人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动练习

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术.其原理是用载流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及其位置的信息.如图乙所示的是一个带铁芯的线圈、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起.对以上两个实例的理解正确的是   （       ）

A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象

B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料

C．以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是变化的交流电源

D．以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源

2．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（　　）

A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作

B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流

C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理

D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

3．下列说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象

B．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

C．楞次发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系

D．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热

4．下面四幅图展示了一些物理学的应用，下列说法正确的是

A．甲图是电磁炮，当电源接通后，可以使炮弹获得极大的发射速度，其原理是磁场对电流产生力的作用

B．乙图是指南针，它可以指示南北方向，其原理是由于指针受到重力作用

C．丙图是电工服，其内部用包含金属丝的织物制成，是因为金属丝很坚韧，有利于保护人体

D．丁图是灵敏电流表，在运输途中为了防止指针的大幅度偏转，会把灵敏电流表的正负接线柱用导线连接，这是电磁感应中的电磁驱动现象

5．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（　　）

A．圆环向右穿过磁场后，不能摆至原高度

B．在进入和离开磁场时，圆环中感应电流方向相同

C．圆环进入磁场后，感应电流方向不变

D．圆环最终停止在最低点

6．如图所示，光滑水平地面上竖直放置两根圆柱形铝管，其粗细，长短均相同，其中管甲无缝，管乙有一条平行于轴线的细缝，两枚略小于管内径的相同小磁铁a、b，同时从两管上端由静止释放，穿过铝管后落到地面（忽略空气阻力）。下列说法正确的是（ ）

A．a、b一定同时落地

B．a、b下落过程中都是机械能守恒

C．落地时，a比b的速度小

D．落地时，a、b的速度相等

7．固定电话机中的话筒工作时，用到的物理原理是（　　）

A．电流的热效应 B．电磁感应 C．涡流 D．电流的磁效应

8．以下关于电炉、微波炉、电磁炉和真空冶炼炉说法正确的是（　　）

A．电炉必须使用交流电才能工作

B． 微波炉发出的微波在金属容器中产生涡流，从而实现加热食物的目的

C． 电磁炉工作时既可以通交变电流，也可以通恒定电流

D． 真空冶炼炉通以高频交变电流产生交变磁场，在金属中产生涡流使金属发热熔化

9．水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是（　　）

A．小磁针不动

B．小磁针逆时针方向转动

C．小磁针顺时针方向转动

D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流

10．如图所示，将一铝管竖立在水平桌面上，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触.则强磁铁在下落过程中

A．若增加强磁铁的磁性，可使其到达铝管底部的速度变小

B．铝管对水平桌面的压力一定逐渐变大

C．强磁铁落到铝管底部的动能等于减少的重力势能

D．强磁铁先加速后减速

11．车流如梭，前面却有一辆方方正正的货车行驶得比较慢，上面写着“精密仪器”的字样，小明想起课本上谈到过磁电式电流表的运输问题，对于磁电式电流表，他有如下一些理解，你觉得他的理解正确的是

A．通有电流后，电流表的线圈受到了安培力的作用而转动，从而带动指针偏转

B．线圈处在靴脚和铁芯形成的辐向磁场中，因此线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零

C．线圈绕在铝框上，铝框旋转会产生感应电流，这将影响电流测量的准确性

D．长途运输电流表时，需要将电流表的正负极用导线短接起来，这是利用了电磁驱动的原理

12．为解决智能手机电池不耐用问题，一种新型的充电方式——无线充电产生了。如图所示为无线充电原理图，由与充电基座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。那么关于无线充电过程，下列说法正确的是（　　）

A．送电线圈接直流电源

B．受电线圈输出的是恒定电流

C．送电线圈和受电线圈通过互感完成对电池充电

D．送电线圈和受电线圈通过涡流完成对电池充电

13．纯电动汽车是一种节能、环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率，制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法正确的是（       ）

A．制动能量回收利用了电磁感应现象

B．制动能量回收利用了电流的热效应

C．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为内能

D．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为重力势能

14．对图中甲、乙、丙、丁四幅图解释合理的是（　　）

A．甲：磁场能产生电流

B．乙：闭合开关，小磁针N极向左偏转

C．丙：麦克风应用了磁场对电流的作用

D．丁：电流相同时，线圈的匝数越多电磁铁磁性越强

15．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的生活。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。如图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于电线充电，下列说法正确的是（　　）

A．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电

B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电

C．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

D．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同

二、填空题（共4题）

16．当导体在______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______导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。

17．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

18．电磁感应现象中的感生电场

（1）感生电场

___________认为，磁场变化时会在空间激发一种___________，这种电场叫作感生电场。

（2）感生电动势

由感生电场产生的电动势叫感生电动势。

（3）电子感应加速器

电子感应加速器是利用___________使电子加速的设备，当电磁铁线圈中___________的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。

19．磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________（填“防止”或“利用”）涡流而设计的，起________（填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）的作用。

三、综合题（共4题）

20．如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，直径，电阻，线圈与阻值的电阻相连．在线圈的中心有一个直径的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．试求：

（1）通过电阻R的电流方向；

（2）电压表的示数；

（3）若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试求在施加新磁场过程中通过电阻R上的电荷量．

21．如图所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通高频交流电的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊接时接口两端接触在一起，当A中通有交流电时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化而焊接起来.

（1）试分析说明，焊接的快慢与交变电流的频率有什么关系.

（2）试解释说明，为什么焊接过程中，接口a处被熔化而零件其他部分并不是很热.

22．随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，速度恰好为零；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求：

（1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差Uab；

（2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；

（3）火箭主体的速度从v0减到零的过程中系统产生的电能。

23．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？

参考答案：

1．B

2．A

3．D

4．A

5．A

6．C

7．B

8．D

9．B

10．A

11．A

12．C

13．A

14．D

15．D

16．     磁场     阻碍

17．     AB     DE

18．    

麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场角感生电场；

电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向变化时，产生的感生电场使电子加速。

19．     利用     电磁阻尼

20．（1）A-R-B，（2），（3）

21．

（1）线圈A中交变电流的频率越高，B中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，所以电流的热功率也越大，焊接越快。

（2）B中各处电流大小相等，但在接口a处因是点接触，此种接触电阻很大，电流的热功率也很大，而其他部分电阻很小，电流的热功率也很小，所以接口处已被熔化，而其他部分并不是很热。

22．（1）（2）（3）

23．300V