略大于长管外径、高为的小铝环从丙、丁上端静止释放，小铝环穿过长管的时间分别为、。不计摩擦与空气阻力，则下列说法最有可能的是(    ) A. 与几乎相等 B. 与几乎相等 C. 比大得多 D. 比大得多 【答案】D  【解析】甲是空心塑料管绝缘体强磁铁下落时，管内无感应电流，磁铁仅受重力，做自由落体运动。乙是空心铝管导体强磁铁下落时，铝管切割磁感线产生感应电流，根据“楞次定律”，感应电流的磁场会阻碍磁铁的下落电磁阻尼，使磁铁下落时间延长。因此，。小铝环穿过丙、丁管的时间、“丙是内部密布强磁铁的塑料管：小铝环下落时，管内磁场“密集且无明显变化”，铝环切割磁感线的“效果弱”，产生的感应电流小，电磁阻尼弱，铝环接近自由落体。丁是内部间隔距离固定、相邻磁极相反的强磁铁塑料管：小铝环下落时，会“周期性切割方向变化的磁感线”，产生更强的感应电流，电磁阻尼更显著，铝环下落时间大幅延长。因此，。 A、磁铁自由落体速度快，铝环受强阻尼速度慢，两者时间差异大， A错误； B、磁铁受的阻尼乙管和铝环受的阻尼丙管强度不同，时间差异大， B错误； 、乙中磁铁受电磁阻尼，甲中磁铁自由落体，则，丁管中“相邻磁铁磁极相反，磁场变化剧烈”，小铝环切割磁感线产生的感应电流更强，电磁阻尼更显著，下落时间比丙管磁场变化弱，阻尼弱长得多， C错误，D正确。 14.如图所示。一个可以自由转动的铝框放在形磁铁的两个磁极间，铝框和磁铁均静止，其截面图如图所示。转动磁铁，下列说法正确的是(    ) A. 铝框与磁铁的转动方向相反，阻碍磁通量的变化 B. 铝框与磁铁转动方向一致，转速比磁铁的转速小 C. 磁铁从图位置开始转动时，铝框截面 感应电流的方向为 D. 磁铁停止转动后、如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 【答案】B  【解析】磁铁转动的过程中通过铝笼截面的磁通量增加，因此在铝笼内产生感应电流，根据楞次定律可知铝笼受到安培力作用，导致铝笼转动，为阻碍磁通量增加，则导致铝笼与磁铁转动方向相同，但快慢不相同，铝笼的转速一定比磁铁的转速小，故A错误，B正确； C.磁铁从图乙位置开始转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流方向为，故C错误； D.当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，故D错误。 故选B。 15.某游乐场海盗船设计师为减少海盗船减速时摩擦对刹车皮的磨损，计划在刹车皮下方安装一个条形磁铁，还需要在海盗船上安装一块铁片，则下列方案能最有效达到目的的是(    ) A. 磁铁南北极沿竖直方向放置，铁片镶嵌在海盗船侧面 B. 磁铁南北极沿竖直方向放置，铁片镶嵌在海盗船底面 C. 磁铁南北极沿海盗船摆动方向水平放置，铁片镶嵌在海盗船侧面 D. 磁铁南北极沿海盗船摆动方向水平放置，铁片镶嵌在海盗船底面 【答案】B  【解析】减速原理是电磁阻尼，当海盗船经过磁场上方时，要在铁片中产生更多的涡流，则需要磁场方向垂直于铁片，故而选 B。 16.如图所示，足够长铝管竖直放置在水平桌面上，把一小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中(    ) A. 小磁体受合外力一直向下 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 【答案】C  【解析】磁体在铝管内运动的过程中，虽不计空气阻力，但在下落过程中，受到方向向上的安培力，从而磁体的加速度小于重力加速度，所以磁体的运动不是自由落体运动，开始时重力大于安培力，合力向下；随着速度增加，向上的安培力变大，当重力等于安培力时合力为零，此时加速度为零，小磁体匀速下落，故AB错误； C.根据电磁阻尼原理可知，小磁体下落过程中受到的磁场力向上，由牛顿第三定律可知，铝管在磁体下落过程受到向下的磁场力，所以铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。 D.磁体在整个下落过程中，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，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故D错误。 故选C。 17.太空单车是利用电磁阻尼原理的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了如图的单车原理图：在铜质轮子外侧有一些磁铁与轮子不接触，人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是(    ) A. 轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力 B. 轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关 C. 若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果 D. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小 【答案】A  【解析】轮子在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关，故 A正确，B错误； C. 轮子导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电动势和感应电流，因此不能用绝缘材料替换，故C错误； D. 磁铁与轮子间的距离不变时，轮子转速越大，产生的感应电流越大，轮子受到的阻力越大，故D错误。 故选：。 18.如图甲所示为某科技馆的“磁阻尼摆”，支架中间设置永磁体构成的磁场，磁场中分别悬挂着由铝片和塑料片制成的摆，其示意图如图乙所示，将铝摆拉到某一位置由静止释放、发现铝摆很快就停下来。下列说法正确的是(    ) A. 同样条件下，用塑料摆做实验比用铝摆能够更快停下来 B. 铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来 C. 塑料摆摆动过程中，摆片中也会产生涡流 D. 若所加磁场反向，铝摆摆片将受到安培力的驱动，摆动加快 【答案】B  【解析】将铝摆拉到某一位置由静止释放、发现铝摆很快就停下来是因为电磁阻尼的作用，原理为铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来，塑料摆摆动过程中，由于塑料内部没有自由电子，不能形成涡流，所以塑料摆不会比铝摆更快停下来，故B正确，AC错误； D.若所加磁场反向，铝摆摆片仍然受到阻碍其运动的安培力作用，会很快停下来，故D错误。 故选B。 19.为了有效隔离外界振动对的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(    ) A. B. C. D. 【答案】A  【解析】施加磁场来快速衰减的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生涡流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是。 20.2024年月，高达米的上海中心大厦在图甲所示的“上海慧眼”阻尼器的作用下，抵挡住超级台风的影响。图乙为阻尼器的简化示意图，重达吨的质量块由吊索悬挂，质量块下方圆盘状的永磁体与楼体导体地板正对。在大厦受到风力作用摇晃时，质量块发生受迫振动，能够使大厦减振减摆。下列说法正确的是(    ) A. 质量块的摆动方向总与大厦摇晃方向相同 B. 质量块摆动的频率等于大厦摇晃的频率 C. 质量块随大厦摇晃时，在质量块内产生涡流 D. 质量块下方正对的地板必须是导体，才能实现减振 【答案】BD  【解析】阻尼器起到减震减摆作用，由于惯性，质量块的振动方向相对大厦摆动方向相反，故 A项错误 大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器做受迫振动，阻尼器质量块的振动频率等于大厦的摇晃频率，故B项正确 地板随大厦摇晃时，在地板内产生涡流，使大厦摇晃的机械能最终转化为内能，故C项错误 由题意可知，该阻尼器依靠电磁感应原理产生涡流实现减振，地板必须是导体才行，项正确。 21.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图所示，这是该新型装置的原理图从后面朝前看，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是(    ) A. 磁力刹车应用了电磁驱动 B. 磁力刹车应用了电磁感应 C. 过山车的质量越大，它进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大 D. 磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能 【答案】BD  【解析】磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，不属于电磁驱动现象，故A错误，B正确； C.过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，故C错误； D.磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，故D正确。 故选BD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $