1、2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、单选题1如图所示，将三个相同的圆柱形永磁体A、B、C，同时从等高的竖直放置的空心铜管、空心侧面不闭合的铜管（有从上到下的裂缝）、空心塑料管上端口处由静止释放，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A永磁体A先到达管底B永磁体B先到达管底C永磁体C先到达管底D永磁体B、C同时到达管底2如图所示，其中不属于利用涡流工作的是（）A图1真空冶炼炉，可以冶炼高质量的合金B图2电磁炉加热食物C图3超高压输电线上作业的工人穿戴包含金属丝的织物制成的工作服D图4安检门可以探测人身携带的金属物品3以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（）A甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现
2、了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象B乙图是真空治炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属C丙图是金属探测器。探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中会产生涡流D丁图是电吉他中电拾音器的基本结构，金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流，从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作4如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（）A铝管中将产生竖直方向的感应电流B磁体重力势能减少量和动能增加量的差值等于产生的内
3、能C磁体加速向下运动时处于失重状态，因此铝管对桌面的压力将逐渐减小D若将铝管换成塑料管，磁体在管中运动时，管对桌面的压力等于铝管和磁体的重力之和5涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术。下图是检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（）A检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率B在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流强度不变C在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大D当检测仪从金属管道完好处进入
4、到破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流6磁电式电流表是常用的电学实验器材。如图所示，电表内部由线圈、磁铁极靴、圆柱形.软铁螺旋弹簧等构成。下列说法正确的是（）A极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场.B当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变C通电线圈通常绕在铝框上，主要因为铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生D在运输时.通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是应用了电磁阻尼的原理7管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。则下列说法正确的是（）A该
5、焊机也能焊接塑料圆管的接缝B线圈的电阻越大，焊接效果越好C线圈的电源换成直流电源也能进行焊接D圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大8涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是（）A图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象B图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁铁总有排斥作用C图乙中，竖直放置的蹄形磁铁转动后，同轴的闭合线圈会同向转动，这属于电磁阻尼现象D图乙中，蹄形磁铁匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速二、多选题9一根上端固定的弹簧，其下端挂一
6、条形磁铁，磁铁在上下振动，由于空气阻力很小，磁铁的振动幅度几乎保持不变。如图所示，若在磁铁振动过程中把一导电线圈靠近磁铁下方，则关于磁铁上下震动的幅度，下列说法中正确的是（）AS闭合时磁铁的振动幅度迅速减小，S断开时磁铁的振动幅度几乎不变BS闭合时磁铁的振动幅度迅速增大，S断开时磁铁的振动幅度几乎不变CS闭合或断开，磁铁的振动幅度变化相同DS闭合，磁铁上下振动时会有机械能转化成电能10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机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品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
7、片表面有不导电的氧化层11电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架，精密实验仪器的防震等。某减震座椅工作原理示意图如图所示，除了弹簧可减震之外，中间还有磁体和配套定子线圈，在震动过程中磁体可在定子线圈内上下移动。下列说法中正确的是（）A定子线圈的电阻越小，电磁阻尼现象越明显B定子线圈的电阻越大，电磁阻尼现象越明显C震动过程中减震系统会产生焦耳热D震动过程中减震系统不会产生焦耳热12某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出
8、警报。则（）A被测金属物中产生的是恒定电流B被测金属物中产生的是交变电流C违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到D探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报13下列利用涡流的是（）A金属探测器、探测地雷的探雷器利用涡流工作B变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯利用涡流工作C用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流来产生热量D磁电式仪表的线圈用铝框做骨架与涡流无关14如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是（）AA管是用
9、塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的三、填空题15在水平放置的光滑导轨上，沿着导轨方向固定一条形磁铁（如图所示）。现有四个滑块，分别由铜、铁、铝和有机玻璃制成，使它们从导轨上A点以一定的初速度向磁铁滑去，则作加速运动的是_；作匀速运动的是_；作减速运动的是_。16下列现象属电磁阻尼的是_，属电磁驱动的是_。A磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做B微安表的表头在运输时要把两接线框短接C自制金属地雷探测器D交流感应电动机E当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动四、解答题17磁悬浮列车是一种高速
10、低耗的新型交通工具，如图（a）所示。它的驱动系统可简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形金属框，电阻为R的金属框置于xOy平面内，MN长为l平行于y轴，NP宽为d平行于x轴，如图（b）所示。轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按波长为l的正弦规律分布，如图（c）所示。整个磁场以一定的速率沿Ox方向匀速平移，忽略一切阻力，列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶。（1）简要叙述列车运行中获得驱动力的原理。（2）为使列车获得最大驱动力，MN、PQ边应处于磁场中的什么位置？18电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全的辅助制动装置，其缓冲原理可简化为如下情形：如图
11、所示（小车在平直公路上行驶的俯视图），小车内的装置产生方向竖直向下的匀强磁场；水平地面固定n=10匝的矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R=5，ab边长为L=0.5m，ad边长为2L。当小车（无动力）水平通过线圈上方时，线圈与小车中的磁场发生相互作用，使小车做减速运动，从而实现缓冲。已知小车的总质量为m=1.0kg，受到地面的摩擦阻力恒为Ff=0.8N；小车磁场刚到线圈ab边时速度大小为v0=2m/s；当小车磁场刚到线圈cd边时速度减为零。整个缓冲过程中流过线圈abcd的电荷量为q=1.6C，求：（1）匀强磁场的磁感应强度的大小B；（2）缓冲过程中线圈产生的热量Q。试卷第10页，共10页参考答案
12、：1D【详解】当永磁体下落时，对铜管而言相对于若干导线切割磁感线，产生感应电流，由于磁场与电流的相互作用，使得永磁体下落变慢（阻碍磁通变化）。对于不闭合铜管，在磁体下落时因为无闭合回路，不会有感应电流，从而不会阻碍永磁体下落，即磁体做自由落体运动。对塑料管而言不是导体，既无感应电动势，也无感应电流产生，因此永磁体做自由落体运动，因此永磁体B、C同时到达管底，A后到达管底。故选D。2C【详解】A真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金时，是使金属材料发生涡流而快速发热的，故A错误；B电磁炉工作时绕制线圈的铁芯中会发热，属于涡流现象，故B错误；C工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，不
13、属于利用涡流工作,故C正确；D安检门可以探测人身是否携带金属物品是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，故D错误。故选C。3B【详解】A奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了“磁生电”，故A正确；B真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，是炉内的金属产生涡流，在电的热效应下，产生热量，熔化金属，故B错误；C丙图是金属探测器。探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中会产生涡流，故C正确；D电吉他的拾音器由磁铁和线圈组成，钢弦被磁化，弹动钢弦，相当于线圈做切割磁感线运动，在线圈中就会产生对应的音频电流，电流经放大后通过音箱，我们就听到了声音，而铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能
14、正常工作，故D正确。本题选择错误的，故选B。4B【详解】A. 铝管中将产生水平方向的感应电流，A错误；B. 根据能量守恒定律，磁体的机械能减少，管的内能增加，增加的内能等于磁体减少的机械能，所以，磁体重力势能减少量和动能增加量的差值等于产生的内能，B正确；C. 磁体加速向下运动时受到的磁场力向上，且逐渐增大，根据牛顿第三定律，铝管受到的磁场力向下逐渐增大，因此铝管对桌面的压力将逐渐增大，C错误；D. 若将铝管换成塑料管，磁体在管中运动时，不产生感应电流，磁体与管无作用力，管对桌面的压力等于铝管的重力，D错误。故选B。5C【详解】A激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，管道壁中产生涡流，有一定的
15、热功率，P激励=P检测+P热故A错误；B增大频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变大，则电流强度变大，故B错误；C增大频率，检测线圈的功率和管道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故C正确；D当检测仪从金属管到完好处进入破损处检测时，厚度减小，则管道壁中产生的涡流变小，故D错误。故选C。6D【详解】A极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，故A选项错误；B当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B选项错误；C用金属铝做线圈框架，主要的原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高。2、铝材料较轻、电阻
16、率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来。故C选项错误；D运输过程中由于振动会使指针不停摆动，可能会使指针损坏。将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合回路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故D选项正确。故选D。7D【详解】A塑料圆管在焊接时，无法产生的交变磁场，塑料圆管中无电流，不能焊接，A错误；B圆管通过高频交流电源的一定，产生的感应电动势一定，线圈的电阻越大，则产生的电流变小，焊接时产生的热较小，焊接效果不好，B错误；C线圈的电源换成直流电源，线圈不能产生的交变磁场，圆管中不产生电流，不能进行焊接，C
17、错误；D圆管通过高频交流电源的一定，产生的感应电动势一定，电流一定，圆管的接缝处电阻较大，产生的热较大，D正确。故选D。8A【详解】AB图甲中，磁铁振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，涡流对磁铁运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；CD图乙中，蹄形磁铁逆时针转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈也逆时针转动，这是电磁驱动；闭合线圈的转速一定小于蹄形磁铁的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故CD错误；故选A。9AD【详解】条形磁铁上下振动时穿过下面
18、线圈的磁通量不断变化；（1）S闭合时，下面线圈中产生感应电流，电路消耗电能，由能量守恒可知，系统机械能减少，振幅减小；（2）S断开时，下面线圈中不产生感应电流，电路不消耗电能，由能量守恒定律可知，系统的机械能不变，振幅不变。根据以上分析可知，A、D正确B、C错误；故选AD。10CD【详解】A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；B安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电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
19、探测到。即是利用电磁感应的原理来工作的，故B不符合题意；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，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；D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。故选CD。11AC【详解】AB内部电阻越小，电流越大，安培力越大，阻尼现象越明显， B错误A正确；CD减震过程中会产生电流，内部有电阻，就会产生焦耳热， D错误C正确。故选AC。12BD【详解】AB探测环中的发射线圈通以正弦式电流，被测金属物中产生的是交变电流，故A错误，B正确；C违规携带的物品只要是金属
20、就会被探测到，故C错误。D因为探测环中的发射线圈通以正弦式电流，被测金属物中的磁通量也是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故D正确；故选BD。13AC【详解】A金属探测器、探测地雷的探雷器利用涡流工作，选项A正确；B变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯是防止涡流产生，选项B错误；C用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流来产生热量，选项C正确；D. 磁电式仪表的线圈用铝框做骨架产生涡流，阻碍线圈的转动使得线圈尽快稳定下来方便读数，与涡流有关，选项D错误。故选AC。14AD【详解】由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是金属
21、导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球 受向上的阻力；故B管应为金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确BC错误。故选AD。15 铁 有机玻璃 铜和铝16 AB DE【详解】电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，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运动，磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做，是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。电磁驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动，
22、交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动；E选项图中B变大时，a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。17（1）见解析；（2）NM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方【详解】（1）由于列车速度与磁场平移速度不同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感应，金属框中会产生感应电流，该电流受到安培力即为驱动力。（2）为使列车获得最大驱动力，NM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，导致线框中电流最强，也会使得金属框长边中电流受到的安培力最大，因此，d应为的奇数倍，即或（）18（1）1.6T；（2）1.2J【详解】（1）在整个缓冲过程中，由法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有通过线圈的电荷量解得（2）对小车由动能定理得W安2FfL=0mv焦耳热Q=W安解得Q=mv2FfL=1.2J试卷第9页，共1页
