2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 达标训练 -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 达标训练 一、选择题: 1.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 2.如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则(　　) A．小球速度变大 B．小球速度变小 C．小球速度不变 D．小球速度可能变大也可能变小 3．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动。当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将(　　) A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能 4．下列关于涡流的说法正确的是(　　) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢片中不能产生涡流 5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，穿过磁场区域，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(　　) A．A、B两点在同一水平线上 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动 6．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM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(　　) 7.如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振幅不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，观察磁铁的振幅将会发现(　　) A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变 B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变 C．S闭合或断开，振幅变化相同 D．S闭合或断开，振幅都不发生变化 8.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时t2，落地时速度为v2。t1与t2、v1与v2大小关系正确的是(　　) A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2 C．t1<t2，v1<v2 D．t1<t2，v1>v2 9.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是(　　) A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去 B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去 C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下 D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快 10．(多选)下列说法正确的是(　　) 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．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定 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 11．(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是(　　) A．增大交变电流的电压，其他条件不变 B．增大交变电流的频率，其他条件不变 C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻 D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻 12．(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害(　　) A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B．磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层 二．问答题： 13.如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动。如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？ 参考答案： 1.解析：D　根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势E＝πr2＝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。 2.解析　磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到电场的作用力与运动方向相反，所以小球速度减小，故B正确。答案　B 3.解析：B　当磁场增强时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，其运动方向与电场力方向相同，则动能增大，故B正确。 4.解析：A　涡流是整块金属导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律，故A正确；涡流也是感应电流，不但有热效应，还有磁效应，硅钢片中能产生涡流，但感应电流较小，故B、C、D错误。 5.解析：B　铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，故铜环中产生感应电流，因此铜环受到阻碍其运动的安培力作用，所以铜环上升的高度小于释放的高度，这是电磁阻尼现象，故选B。 6.解析：A　施加磁场来快速衰减STM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发生变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，其受到的安培力阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A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B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C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D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A。 7.解析：A　S断开时，磁铁振动使穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时，线圈中有感应电流，电路要消耗电能，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小。选项A正确。 8.解析：D　开关S断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁的运动无阻碍作用，条形磁铁做自由落体运动，故a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁的运动有阻碍作用，故a<g，所以t1<t2，v1>v2，选项D正确。 9.解析：C　铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到电磁阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C正确，A、B、D错误。 10.解析：AC　磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正确，B、D错误。 11.解析：ABC　增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。 12.解析：CD　电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，故A不符合题意；磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，故B不符合题意；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故C符合题意；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故D符合题意。 13.解析：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，铜片在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动较多的次数后才停止摆动。 学科网（北京）股份有限公司 $