2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（培优考点练）物理人教版选择性必修第二册

3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．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．提高交流电源的频率 B．将金属杯换为陶瓷杯 C．减少线圈的匝数 D．增大交流电的周期 2．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．小磁体做自由落体动 B．小磁体的加速度可能大于重力加速度 C．小磁体动能的增加量小于重力势能的减少量 D．铝管对桌面的压力小于铝管的重力 3．考试时，监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查，如题图所示，该探测器涉及的基本原理是（　　） A．涡流 B．静电感应 C．电磁阻尼 D．电磁驱动 4．关于电磁感应的应用，下列说法正确的是（    ） A．真空冶炼炉可以对非金属直接加热 B．金属物品通过安检门时会产生涡流，涡流的磁场影响报警器使其报警 C．电磁炉是利用电磁感应原理，使锅内的水直接产生热量 D．电磁弹射系统是利用导体切割磁感线产生动生电动势 5．如图所示，磁体从竖直放置的铝管管口静止释放，下落过程中磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．磁体在铝管中做自由落体运动 B．铝管对磁体的作用力大于磁体对铝管的作用力 C．若将铝管换成形状完全相同的塑料管，则磁体穿出塑料管所用的时间更长 D．若将铝管侧面开一竖直裂缝，则磁体穿出铝管的时间变短 6．如图所示，有一个铜盘，轻轻拨动它，它就能长时间地绕转轴顺时针（从上往下看）自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，铜盘就能在较短的时间内停止。下列说法正确的是（　　） A．铜盘在磁场中转动时受到磁场的安培力会阻碍铜盘的转动 B．仅将铜盘顺时针转动改为逆时针转动，铜盘将能加速转动 C．仅将磁铁的两极对调，铜盘将能加速转动 D．仅将铜盘更换为塑料盘，塑料盘也能在较短的时间内停止 7．如图，某科技小组利用电磁感应的原理设计了一款电梯坠落缓冲装置。如图，在电梯轿厢上安装永久强磁铁，井壁固定水平方向的闭合线圈A、B，当电梯坠至图示位置时，下列说法正确的是（    ） A．俯视看，线圈A中产生逆时针方向的感应电流 B．磁铁对线圈A产生的安培力方向向上 C．若拆掉线圈B，缓冲效果会更好 D．若增加线圈A、B的匝数，缓冲效果会更好 8．半圆形光滑曲面固定在竖直平面内，如图所示，最低点位于坐标原点处，下半部处在一个水平方向的垂直纸面向里匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中的虚线所示），一小金属块从圆弧顶端处以某一初速度沿圆轨道下滑。以x轴所在平面为重力势能零点，不计空气阻力，小金属块___________（填“可能”或“一定”）会从另外一侧飞出轨道；最终小金属块___________（填“静止在圆弧底端”或“在y=a以下来回摆动”）。 9．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱。接上导线后，表内线圈_________（选填“受到”或“不受”）安培力的作用；未接导线时，表内线圈_________（选填“产生”或“不产生”）感应电动势。 创新拓展练 10．上海慧眼（图甲）是中国自主研制开发的世界上首个电涡流摆式调谐质量阻尼器，是中国一项创新技术。其功能是强风来袭摩天大楼晃动时，通过摆动可以削减高层晃动，帮助超高层建筑保持楼体稳定和安全。阻尼器的原理可用图乙表示：摆锤的底部附着永磁体，一起在导体板的上方摆动，导体板内产生涡流。下列说法正确的是（    ） A．导体板中产生的电流大小不变 B．阻尼器将机械能转化为内能 C．将整块的导体板分割成多块，阻尼效果更好 D．利用这一装置所揭示的原理可制成电动机 11．电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（　　） A．电磁炉可加热玻璃器皿 B．电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C．电磁炉是通过线圈电流的热效应直接加热锅体的 D．电磁炉工作时，线圈中的恒定电流能产生涡流实现加热 12．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框不会随磁铁转动 B．图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C．图丙中，两个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，线圈通入高频交流电时，金属内部形成涡流产生大量热量使其熔化 13．如图所示，电磁涡流制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（    ） A．制动过程中，导体不会产生热量 B．线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 C．如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 D．制动力的大小与线圈中电流的大小无关 14．如图甲乙，电阻不可忽略的两个相同铜盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹，圆盘可绕固定点在竖直面内转动。用导线将导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路，除电磁阻尼外忽略一切阻力。在甲图、之间的部分区域内存在水平向右的匀强磁场。在乙图圆盘所在区域内充满水平向右的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小均为，且磁场区域固定，两圆盘以相同角速度开始旋转，则（    ） A．若断开开关和，甲图中的圆盘会减速转动并最终静止 B．若断开开关和，乙图中的圆盘会减速转动并最终静止 C．若闭合开关和，甲图中的圆盘保持匀速转动 D．若闭合开关和，乙图中的圆盘保持匀速转动 15．关于下列图片的解释正确的是（　　） A．真空冶炼炉利用热传导的热量使金属熔化 B．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来减少涡流 C．使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以 D．用来探测金属壳地雷的探雷器是利用涡流工作的 16．桌面上竖直固定三根长度、直径均相同的长管，图甲为空心铝管，图乙为开有竖直裂纹的空心铝管，图丙为内部紧密排列强磁铁的塑料管，现有两个直径略小于长管内径的强磁铁和一个内径略大于长管外径的小铝环，分别从三根长管的上端等高处由静止释放，强磁铁厚度和小铝环高度相同且远小于管的长度。不计摩擦与空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．图甲中，强磁铁减小的重力势能大于其增加的动能 B．图乙中，强磁铁在管内下落时，铝管不会产生感应电流 C．图丙中，小铝环下落过程中，塑料管对桌面的压力一直变小 D．图丙中的小铝环通过长管的时间比甲、乙中的两个强磁铁都短 17．1824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。下列说法正确的是（　　） A．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 B．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 C．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 D．若圆盘可以绕中心轴自由转动，则转动小磁针，圆盘也会跟着转动 18．图甲为无线磁力搅拌杯，其工作原理如图乙所示，杯体底部安装通电线圈，相关电路控制线圈电流从而产生一个逆时针旋转的磁场（俯视图），杯内中心放置一搅拌金属粒，在旋转磁场作用下金属粒也产生旋转，从而达到搅拌杯内溶液的效果。通电搅拌时，以下说法正确的是（　　） A．金属粒中会产生感应电流 B．金属粒内不会产生焦耳热 C．金属粒旋转方向与磁场旋转方向相同 D．加大磁场旋转速度，则金属粒旋转速度也加大 19．(1)磁电式电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为n，平行于纸面的边长度为L1，垂直于纸面的边a长度为L2，且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈中通入电流I，则该线圈左侧边a所受的安培力大小为_____________，线圈带动指针__________（选填“顺时针转动”，“逆时针转动”，“不动”） (2)为了使电流表的指针在平衡位置附近快速停下，有如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。其中更合理的方案是____________方案。 20．如图所示，图中甲为金属小球，乙为带电绝缘小球（可视为质点）。用绝缘细线挂在固定点O处，将小球从匀强磁场区域外静止释放，磁感线的方向垂直纸面向里，空气阻力不计。则在摆动过程中，摆角减小的是______（选填A．“甲”、B．“乙”），摆线拉力可能小于小球重力的是______（选填A．“甲”、B．“乙”）。    1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．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．提高交流电源的频率 B．将金属杯换为陶瓷杯 C．减少线圈的匝数 D．增大交流电的周期 【答案】A 【详解】A．当线圈中通以交变电流时，在金属杯中将产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，提高交流电源的频率，磁感应强度的变化率变大，感应电动势变大，感应电流的功率增大，故A正确； B．将金属杯换为陶瓷杯后，由于陶瓷不是导体，因此陶瓷杯中不能产生感应电流，无法给水加热，故B错误； C．减少线圈的匝数会降低交流电产生的感应电动势，则感应电流的功率减小，使杯内的水沸腾所需的时间延长，故C错误； D．增大交流电的周期，磁感应强度的变化率变小，感应电动势变小，感应电流的功率减小，故D错误。 故选A。 2．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．小磁体做自由落体动 B．小磁体的加速度可能大于重力加速度 C．小磁体动能的增加量小于重力势能的减少量 D．铝管对桌面的压力小于铝管的重力 【答案】C 【详解】AB．磁体在铝管中运动的过程中，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，加速度向下，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A、B错误； C．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，部分转化为动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，则磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故C正确； D．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中受到向下的磁场力，所以铝管对桌面的压力大于铝管的重力，D错误。 故选C。 3．考试时，监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查，如题图所示，该探测器涉及的基本原理是（　　） A．涡流 B．静电感应 C．电磁阻尼 D．电磁驱动 【答案】A 【详解】金属探测器是通过交流电产生的变化磁场在金属处产生涡流的基本原理。 故选A。 4．关于电磁感应的应用，下列说法正确的是（    ） A．真空冶炼炉可以对非金属直接加热 B．金属物品通过安检门时会产生涡流，涡流的磁场影响报警器使其报警 C．电磁炉是利用电磁感应原理，使锅内的水直接产生热量 D．电磁弹射系统是利用导体切割磁感线产生动生电动势 【答案】B 【详解】A．真空冶炼炉利用涡流的热效应加热，涡流只能在导电的金属材料中产生，无法直接加热非金属，故A错误； B．安检门通有交变电流产生交变磁场，金属物品通过时内部会感应出涡流，涡流的磁场反过来改变安检门原有磁场的分布，触发报警器报警，故B正确； C．电磁炉利用电磁感应使金属锅体产生涡流发热，再将热量传递给锅内的水，故C错误； D．电磁弹射系统的工作原理是通电导体在磁场中受安培力作用获得推力，并非利用导体切割磁感线产生动生电动势，故D错误。 故选B。 5．如图所示，磁体从竖直放置的铝管管口静止释放，下落过程中磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．磁体在铝管中做自由落体运动 B．铝管对磁体的作用力大于磁体对铝管的作用力 C．若将铝管换成形状完全相同的塑料管，则磁体穿出塑料管所用的时间更长 D．若将铝管侧面开一竖直裂缝，则磁体穿出铝管的时间变短 【答案】D 【详解】AB．磁体在铝管中运动时，铝管中会产生感应电流，磁体对铝管有向下的安培力，铝管对磁体有向上的安培力，这两个力为相互作用力，故AB错误； C．若将铝管换成形状完全相同的塑料管，则磁体在塑料管中下落时塑料管中不会产生感应电流，磁体做自由落体运动，磁体穿出塑料管所用的时间更短，故C错误； D．若将铝管侧面开一竖直裂缝，磁体在铝管中下落时也会产生涡电流，但由于有裂缝产生的涡电流很小，则磁体穿出铝管所用的时间比完整的铝管短，故D正确。 故选D。 6．如图所示，有一个铜盘，轻轻拨动它，它就能长时间地绕转轴顺时针（从上往下看）自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，铜盘就能在较短的时间内停止。下列说法正确的是（　　） A．铜盘在磁场中转动时受到磁场的安培力会阻碍铜盘的转动 B．仅将铜盘顺时针转动改为逆时针转动，铜盘将能加速转动 C．仅将磁铁的两极对调，铜盘将能加速转动 D．仅将铜盘更换为塑料盘，塑料盘也能在较短的时间内停止 【答案】A 【详解】A．铜盘在磁场中转动时受到磁场的安培力会阻碍铜盘的转动，从而使铜盘在较短的时间内停止，故A正确； BC．仅将铜盘顺时针转动改为逆时针转动或仅将磁铁的两极对调，铜盘都将在较短的时间内停止，故BC错误； D．仅将铜盘更换为塑料盘，塑料盘在磁场中转动时不受磁场的作用力，不会在短时间内停止，故D错误。 故选A。 7．如图，某科技小组利用电磁感应的原理设计了一款电梯坠落缓冲装置。如图，在电梯轿厢上安装永久强磁铁，井壁固定水平方向的闭合线圈A、B，当电梯坠至图示位置时，下列说法正确的是（    ） A．俯视看，线圈A中产生逆时针方向的感应电流 B．磁铁对线圈A产生的安培力方向向上 C．若拆掉线圈B，缓冲效果会更好 D．若增加线圈A、B的匝数，缓冲效果会更好 【答案】AD 【详解】A．由楞次定律，此时穿过线圈A的磁通量向上且减小，则线圈A产生由俯视来看的逆时针方向的感应电流，A正确； B．线圈A对磁铁有竖直向上的力，则磁铁对线圈A有竖直向下的安培力，B错误； CD．由楞次定律可知，两个线圈对磁铁的缓冲作用正向叠加，若拆掉线圈B，缓冲效果会变差，增加线圈A、B的匝数，线圈中的感应电流变大，缓冲效果会更好，C错误，D正确。 故选AD。 8．半圆形光滑曲面固定在竖直平面内，如图所示，最低点位于坐标原点处，下半部处在一个水平方向的垂直纸面向里匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中的虚线所示），一小金属块从圆弧顶端处以某一初速度沿圆轨道下滑。以x轴所在平面为重力势能零点，不计空气阻力，小金属块___________（填“可能”或“一定”）会从另外一侧飞出轨道；最终小金属块___________（填“静止在圆弧底端”或“在y=a以下来回摆动”）。 【答案】 可能 在y=a以下来回摆动 【详解】开始时金属块在进出磁场的过程中有电磁阻尼，能量有损耗，大小不确定，所以小金属块会不会飞出轨道不确定，但在另一侧上升的高度一定变小，若干次来回摆动后，当金属块到达y=a以下时不再有机械能的损耗，最终小金属块在y=a以下来回摆动，机械能守恒。 9．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱。接上导线后，表内线圈_________（选填“受到”或“不受”）安培力的作用；未接导线时，表内线圈_________（选填“产生”或“不产生”）感应电动势。 【答案】 受到 产生 【详解】[1][2]接上导线后，根据楞次定律，表内线圈受到安培力产生阻尼作用，而使表针晃动减弱；未接导线时，表针晃动过程中表内线圈都切割磁感线，都会产生感应电动势。 创新拓展练 10．上海慧眼（图甲）是中国自主研制开发的世界上首个电涡流摆式调谐质量阻尼器，是中国一项创新技术。其功能是强风来袭摩天大楼晃动时，通过摆动可以削减高层晃动，帮助超高层建筑保持楼体稳定和安全。阻尼器的原理可用图乙表示：摆锤的底部附着永磁体，一起在导体板的上方摆动，导体板内产生涡流。下列说法正确的是（    ） A．导体板中产生的电流大小不变 B．阻尼器将机械能转化为内能 C．将整块的导体板分割成多块，阻尼效果更好 D．利用这一装置所揭示的原理可制成电动机 【答案】B 【详解】A．摆锤摆动的快慢不断变化，导致穿过导体板的磁感应强度变化率不断变化，导体板中产生的电流大小也不断变化，故A错误； B．导体板中产生的感应电流的磁场总是阻碍摆锤的摆动，故摆锤的机械能减少，导体板中由于产生感应电流而发热，故阻尼器将机械能转化为内能，故B正确； C．将整块的导体板分割成多块，则导体板的电阻增大，感应电流减小，阻尼效果减弱，故C错误； D．该装置的原理是电磁阻尼，而电动机的原理是通电导体在磁场中受安培力，故利用这一装置所揭示的原理不能制成电动机，故D错误。 故选B。 11．电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（　　） A．电磁炉可加热玻璃器皿 B．电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C．电磁炉是通过线圈电流的热效应直接加热锅体的 D．电磁炉工作时，线圈中的恒定电流能产生涡流实现加热 【答案】B 【详解】A．玻璃是绝缘体，无法产生涡流，故A错误； B．铁、不锈钢等导磁金属能在交变磁场中产生涡流，利用涡流的热效应实现加热，是电磁炉锅体的合适材质，故B正确； C．电磁炉是利用电磁感应产生的涡流热效应加热，并非线圈电流的热效应，二者原理不同，故C错误； D．恒定电流产生的是恒定磁场，无法使锅体中产生感应电动势和涡流，只有变化的电流才可以，故D错误。 故选B。 12．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框不会随磁铁转动 B．图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C．图丙中，两个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，线圈通入高频交流电时，金属内部形成涡流产生大量热量使其熔化 【答案】D 【详解】A．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错误； 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．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应会在金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化，从而冶炼金属，故D正确。 故选D。 13．如图所示，电磁涡流制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（    ） A．制动过程中，导体不会产生热量 B．线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 C．如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 D．制动力的大小与线圈中电流的大小无关 【答案】B 【详解】A．制动过程中，导体在磁场中运动产生涡流，涡流在导体的电阻上会产生焦耳热，因此导体会产生热量，故A错误； B．线圈电流一定时，产生的磁场磁感应强度B一定。导体运动速度越大，切割磁感线产生的感应电动势越大，涡流I也越大。根据安培力可知，制动力（安培力）就越大，故B正确； C．如果导体反向转动，导体切割磁感线的方向改变，涡流的方向也会改变，但安培力的方向始终与导体的运动方向相反，仍然会起到阻碍运动的制动力作用，故C错误； D．线圈中电流越大，产生的磁场磁感应强度B越大。在导体运动速度一定时，感应电动势 E、涡流I以及安培力F都会增大，因此制动力的大小与线圈中电流的大小有关，故D错误。 故选B。 14．如图甲乙，电阻不可忽略的两个相同铜盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹，圆盘可绕固定点在竖直面内转动。用导线将导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路，除电磁阻尼外忽略一切阻力。在甲图、之间的部分区域内存在水平向右的匀强磁场。在乙图圆盘所在区域内充满水平向右的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小均为，且磁场区域固定，两圆盘以相同角速度开始旋转，则（    ） A．若断开开关和，甲图中的圆盘会减速转动并最终静止 B．若断开开关和，乙图中的圆盘会减速转动并最终静止 C．若闭合开关和，甲图中的圆盘保持匀速转动 D．若闭合开关和，乙图中的圆盘保持匀速转动 【答案】A 【详解】A．若断开开关和，甲图中的圆盘产生涡流，圆盘受安培力会减速转动并最终静止，故A正确； B．若断开开关和，乙图中的圆盘不会产生感应电流，不会减速转动，故B错误； C．若闭合开关和，甲图中的圆盘有涡流，电路有感应电流，可知会减速转动并最终静止，故C错误； D．若闭合开关和，乙图中点与圆盘边缘有电势差，电路产生感应电流，可知乙图中的圆盘会减速转动并最终静止，故D错误。 故选A。 15．关于下列图片的解释正确的是（　　） A．真空冶炼炉利用热传导的热量使金属熔化 B．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来减少涡流 C．使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以 D．用来探测金属壳地雷的探雷器是利用涡流工作的 【答案】BD 【详解】A．真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属熔化，故A错误； B．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流，故B正确； C．电磁炉是高频电流在金属锅底产生涡流从而产生大量的热量加热食物，则使用电磁炉加热食物时，不能用陶瓷锅，故C错误； D．用来探测金属壳地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的，故D正确。 故选BD。 16．桌面上竖直固定三根长度、直径均相同的长管，图甲为空心铝管，图乙为开有竖直裂纹的空心铝管，图丙为内部紧密排列强磁铁的塑料管，现有两个直径略小于长管内径的强磁铁和一个内径略大于长管外径的小铝环，分别从三根长管的上端等高处由静止释放，强磁铁厚度和小铝环高度相同且远小于管的长度。不计摩擦与空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．图甲中，强磁铁减小的重力势能大于其增加的动能 B．图乙中，强磁铁在管内下落时，铝管不会产生感应电流 C．图丙中，小铝环下落过程中，塑料管对桌面的压力一直变小 D．图丙中的小铝环通过长管的时间比甲、乙中的两个强磁铁都短 【答案】AD 【详解】A．图甲中，强磁铁下落过程中，在空心铝管中产生涡流，消耗机械能，则强磁铁减小的重力势能大于其增加的动能，A正确； B．图乙中，强磁铁在管内下落时，虽然管开有竖直裂纹，但铝管也会产生涡流，B错误； C．图丙中，因内部有紧密排列的强磁铁，则小铝环下落过程中，铝环磁通量几乎不变，感应电流很小且不变，则塑料管对桌面的压力一直不变，Ｃ错误； D．图甲中，强磁铁下落时会产生感应电流，受电磁阻力，因此下落时间最长。 乙管强磁铁在管内下落时，因管开有竖直裂纹，则管中产生涡流较小，感应电流产生的磁场对阻碍磁铁的阻碍作用较小，因此下落时间比甲短。 丙管是内部紧密排列的强磁铁，管道外两端磁场变化小，小铝环中产生的感应电流更弱，电磁阻尼力更小，下落时间略大于自由落体时间，时间最短，D正确。 故选AD。 17．1824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。下列说法正确的是（　　） A．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 B．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 C．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 D．若圆盘可以绕中心轴自由转动，则转动小磁针，圆盘也会跟着转动 【答案】AD 【详解】A．圆盘在磁针的磁场中旋转时，磁针的磁场会使圆盘的不同区域切割磁感线，圆盘内会产生涡流。 根据楞次定律可知，涡流产生的磁场会阻碍圆盘与磁针之间的相对运动，从而使磁针转动，故A正确； B．对于整个圆盘，穿入圆盘的磁通量与穿出圆盘的磁通量相互抵消，总磁通量始终为零，不会因为圆盘的转动而发生变化，故B错误； C．圆盘本身呈现电中性，圆盘转动不会产生电流，导致磁针转动的是涡流，而非自由电子随圆盘转动形成的电流，故C错误； D．力的作用是相互的，当转动小磁针时，其变化的磁场会在圆盘中感应出涡流，涡流产生的磁场会与小磁针相互作用，从而使圆盘跟着转动，故D正确。 故选AD。 18．图甲为无线磁力搅拌杯，其工作原理如图乙所示，杯体底部安装通电线圈，相关电路控制线圈电流从而产生一个逆时针旋转的磁场（俯视图），杯内中心放置一搅拌金属粒，在旋转磁场作用下金属粒也产生旋转，从而达到搅拌杯内溶液的效果。通电搅拌时，以下说法正确的是（　　） A．金属粒中会产生感应电流 B．金属粒内不会产生焦耳热 C．金属粒旋转方向与磁场旋转方向相同 D．加大磁场旋转速度，则金属粒旋转速度也加大 【答案】ACD 【详解】AB．根据电磁感应原理，当金属粒处于变化的磁场中时，磁通量发生变化，会产生感应电动势，进而形成感应电流，产生焦耳热，故A正确，B错误； C．金属粒在旋转磁场的作用下，其内部产生的感应电流会受到安培力的作用，从而驱动金属粒跟随磁场旋转，根据楞次定律：感应电流磁场阻碍导体与磁场间相对运动，可知金属粒旋转方向与磁场旋转方向一致，故C正确； D．当加快磁场旋转速度时，由于感应电流增大、安培力和力矩增大，金属粒也会加快旋转，故D正确。 故选ACD。 19．(1)磁电式电流表的构造如图所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。假设长方形线圈的匝数为n，平行于纸面的边长度为L1，垂直于纸面的边a长度为L2，且垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈中通入电流I，则该线圈左侧边a所受的安培力大小为_____________，线圈带动指针__________（选填“顺时针转动”，“逆时针转动”，“不动”） (2)为了使电流表的指针在平衡位置附近快速停下，有如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。其中更合理的方案是____________方案。 【答案】(1) nBIL2 逆时针转动 (2)甲 【详解】（1）[1] 由于线圈匝数为n，根据安培力公式可知，线圈左侧边所受的安培力大小为F=nBIL2 [2] 根据左手定则可知，线圈位于水平位置时，其左侧边所受的安培力方向竖直向下，右侧边所受的安培力方向竖直向上，线圈带动指针逆时针转动。 （2）甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理。 20．如图所示，图中甲为金属小球，乙为带电绝缘小球（可视为质点）。用绝缘细线挂在固定点O处，将小球从匀强磁场区域外静止释放，磁感线的方向垂直纸面向里，空气阻力不计。则在摆动过程中，摆角减小的是______（选填A．“甲”、B．“乙”），摆线拉力可能小于小球重力的是______（选填A．“甲”、B．“乙”）。    【答案】 A B 【详解】[1]对于金属小球甲，当金属球进出磁场时，由于磁通量发生改变，金属球中会产生涡流，进而产生焦耳热，根据能量守恒可知，金属球的机械能将会减小，因此随着金属球的摆动，小球所能达到的最大高度减小，所以摆角会越来越小，当完全在磁场中来回摆动时，磁通量不再发生改变，摆角不再变化；对于金属小球乙，由于小球是带电绝缘小球，因此小球在进出磁场时其内部不会产生涡流，运动过程中机械能守恒，因此摆角不变。 故选A。 [2]设甲、乙两金属球摆动过程中，绳子与竖直方向的夹角为，则对于金属球甲，由牛顿第二定律有 解得 对于金属小球乙，设小球带电量为正，磁场强度为，小球从磁场向外摆动或由外界进入磁场的过程中要受到洛伦兹力的作用，且洛伦兹力的方向始终垂直于小球速度的方向，根据左手定则可知，当小球从D点向磁场外摆动的过程中，洛伦兹力的方向始终与绳子拉力的方向相同，则由牛顿第二定律有 解得 对比分析可知，摆线拉力可能小于小球重力的是乙。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $