2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础巩固（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础巩固（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 470.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 19:48:37 | ||
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文档简介
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础巩固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．下列现象中利用的主要原理与电磁感应无关的有（ ）
A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内金属能迅速熔化
B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
2．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，电磁炉工作时产生的电磁波，是由线圈内高频变化的电流产生的且完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
B．电磁炉里电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
D．目前家庭购买的电磁炉加热食物时通常用的是铁质铜，不用铝锅的原因是铝锅放在电磁炉上锅底不会产生涡流
3．机场用于安全检查的“安全门”是应用了下列哪个现象
A．涡流 B．静电除尘 C．磁体产生磁场 D．安全用电
4．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是（ ）
A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流
B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流
C．线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流
D．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
5．电磁炉是常用的电器，如图所示，关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用
6．磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流 B．穿过铝框的磁通量减少
C．俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流 D．使用铝框做线圈骨架会使电流的测量值偏小
7．下列说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用涡流的磁效应工作的
B．涡流不是感应电流，产生原理不符合法拉第电磁感应定律
C．探雷器和安检门都是利用涡流的磁效应工作的
D．电磁阻尼体现了楞次定律中的“阻碍”作用，而电磁驱动没有体现这种“阻碍”作用
8．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO’旋转，当两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止.若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是（）
A．甲环先停
B．乙环先停
C．两环同时停下
D．无法判断两环停止的先后顺序
9．图甲所示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的原理图，其原理是用通电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位置的信息．如图乙所示的是一个由带铁芯的线圈L、开关S和电源连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L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电流的热效应，跳环实验演示了自感现象
B．涡流探伤技术所探测的物件必须是导电材料，但是跳环实验所用的套环可以是塑料的
C．金属探伤时接的是交流电，跳环实验装置中接的是直流电
D．涡流探伤技术和跳环实验两个实例中的线圈所连接的电源可以都是恒压直流电源
10．下列关于涡流的说法中正确的是( )
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，而是一种区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．在硅钢中不能产生涡流
11．在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各滑块在向磁铁运动的过程中（ ）
A．都做匀速运动
B．甲、乙做加速运动
C．甲、乙做减速运动
D．乙、丙做匀速运动
12．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
13．在水平桌面上，一个面积为的圆形金属框置于匀强磁场中，金属框平面与磁场垂直，磁感应强度随时间的变化关系如图甲所示。内磁场方向垂直金属框平面向下．圆形金属框与一个水平的宽度为的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长也为、电阻为，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为，方向垂直于导轨平面向下，如图乙所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力随时间变化的图像是（设向右为静摩擦力的正方向）（ ）
A． B．
C． D．
14．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（空气阻力不计）（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置
15．一足够长的铜管竖直放置，将一截面与铜管的内截面相同、质量为m的永久磁铁块由管上端口放人管内，不考虑磁铁与铜管间的摩擦，磁铁的运动速度可能是（ ）
A．逐渐增大到定值后保持不变
B．逐渐增大到一定值时又开始减小．然后又越来越大
C．逐渐增大到一定值时又开始减小，到一定值后保持不变
D．逐渐增大到一定值时又开始减小到一定值之后在一定区间变动
二、填空题（共4题）
16．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。
17．涡流有热效应，但没有磁效应。（______）
18．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________。
19．某同学探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为的交流电。
（1）下列实验操作中，正确的有______；
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
（2）该同学按照正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3、…、8。用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到点的距离，记录在纸带上，如图所示。
计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整。
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
24.5 33.8 37.8 （______） 39.5 39.8 39.8 39.8
（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是___________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______________________。
（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果得到什么结论？（______）
三、综合题（共4题）
20．如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m，导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图（b）所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动，求：
（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E；
（2）棒在运动过程中受到的最大安培力F。
21．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l。导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，燃料室中的金属棒EF电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。
引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值，用时△t，此过程激励出强电流，EF产生电磁推力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体。当燃烧室下方的可控喷气孔打开后，喷出燃气进一步加速。
(1)求在时间内，回路中感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；
(2)经时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度v0；（不计空气阻力）
(3)请对该设计谈谈你的看法。
22．如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1 ，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量
23．找一块圆铝片（如铝锅盖），用一根长铁钉支撑在它的中心处，使其平衡。再用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看看会出现什么现象。如果改变磁铁的移动方向（逆时针），情况又会发生怎样的改变 请你动手做一做，然后尝试解释其原因。
参考答案
1．C
【详解】
A．真空治炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁应的原理，A正确，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的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电活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，引起线图中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，B正确，不符合题意；
C．放在磁场中的玻璃皿内有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内型放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，C错误，符合题意；
D．用一蹄形磁铁按近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，D正确，不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】
ABC．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的，故C正确，AB错误；
D．铝锅放在电磁炉上也会形成涡流，所以不用铝锅的原因并不是铝锅放在电磁炉上锅底不会产生涡流，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
机场用于安全检查的“安全门”是应用了涡流现象，A对；
4．D
【详解】
AB．金属物品一般不能被磁化，且地磁场很弱，即使被磁化，磁性很弱，人体的电阻很大，不能与金属构成回路产生感应电流，故AB错误；
CD．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，从而被探测到。故C错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A正确，BCD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．根据指针的偏转方向，铝框右边受到的安培力向下，左边受到的安培力向上，根据左手定则可知，俯视看线圈中通有顺时针方向的电流，故A错误；
B．根据图可知，铝框转动时，穿过铝框的磁通量增大，故B错误；
C．线框转动，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，俯视看产生的感应电流为逆时针方向，故C正确；
D．由于铝框转动时会产生感应电流，所以铝框要受安培力，安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动；即发生电阻尼，当铝框停止转动后，就没有感应电流产生，故不影响电流的测量，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．电磁炉是利用涡流的热效应工作的，A错误；
B．涡流是感应电流，产生原理符合法拉第电磁感应定律，B错误；
C．探雷器和安检门都是利用涡流的磁效应工作的，C正确；
D．电磁阻尼体现了楞次定律中的“阻碍”作用，而电磁驱动也体现了这种“阻碍”作用，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，甲环磁通量不变，所以不会产生感应电流，乙在转动过程中磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，则乙环先停下来
故选B
9．C
【详解】
A．涡流探伤技术其原理是用电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；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律，故A错误；
B．无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内，即所用材料都是导电材料，故B错误；
CD．金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，故C正确，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的．
A．涡流就是电磁感应的一种，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A对；B错．
C、涡流既有磁效应也有热效应，C错；
D、硅钢能被磁铁吸引，所以能产生涡流;D错；
故答案选A.
11．C
【详解】
铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生了变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，一直做匀速运动。
故选C。
12．A
【详解】
汽车在刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，选项A正确，BCD错误。
故选A。
13．A
【详解】
在0~1s内磁感应强度B1随时间t均匀增大，由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势恒定不变，则感应电流也不变，由楞次定律可得，感应电流沿逆时针方向，根据左手定则可得，导体棒受到的安培力的方向向左，大小恒定，所以导体棒受的静摩擦力方向向右，即为正方向，且大小也恒定；在1~2s内磁感应强度B1大小不变，则金属框中没有感应电动势，所以没有感应电流，则也没有安培力，因此导体棒不受静摩擦力；在2~3s内磁感应强度B1随时间t均匀减小，由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势恒定不变，则感应电流也不变，由楞次定律可得，感应电流沿顺时针方向，根据左手定则可得，导体棒受到的安培力的方向向右，大小恒定，所以导体棒所受的静摩擦力方向向左，即为负方向，且大小也恒定，综上所述，A正确，BCD错误。
故选A。
14．B
【详解】
A、由于从左侧摆到右侧的过程中，圆环中磁通量发生变化，因而产生感应电流，由于电阻的存在，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将不守恒，故在左侧圆环的高度将低于起始时右侧的高度，故A错误；
B、由楞次定律，只有进入与离开磁场时，穿过圆环的磁通量才发生变化，因此产生感应电流，故B正确；
C、圆环进入磁场后，由于没有磁通量的变化，因而圆环中没有感应电流，不受磁场力作用，只在重力作用下，离平衡位置越近，则速度越大，故C错误；
D、圆环只有在进或出磁场时，才有机械能的转化；当完全在磁场中来回摆动时，则没有感应电流，从而只受重力，所以圆环不可能静止在平衡位置，故D错误；
故选B．
15．B
【详解】
在一开始磁通量的变化率较小，安培力较小，速度逐渐增大，安培力增大，当安培力增大到等于重力时开始匀速下落，B对；
16．电流 涡电流 涡流 热量 热量
17．错误
【详解】
涡流既有热效应，也有磁效应。故此说法错误。
18．铁 有机玻璃 铜和铝
19．AB 39.0 速度逐渐增大到后做匀速直线运动 逐渐增大到等于重力 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
【详解】
（1）[1]不能用手捏紧磁铁保持静止，而应该用手提着纸带的上端，使磁铁静止在铜管的正上方；应该先接通电源后释放纸带。故选AB。
（2）[2]打点4时的瞬时速度
（3）[3][4]由数据可知，磁铁速度逐渐增大到后做匀速直线运动；由运动情况可知，电磁阻尼逐渐增大到等于重力。
（4）[5]实验②是为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。对比实验①和②可知，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
20．（1）0.04V;（2）0.04N
【详解】
（1）棒进入磁场前，电动势的大小为
①
由几何关系得
②
由题图知
③
联立①②③解得
E=0.04V…④
（2）棒在bd位置时E最大，为
此时的电流为
受到的安培力大小为
代入得
，方向向左
21．(1) ，；电流方向向右；(2) ；(3)见解析
【详解】
(1)根据电磁感应定律有
电荷量
根据楞次定律可知，电流方向向右；
(2)平均感应电流
平均安培力
设竖直向上为正，根据动量定理
得
(3)这种设计让火箭在发射轨道内加速时，使用电磁加速，大大节省了火箭的发射燃料，从而减少了火箭的重量，使火箭更容易发射。
22．（1），方向从b到a；（2），
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律知0至t1时间内的电动势为
由闭合电路欧姆定律知通过R1的电流为
由楞次定律可判断通过R1的电流方向为，从b到a；
（2）通过R1的电荷量为
电阻R1上产生的热量为
23．
用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看到铝锅盖随强磁铁一起顺时针转动起来，改变磁铁的移动方向变为逆时针，看到铝锅盖又随磁铁一起逆时针转动起来。
以上现象原因是：当磁铁在上方沿其边缘迅速移动时，铝锅盖的每个半径方向都切割磁感线，在铝锅盖面内产生感应涡电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，所以铝锅盖随磁铁运动起来，这就是电磁驱动原理。
一、选择题（共15题）
1．下列现象中利用的主要原理与电磁感应无关的有（ ）
A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内金属能迅速熔化
B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
2．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，电磁炉工作时产生的电磁波，是由线圈内高频变化的电流产生的且完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
B．电磁炉里电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
D．目前家庭购买的电磁炉加热食物时通常用的是铁质铜，不用铝锅的原因是铝锅放在电磁炉上锅底不会产生涡流
3．机场用于安全检查的“安全门”是应用了下列哪个现象
A．涡流 B．静电除尘 C．磁体产生磁场 D．安全用电
4．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是（ ）
A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流
B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流
C．线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流
D．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
5．电磁炉是常用的电器，如图所示，关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用
6．磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流 B．穿过铝框的磁通量减少
C．俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流 D．使用铝框做线圈骨架会使电流的测量值偏小
7．下列说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用涡流的磁效应工作的
B．涡流不是感应电流，产生原理不符合法拉第电磁感应定律
C．探雷器和安检门都是利用涡流的磁效应工作的
D．电磁阻尼体现了楞次定律中的“阻碍”作用，而电磁驱动没有体现这种“阻碍”作用
8．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO’旋转，当两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止.若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是（）
A．甲环先停
B．乙环先停
C．两环同时停下
D．无法判断两环停止的先后顺序
9．图甲所示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的原理图，其原理是用通电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位置的信息．如图乙所示的是一个由带铁芯的线圈L、开关S和电源连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L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电流的热效应，跳环实验演示了自感现象
B．涡流探伤技术所探测的物件必须是导电材料，但是跳环实验所用的套环可以是塑料的
C．金属探伤时接的是交流电，跳环实验装置中接的是直流电
D．涡流探伤技术和跳环实验两个实例中的线圈所连接的电源可以都是恒压直流电源
10．下列关于涡流的说法中正确的是( )
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，而是一种区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．在硅钢中不能产生涡流
11．在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各滑块在向磁铁运动的过程中（ ）
A．都做匀速运动
B．甲、乙做加速运动
C．甲、乙做减速运动
D．乙、丙做匀速运动
12．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
13．在水平桌面上，一个面积为的圆形金属框置于匀强磁场中，金属框平面与磁场垂直，磁感应强度随时间的变化关系如图甲所示。内磁场方向垂直金属框平面向下．圆形金属框与一个水平的宽度为的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长也为、电阻为，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为，方向垂直于导轨平面向下，如图乙所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力随时间变化的图像是（设向右为静摩擦力的正方向）（ ）
A． B．
C． D．
14．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（空气阻力不计）（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置
15．一足够长的铜管竖直放置，将一截面与铜管的内截面相同、质量为m的永久磁铁块由管上端口放人管内，不考虑磁铁与铜管间的摩擦，磁铁的运动速度可能是（ ）
A．逐渐增大到定值后保持不变
B．逐渐增大到一定值时又开始减小．然后又越来越大
C．逐渐增大到一定值时又开始减小，到一定值后保持不变
D．逐渐增大到一定值时又开始减小到一定值之后在一定区间变动
二、填空题（共4题）
16．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。
17．涡流有热效应，但没有磁效应。（______）
18．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________。
19．某同学探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为的交流电。
（1）下列实验操作中，正确的有______；
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
（2）该同学按照正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3、…、8。用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到点的距离，记录在纸带上，如图所示。
计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整。
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
24.5 33.8 37.8 （______） 39.5 39.8 39.8 39.8
（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是___________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______________________。
（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果得到什么结论？（______）
三、综合题（共4题）
20．如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m，导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图（b）所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动，求：
（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E；
（2）棒在运动过程中受到的最大安培力F。
21．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l。导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，燃料室中的金属棒EF电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。
引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值，用时△t，此过程激励出强电流，EF产生电磁推力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体。当燃烧室下方的可控喷气孔打开后，喷出燃气进一步加速。
(1)求在时间内，回路中感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；
(2)经时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度v0；（不计空气阻力）
(3)请对该设计谈谈你的看法。
22．如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1 ，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量
23．找一块圆铝片（如铝锅盖），用一根长铁钉支撑在它的中心处，使其平衡。再用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看看会出现什么现象。如果改变磁铁的移动方向（逆时针），情况又会发生怎样的改变 请你动手做一做，然后尝试解释其原因。
参考答案
1．C
【详解】
A．真空治炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁应的原理，A正确，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的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电活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，引起线图中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，B正确，不符合题意；
C．放在磁场中的玻璃皿内有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内型放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，C错误，符合题意；
D．用一蹄形磁铁按近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，D正确，不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】
ABC．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的，故C正确，AB错误；
D．铝锅放在电磁炉上也会形成涡流，所以不用铝锅的原因并不是铝锅放在电磁炉上锅底不会产生涡流，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
机场用于安全检查的“安全门”是应用了涡流现象，A对；
4．D
【详解】
AB．金属物品一般不能被磁化，且地磁场很弱，即使被磁化，磁性很弱，人体的电阻很大，不能与金属构成回路产生感应电流，故AB错误；
CD．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，从而被探测到。故C错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A正确，BCD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．根据指针的偏转方向，铝框右边受到的安培力向下，左边受到的安培力向上，根据左手定则可知，俯视看线圈中通有顺时针方向的电流，故A错误；
B．根据图可知，铝框转动时，穿过铝框的磁通量增大，故B错误；
C．线框转动，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，俯视看产生的感应电流为逆时针方向，故C正确；
D．由于铝框转动时会产生感应电流，所以铝框要受安培力，安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动；即发生电阻尼，当铝框停止转动后，就没有感应电流产生，故不影响电流的测量，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．电磁炉是利用涡流的热效应工作的，A错误；
B．涡流是感应电流，产生原理符合法拉第电磁感应定律，B错误；
C．探雷器和安检门都是利用涡流的磁效应工作的，C正确；
D．电磁阻尼体现了楞次定律中的“阻碍”作用，而电磁驱动也体现了这种“阻碍”作用，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，甲环磁通量不变，所以不会产生感应电流，乙在转动过程中磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，则乙环先停下来
故选B
9．C
【详解】
A．涡流探伤技术其原理是用电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；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律，故A错误；
B．无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内，即所用材料都是导电材料，故B错误；
CD．金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，故C正确，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的．
A．涡流就是电磁感应的一种，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A对；B错．
C、涡流既有磁效应也有热效应，C错；
D、硅钢能被磁铁吸引，所以能产生涡流;D错；
故答案选A.
11．C
【详解】
铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生了变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，一直做匀速运动。
故选C。
12．A
【详解】
汽车在刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，选项A正确，BCD错误。
故选A。
13．A
【详解】
在0~1s内磁感应强度B1随时间t均匀增大，由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势恒定不变，则感应电流也不变，由楞次定律可得，感应电流沿逆时针方向，根据左手定则可得，导体棒受到的安培力的方向向左，大小恒定，所以导体棒受的静摩擦力方向向右，即为正方向，且大小也恒定；在1~2s内磁感应强度B1大小不变，则金属框中没有感应电动势，所以没有感应电流，则也没有安培力，因此导体棒不受静摩擦力；在2~3s内磁感应强度B1随时间t均匀减小，由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势恒定不变，则感应电流也不变，由楞次定律可得，感应电流沿顺时针方向，根据左手定则可得，导体棒受到的安培力的方向向右，大小恒定，所以导体棒所受的静摩擦力方向向左，即为负方向，且大小也恒定，综上所述，A正确，BCD错误。
故选A。
14．B
【详解】
A、由于从左侧摆到右侧的过程中，圆环中磁通量发生变化，因而产生感应电流，由于电阻的存在，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将不守恒，故在左侧圆环的高度将低于起始时右侧的高度，故A错误；
B、由楞次定律，只有进入与离开磁场时，穿过圆环的磁通量才发生变化，因此产生感应电流，故B正确；
C、圆环进入磁场后，由于没有磁通量的变化，因而圆环中没有感应电流，不受磁场力作用，只在重力作用下，离平衡位置越近，则速度越大，故C错误；
D、圆环只有在进或出磁场时，才有机械能的转化；当完全在磁场中来回摆动时，则没有感应电流，从而只受重力，所以圆环不可能静止在平衡位置，故D错误；
故选B．
15．B
【详解】
在一开始磁通量的变化率较小，安培力较小，速度逐渐增大，安培力增大，当安培力增大到等于重力时开始匀速下落，B对；
16．电流 涡电流 涡流 热量 热量
17．错误
【详解】
涡流既有热效应，也有磁效应。故此说法错误。
18．铁 有机玻璃 铜和铝
19．AB 39.0 速度逐渐增大到后做匀速直线运动 逐渐增大到等于重力 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
【详解】
（1）[1]不能用手捏紧磁铁保持静止，而应该用手提着纸带的上端，使磁铁静止在铜管的正上方；应该先接通电源后释放纸带。故选AB。
（2）[2]打点4时的瞬时速度
（3）[3][4]由数据可知，磁铁速度逐渐增大到后做匀速直线运动；由运动情况可知，电磁阻尼逐渐增大到等于重力。
（4）[5]实验②是为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。对比实验①和②可知，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
20．（1）0.04V;（2）0.04N
【详解】
（1）棒进入磁场前，电动势的大小为
①
由几何关系得
②
由题图知
③
联立①②③解得
E=0.04V…④
（2）棒在bd位置时E最大，为
此时的电流为
受到的安培力大小为
代入得
，方向向左
21．(1) ，；电流方向向右；(2) ；(3)见解析
【详解】
(1)根据电磁感应定律有
电荷量
根据楞次定律可知，电流方向向右；
(2)平均感应电流
平均安培力
设竖直向上为正，根据动量定理
得
(3)这种设计让火箭在发射轨道内加速时，使用电磁加速，大大节省了火箭的发射燃料，从而减少了火箭的重量，使火箭更容易发射。
22．（1），方向从b到a；（2），
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律知0至t1时间内的电动势为
由闭合电路欧姆定律知通过R1的电流为
由楞次定律可判断通过R1的电流方向为，从b到a；
（2）通过R1的电荷量为
电阻R1上产生的热量为
23．
用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看到铝锅盖随强磁铁一起顺时针转动起来，改变磁铁的移动方向变为逆时针，看到铝锅盖又随磁铁一起逆时针转动起来。
以上现象原因是：当磁铁在上方沿其边缘迅速移动时，铝锅盖的每个半径方向都切割磁感线，在铝锅盖面内产生感应涡电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，所以铝锅盖随磁铁运动起来，这就是电磁驱动原理。