高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册涡流、电磁阻尼和电磁驱动同步达标检测题

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【同步练习】
一、单选题
1．著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，线圈中将有图示方向的电流流过。下列说法正确的是（ ）
A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动
B．线圈中电流的增大或减小会引起圆板向相同方向转动
C．接通电源后，保持线圈中电流不变，金属小球所受电场力方向与线圈中电流方向相同
D．若金属小球带负电，则接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流方向相同
2．如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点，一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说法正确的是（ ）
A．磁铁始终受到圆环的斥力作用
B．圆环中的感应电流方向保持不变
C．磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，桌面对圆环的摩擦力方向相反
D．磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等
3．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
4．2021年9月3日在北京，香港两地神舟十二号乘组与近300名香港科技工作者、教师和大中学生展开一场别开生面的天地连线互动。天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：在铜质轮子的外侧有一些磁铁（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．轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关
B．若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果
C．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
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
5．如图所示，下列生产生活现象中，不属于涡流的是（ ）
A．甲图用电磁炉烹制菜肴
B．乙图变压器工作时，绕制线圈的铁芯中会发热
C．丙图过安检时用金属探测器探测人身是否携带金属物品
D．丁图工人穿上金属丝织成的衣服进行高压带电作业
6．如图所示，一根两端开口的铜管竖直放置，一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中，过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多，则（ ）
A．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到了空气的阻力
B．磁体下落变慢，主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C．磁体下落变慢，主要是变化的磁场在铜管内激发出了涡流
D．铜管内感应电流方向保持不变
7．如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。则下列说法正确的是（ ）
A．木框的转速总比易拉罐的大B．易拉罐与木框的转动方向相反
C．易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动D．两个磁铁必须异名磁极相对
8．涡流探伤是工业上常用的技术之一，该技术通过励磁线圈使构件中产生涡电流，再借助探测线圈测定涡电流的变化量从而获得构件缺陷的有关信息。则（ ）
A．工作时励磁线圈必须要与被测构件接触 B．涡流探伤也适用于检测橡胶构件的缺陷
C．励磁线圈中应该通入恒定电流完成检测 D．探测线圈根据接收到的涡流磁场工作的
9．可调磁控阻力健身车原理如图所示，通过拉杆可以控制磁铁与铝制飞轮之间的距离，健身时带动飞轮转动，可感受到车轮转动时的阻尼感。则（ ）
A．阻尼感是磁铁与车轮间摩擦所致
B．若拉杆位置不动，转速越小阻尼感越强
C．若飞轮转速不变，磁铁与飞轮距离越远阻尼感越强
D．若其他条件相同情况下，铜制的飞轮阻尼感更强
10．动圈式的话筒和动圈式扬声器结构如图所示，扬声器中的锥形纸盆和话筒中的弹性膜片均与金属线圈粘连在一起，线圈处于永磁体的磁场中，则（ ）
A．该扬声器可以当话筒使用 B．扬声器根据电磁感应原理工作的
C．话筒是根据电流的磁效应工作的 D．话筒是将电信号转换成声音信号的传感器
11．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向右观察）（ ）
A．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针
B．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的大小不变
C．有金属片通过时，按收线圈中感应电流的方向为顺时针
D．有金属片通过时，接收线圈中感应电流会变大
12．电磁感应现象在生产、生活中有着广泛的应用，图甲为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原理图，其原理是将线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息；图乙为一个带铁芯的线圈、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，套环将立即跳起，关于对以上两个应用实例理解正确的是（ ）
A．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
B．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象
C．以上两个应用实例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D．以上两个应用实例中的线圈所连接电源也可以都是恒压直流电源
13．灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案和乙方案中的相同磁场均位于零刻度线下方，甲方案在指针转轴上装上扇形铝板，乙方案在指针转轴上装上扇形铝框，下列说法正确的是（ ）
A．因为铝框较铝板质量小，所以乙方案比甲方案更加合理
B．乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流
C．甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中也能产生涡流
D．因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案更合理
14．图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（ ）
A．探雷器使用直流电工作
B．涡流是在探雷器的线圈中产生的
C．探雷器静止在地雷上方时，将无法报警
D．该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低
15．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的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．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈一定是通交流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力旋转轴运动导体（转盘）
16．下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是（ ）
A．图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理
二、多选题
17．下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是（ ）
A．图1中电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
B．图2金属探测器是利用被测金属中产生涡流来进行探测的
C．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
D．真空冶炼炉所接交流电源的频率越高，相等时间内产生的热量越多
18.如图所示，磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（ ）
A．使线圈偏转角度更大B．使线圈偏转后尽快停下来
C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用
19．电阻不可忽略的导电圆盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹，圆盘可绕过圆心O的竖直轴转动，转动过程中接触处在转动时不会产生阻力，空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘圆心O、圆盘边缘导电材料、电阻和开关连接成闭合回路。如图甲，圆盘区域内有竖直向下的匀强磁场，闭合开关，经足够长时间，圆盘转速稳定；如图乙，在A、O之间的一圆形区域内有竖直向下的匀强磁场（圆形磁场区域直径小于圆盘半径），闭合开关，经足够长时间，圆盘转速稳定。图甲和图乙中的两个磁场区域固定，其中的磁感应强度大小均为B。则（ ）
A．从上往下看（俯视），圆盘都沿逆时针方向转动
B．转速稳定时，甲中圆盘转速比乙中圆盘转速大
C．若断开开关，甲中圆盘仍然匀速转动
D．若断开开关，乙中圆盘仍然匀速转动
20．如图，右端为N极的磁铁置于光滑水平桌面上并与轻质弹簧相连，弹簧一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向右拉到某一位置后释放，磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动过程，以下说法正确的是（ ）
A．磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生吸引力 B．线圈中的电流方向发生变化
C．灯泡的亮暗不会发生变化 D．磁铁振动的幅度逐渐减小
三、填空题
21．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
22．我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同。有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅，下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉。
如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质（或钢质）锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。
电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁火力强劲，安全可靠。
因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用。适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等。
（1）在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有（回答三个即可）：
①______________； ②______________； ③______________。
（2）电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是__________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是___________。
（3）在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗( )？为什么( )？
23．涡流
（1）涡流：当线圈中的___________随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作___________，简称___________。
（2）金属块中的涡流会产生___________，利用涡流产生的___________可以冶炼金属。
24．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动．如图甲，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震动，无扰动时，按下列图“乙”或“丙”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其左右震动的衰减最有效的方案是__________（选填“乙”或“丙”）,此现象属于__________(选填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）。