2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 同步训练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 同步训练（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-02 18:03:31 | ||
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文档简介
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、选择题（共15题）
1．如图所示，使一个水平铜盘绕过其圆心的竖直轴OO’转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则（ ）
A．铜盘转动将变慢
B．铜盘转动将变快
C．铜盘仍以原来的转速转动
D．铜盘的转动速度如何变化要由磁铁的上、下两端的极性来决定
2．我国最大的水力发电工程三峡大坝于2006年5月20日全线完工，大坝中的大型发电机是( )
A．利用电磁感应现象制成，将电能转化为机械能
B．利用电磁感应现象制成，将机械能转化为电能
C．利用通电导线在磁场中受力的作用制成，将电能转化为机械能
D．利用通电导线在磁场中受力的作用制成，将机械能转化为电能
3．雅礼中学99级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器Anker，其中有一款产品支持无线充电技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（ ）
A．电流热效应 B．电磁感应
C．静电感应 D．霍尔效应
4．零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是（ ）
A． B． C． D．
5．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。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。以下说法正确的是（ ）
A．最好使用铝锅或铜锅
B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅
C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅
D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热
6．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕′轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将（ ）
A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动
C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动
7．装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C．永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D．在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
8．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、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
9．高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（ ）
A．材料棒一般是金属等导体
B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果
C．线圈两端接恒定电流
D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起
10．电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等优势。电流流过电磁炉线圈产生磁场，当磁场发生变化时，铁质锅底部会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用互感原理工作的
B．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
C．锅体可以用不导电的陶瓷制成
D．提高磁场变化的频率，不会增强电磁炉的加热效果
11．如下图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )
A．正在增强，
B．正在减弱，
C．正在减弱，
D．正在增强，
12．有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由下落，如图所示，其边ab进入匀强磁场区域后，线框开始做减速运动，直到其边cd刚好穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿越匀强磁场过程中产生的电热是
A．2mgL B．2mgL＋mgH
C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH
二、多选题
13．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中（ ）
A．通过导体框截面的电量相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框中cd两端电势差相同
D．导体框中产生的感应电流方向相同
14．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
15．金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”（感应电流）。“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警．下列说法正确的是（ ）
A．欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物上方不停地晃动
B．探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流”（感应电流）
C．若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化
D．若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少
三、填空题
16．若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到______的作用，______使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。
17．(1)某同学欲将如图1所示的微安表改装成量程为的电压表。已知微安表的内阻为，需要_____（选填“串联”或“并联”）________的电阻。
(2)该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图2所示，则所测的电压为________。
(3)微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由______。
18．如图所示，在点O正下方有一个理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则A点___________B点（填高于、低于、同一水平线）
19．人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。在卫星关闭发动机的运动过程中卫星的机械能转化为______，运动轨道距离地面的距离会________（变大、变小、保持不变）。
四、解答题
20．如图所示，质量为的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度.现有一质量为的小磁铁（长度可忽略），以的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平距离为，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动.
（1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？
（2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，铝环中产生了多少电能？（g取10m/s2）
21．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
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．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.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动，切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知，安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢.本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，选项A正确.BCD错误
故选A
2．B
【解析】
【详解】
我国最大的水力发电工程三峡大坝正在建设中，大坝中的大型发电机是可以产生电能的机器，故是利用电磁感性现象的原理工作的，它是将机械能转化为电能的过程。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
无线充电是指利用电磁感应原理进行充电的设备，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接交流电源产生变化磁场，接收端线圈因为磁通量变化从而产生电流给电池充电。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC．如图所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，AC错误；
B．此图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B方案不合理，B错误；
D．此图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快稳定的停下，便于读数，D方案合理，D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
AB．铝和铜不是导磁材料，所以电磁炉不能用这两种材料制作的锅具，最好使用平底不锈钢锅或铁锅，选项A错误，B正确；
C．因为陶瓷、玻璃在一般情况下不导磁也不导电，在磁场中不会产生感应电流，则不能使用陶瓷锅或耐热玻璃锅，选项C错误；
D．因为磁感线能穿过白纸，铁质锅具有足够的磁感线穿过，故电磁炉能正常工作，选项D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化。故要求铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，不能同步转动。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故A错误；
B．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故B错误；
C．当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上，故C错误；
D．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故D正确；
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；
C．根据
可得
即粒子获得的最大动能与电压无关，但是加速电压变大时，粒子加速的时间变短，所以所需时间变短，故C正确；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．金属等导体才能够通过电流做功加热，故A正确，B错误；
C．线圈两端如果接恒定电流，材料棒中的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，则线圈两端接的不是恒定电流。故C错误；
D．材料棒的发热主要是因为材料棒的感应电流做功。故D错误。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
A．电磁炉中变化的磁场使锅体中因电磁感应产生涡电流，利用涡电流的热效应工作，属于互感，故A正确；
B．电饭锅连接交流电，其锅体中的涡电流是由变化的磁场产生的，故B错误；
C．陶瓷属于绝缘体，不能发生电磁感应产生涡电流，故不能使用陶瓷制作锅体，故C错误；
D．提高磁场变化的频率，可增强感应电流，起到提高电磁炉的加热效果，故D错误。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
电键闭合时传感器上恰好无示数，则，解得场强为：，方向竖直向上，又，解得：．小球带正电，知上极板带负电，根据楞次定律得知，磁场正在增强，故选项D正确，ABC错误．
12．C
【解析】
【详解】
设线框进入磁场的速度为v1，离开磁场的速度为v2，以磁场的下边界为零势能面，线框从开始下落到离开磁场的过程中能量守恒，则
mg(H＋2L)＝Q＋mv22
线框从开始下落到ab边进入磁场过程中应用动能定理
mgH＝mv12
由题意知v1＝2v2，解得
Q＝2mgL＋mgH
故C正确．
13．AD
【解析】
【详解】
A．通过导体框截面的电量
两次移出过程，磁通量变化相同，故电量相同，A正确；
D．由电磁感应定律可知，两次移出过程感应电流均沿逆时针，故D正确；
BC．以3v速度匀速拉出时，ad边切割磁感线，感应电动势为
产生的焦耳热
d端电势高；
以v速度匀速拉出时，cd边切割磁感线，感应电动势为
产生的焦耳热
c端电势高。故BC错误；
故选AD。
14．AC
【解析】
【分析】
【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。
15．BD
【解析】
【详解】
AB．因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，故A错误，B正确；
CD．因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能极差，所以监测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物体中无感应电流或电流太小不能引起报警，故C错误，D正确。
故选BD。
16． 安培力 安培力
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． 串联 利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏
【解析】
【详解】
(1)[1]把微安表改装成电压表,需要串联一个分压电阻，故选填“串联”。
[2]已知微安表的满偏电流为
分压电阻的阻值为
(2)[3]图2的读数为
所测电压为
(3)[4]微安表在运输过程中由于振动会使指针不停的摆动，可能导致指针损坏，若将正负接线柱接在一起，就相当于把电表的线圈电路组成闭合回路，当指针摆动时，产生感应电流，进而就有安培力作用，安培力会阻碍指针的摆动，保护指针。这就是利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏。
18．高于
【解析】
【详解】
[1]．铜环在穿越磁场时，产生电能，机械能减小，无法再摆到原来的高度，所以A点高于B点。
19． 电能 变小
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]地球是个大磁体，当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的，它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度变小。
20．（1）铝环向右偏斜 （2）1.7J
【解析】
【详解】
（1）由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜（阻碍相对运动）。
（2）由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过铝环后磁铁的速度
由能量守恒定律可得
。
21．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。本题中电子沿逆时针方向运动，所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。在图中，磁场方向由下向上。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁铁中的电流应该由小变大。
22．（1），方向从b到a；（2），
【解析】
【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．见解析
【解析】
【详解】
（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。
【点睛】
涡流现象产生的热效应取决于产生电流的强弱及电阻的大小，而电流的强弱又取决于感应电动势的大小，感应电动势的大小又受线圈交变电流变化快慢的影响，即受交变电流频率的影响。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．如图所示，使一个水平铜盘绕过其圆心的竖直轴OO’转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则（ ）
A．铜盘转动将变慢
B．铜盘转动将变快
C．铜盘仍以原来的转速转动
D．铜盘的转动速度如何变化要由磁铁的上、下两端的极性来决定
2．我国最大的水力发电工程三峡大坝于2006年5月20日全线完工，大坝中的大型发电机是( )
A．利用电磁感应现象制成，将电能转化为机械能
B．利用电磁感应现象制成，将机械能转化为电能
C．利用通电导线在磁场中受力的作用制成，将电能转化为机械能
D．利用通电导线在磁场中受力的作用制成，将机械能转化为电能
3．雅礼中学99级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器Anker，其中有一款产品支持无线充电技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（ ）
A．电流热效应 B．电磁感应
C．静电感应 D．霍尔效应
4．零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是（ ）
A． B． C． D．
5．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。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。以下说法正确的是（ ）
A．最好使用铝锅或铜锅
B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅
C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅
D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热
6．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕′轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将（ ）
A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动
C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动
7．装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C．永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D．在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
8．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、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
9．高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（ ）
A．材料棒一般是金属等导体
B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果
C．线圈两端接恒定电流
D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起
10．电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等优势。电流流过电磁炉线圈产生磁场，当磁场发生变化时，铁质锅底部会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用互感原理工作的
B．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
C．锅体可以用不导电的陶瓷制成
D．提高磁场变化的频率，不会增强电磁炉的加热效果
11．如下图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )
A．正在增强，
B．正在减弱，
C．正在减弱，
D．正在增强，
12．有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由下落，如图所示，其边ab进入匀强磁场区域后，线框开始做减速运动，直到其边cd刚好穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿越匀强磁场过程中产生的电热是
A．2mgL B．2mgL＋mgH
C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH
二、多选题
13．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中（ ）
A．通过导体框截面的电量相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框中cd两端电势差相同
D．导体框中产生的感应电流方向相同
14．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
15．金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”（感应电流）。“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警．下列说法正确的是（ ）
A．欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物上方不停地晃动
B．探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流”（感应电流）
C．若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化
D．若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少
三、填空题
16．若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到______的作用，______使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。
17．(1)某同学欲将如图1所示的微安表改装成量程为的电压表。已知微安表的内阻为，需要_____（选填“串联”或“并联”）________的电阻。
(2)该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图2所示，则所测的电压为________。
(3)微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由______。
18．如图所示，在点O正下方有一个理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则A点___________B点（填高于、低于、同一水平线）
19．人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。在卫星关闭发动机的运动过程中卫星的机械能转化为______，运动轨道距离地面的距离会________（变大、变小、保持不变）。
四、解答题
20．如图所示，质量为的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度.现有一质量为的小磁铁（长度可忽略），以的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平距离为，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动.
（1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？
（2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，铝环中产生了多少电能？（g取10m/s2）
21．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
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．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.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动，切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知，安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢.本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，选项A正确.BCD错误
故选A
2．B
【解析】
【详解】
我国最大的水力发电工程三峡大坝正在建设中，大坝中的大型发电机是可以产生电能的机器，故是利用电磁感性现象的原理工作的，它是将机械能转化为电能的过程。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
无线充电是指利用电磁感应原理进行充电的设备，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接交流电源产生变化磁场，接收端线圈因为磁通量变化从而产生电流给电池充电。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC．如图所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，AC错误；
B．此图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B方案不合理，B错误；
D．此图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快稳定的停下，便于读数，D方案合理，D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
AB．铝和铜不是导磁材料，所以电磁炉不能用这两种材料制作的锅具，最好使用平底不锈钢锅或铁锅，选项A错误，B正确；
C．因为陶瓷、玻璃在一般情况下不导磁也不导电，在磁场中不会产生感应电流，则不能使用陶瓷锅或耐热玻璃锅，选项C错误；
D．因为磁感线能穿过白纸，铁质锅具有足够的磁感线穿过，故电磁炉能正常工作，选项D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化。故要求铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，不能同步转动。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故A错误；
B．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故B错误；
C．当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上，故C错误；
D．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故D正确；
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；
C．根据
可得
即粒子获得的最大动能与电压无关，但是加速电压变大时，粒子加速的时间变短，所以所需时间变短，故C正确；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．金属等导体才能够通过电流做功加热，故A正确，B错误；
C．线圈两端如果接恒定电流，材料棒中的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，则线圈两端接的不是恒定电流。故C错误；
D．材料棒的发热主要是因为材料棒的感应电流做功。故D错误。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
A．电磁炉中变化的磁场使锅体中因电磁感应产生涡电流，利用涡电流的热效应工作，属于互感，故A正确；
B．电饭锅连接交流电，其锅体中的涡电流是由变化的磁场产生的，故B错误；
C．陶瓷属于绝缘体，不能发生电磁感应产生涡电流，故不能使用陶瓷制作锅体，故C错误；
D．提高磁场变化的频率，可增强感应电流，起到提高电磁炉的加热效果，故D错误。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
电键闭合时传感器上恰好无示数，则，解得场强为：，方向竖直向上，又，解得：．小球带正电，知上极板带负电，根据楞次定律得知，磁场正在增强，故选项D正确，ABC错误．
12．C
【解析】
【详解】
设线框进入磁场的速度为v1，离开磁场的速度为v2，以磁场的下边界为零势能面，线框从开始下落到离开磁场的过程中能量守恒，则
mg(H＋2L)＝Q＋mv22
线框从开始下落到ab边进入磁场过程中应用动能定理
mgH＝mv12
由题意知v1＝2v2，解得
Q＝2mgL＋mgH
故C正确．
13．AD
【解析】
【详解】
A．通过导体框截面的电量
两次移出过程，磁通量变化相同，故电量相同，A正确；
D．由电磁感应定律可知，两次移出过程感应电流均沿逆时针，故D正确；
BC．以3v速度匀速拉出时，ad边切割磁感线，感应电动势为
产生的焦耳热
d端电势高；
以v速度匀速拉出时，cd边切割磁感线，感应电动势为
产生的焦耳热
c端电势高。故BC错误；
故选AD。
14．AC
【解析】
【分析】
【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。
15．BD
【解析】
【详解】
AB．因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，故A错误，B正确；
CD．因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能极差，所以监测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物体中无感应电流或电流太小不能引起报警，故C错误，D正确。
故选BD。
16． 安培力 安培力
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． 串联 利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏
【解析】
【详解】
(1)[1]把微安表改装成电压表,需要串联一个分压电阻，故选填“串联”。
[2]已知微安表的满偏电流为
分压电阻的阻值为
(2)[3]图2的读数为
所测电压为
(3)[4]微安表在运输过程中由于振动会使指针不停的摆动，可能导致指针损坏，若将正负接线柱接在一起，就相当于把电表的线圈电路组成闭合回路，当指针摆动时，产生感应电流，进而就有安培力作用，安培力会阻碍指针的摆动，保护指针。这就是利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏。
18．高于
【解析】
【详解】
[1]．铜环在穿越磁场时，产生电能，机械能减小，无法再摆到原来的高度，所以A点高于B点。
19． 电能 变小
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]地球是个大磁体，当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的，它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度变小。
20．（1）铝环向右偏斜 （2）1.7J
【解析】
【详解】
（1）由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜（阻碍相对运动）。
（2）由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过铝环后磁铁的速度
由能量守恒定律可得
。
21．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。本题中电子沿逆时针方向运动，所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。在图中，磁场方向由下向上。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁铁中的电流应该由小变大。
22．（1），方向从b到a；（2），
【解析】
【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．见解析
【解析】
【详解】
（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。
【点睛】
涡流现象产生的热效应取决于产生电流的强弱及电阻的大小，而电流的强弱又取决于感应电动势的大小，感应电动势的大小又受线圈交变电流变化快慢的影响，即受交变电流频率的影响。
答案第1页，共2页
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