选择性必修第二册《2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动》2022年同步练习卷（1）（含答案）
文档属性
| 名称 | 选择性必修第二册《2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动》2022年同步练习卷（1）（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 213.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-14 14:39:04 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修第二册《2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共10小题，共60分）
1.（6分）如图所示，匀强磁场中有一个电荷量为的正离子，自点沿半圆轨道运动，当它运动到点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到点，已知、、在同一直线上，且，电子的电荷量为，电子质量可忽略不计，则该正离子吸收的电子个数为
A. B. C. D.
2.（6分）如图所示，一金属铜球用绝缘细线挂于点，将铜球拉离平衡位置并释放，铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，若不计空气阻力，则
A. 铜球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B. 在进入和离开磁场时，铜球中均有涡流产生
C. 铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大
D. 铜球最终将静止在竖直方向的最低点
3.（6分）年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是
A. 磁针的磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动
B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
4.（6分）如图所示，金属圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针（俯视）匀速转动．下列说法正确的是（ ）
A. 圆盘的磁通量不变，电流表指针指向零刻度
B. 若圆盘转动的角速度增大，产生的感应电流减小
C. 若磁场的磁感应强度增大，产生的感应电流增大
D. 若圆盘顺时针（俯视）匀速转动，电流从导线流入电流表
5.（6分）如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管和塑料管竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块
A. 在和中都做自由落体运动 B. 在两个下落过程中的机械能都守恒
C. 在中的下落时间比在中的长 D. 落至底部时在中的速度比在中的大
6.（6分）如图所示，光滑形足够长导轨倾斜放置，导轨平面与水平面成角，导体棒平行于导轨底边放置在导轨上，整体置于竖直向上的匀强磁场中，当棒沿导轨方向的速度为时，棒中产生的电动势大小为
A. B. C. D.
7.（6分）如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈．下列说法正确的是（ ）
A. S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭
B. S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C. S闭合足够长时间后，A、B亮度相同
D. S闭合足够长时间后再断开时，A立即熄灭，而B逐渐熄灭
8.（6分）如图所示，在长直导线通电后，小磁针静止在图示位置，则直导线中的电流方向和点的磁场方向分别为
A. 垂直纸面向里，向上 B. 垂直纸面向里，向下
C. 垂直纸面向外，向上 D. 垂直纸面向外，向下
9.（6分）如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一用轻质弹簧悬挂的条形磁铁。现将磁铁托起到弹簧处于原长时放开，磁铁将沿竖直方向上下振动。若磁铁在振动过程中始终没有接触桌面，则有
A. 磁铁上下振动时，金属圆环中将产生方向始终不变的感应电流
B. 当磁铁运动到最低点时，圆环中产生的感应电流最大
C. 在磁铁向下运动的过程中，圆环对桌面的压力大于圆环的重力
D. 当磁铁静止不动后，磁铁减少的重力势能全部转化为圆环中产生的电能
10.（6分）一个半径为、质量为、电阻为的金属圆环，用一根长为的绝缘细绳悬挂于点，离点下方处有一宽度为，垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点等高位置处由静止释放细绳张直，忽略空气阻力，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是
A. B. C. D.
二 、多选题（本大题共5小题，共30分）
11.（6分）回旋加速器的核心部分是两个形金属盒，两盒相距很近，分别和交变电源相连接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，某一带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，当达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．现要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是
A. 增大交流电的电压 B. 增大匀强磁场的磁感应强度
C. 增大交流电的频率 D. 增大形金属盒的半径
12.（6分）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有
A. 增加线圈的匝数 B. 提高交流电源的频率
C. 将金属杯换为瓷杯 D. 取走线圈中的铁芯
13.（6分）涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是
A. 涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B. 涡流的频率等于通入线圈的周期性变化电流的频率
C. 通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D. 待测工件可以是塑料或橡胶制品
14.（6分）关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是
A. 超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流
B. 利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器铁芯中的涡流
C. 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相同
D. 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安培力的作用，这就是电磁驱动
15.（6分）法拉第磁生电这一划时代的伟大发现，推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代。如今，生产和生活中大量电器设备都应用了电磁感应原理。下列电器设备中，没有应用电磁感应的是
A. 蓄电池组 B. 发电机 C. 录音机 D. 变压器
三 、计算题（本大题共2小题，共24分）
16.（12分）如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管，在弧形轨道上方高为的地方无初速度释放一磁铁可视为质点，下滑至水平轨道时恰好沿螺线管的中心轴运动。设，的质量分别为、，若最终、的速度分别为、。
将向哪个方向运动？
求全过程中整个电路所消耗的电能。
17.（12分）电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度．电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为，一质量为的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动，铝条相对磁铁运动相同．磁铁端面是边长为的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为，铝条的高度大于，电阻率为，为研究问题方便铝条只考虑与磁场正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁场进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为
求铝条中与磁铁正对部分的电流；
若两铝条的宽度均为，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度的表达式；
在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度的铝条，磁铁仍以速度进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动的加速度和速度如何变化．
答案和解析
1.【答案】D;
【解析】
该题主要是考查了洛伦兹力提供向心力的公式，该题的突破口是吸附电子的前后轨迹半径的寻找。
根据题干中的信息，找出在虚线两侧运动时的半径，利用洛伦兹力提供向心力列式，即可解答正离子吸收的电子的个数。
由到的过程，轨迹半径为：…①
此过程洛伦兹力提供向心力，有：…②
在附近吸收个电子，因电子的质量不计，所以正离子的速度不变，电量变为，有到的过程中，轨迹半径为：…③
洛伦兹力提供向心力，有：…④
联立①②③④得：
选项正确，错误
故选。
2.【答案】B;
【解析】
当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生涡流．整个铜球在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒。
本题为楞次定律的应用和能量守恒相合，注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化。
解：铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，根据能量守恒知铜球的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；
B.当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；
C.整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒，离平衡位置越近速度越大，故C错误；
D.在铜球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化一直是最大值，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误。
故选B。
3.【答案】B;
【解析】铜不是铁磁质，不会被磁针磁化，磁针转动的原因在于圆盘与磁针存在相对运动，使圆盘切割磁感线，产生了涡流，而涡流的磁场导致磁针转动，故错误，正确；
C.在圆盘转动的过程中，圆盘位置和面积均未变，根据磁针周围磁感线的分布情况可知磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量未变，故错误；
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动，但铜离子也会随圆盘一起运动，二者产生的等效电流为大小相同、方向相反，即可认为圆盘整体不产生电流，故错误。
故选：。
4.【答案】C;
【解析】解：${ A}{ C}{ A}{ B}{ C}{ D }{ a}{ D }{ C}$．
5.【答案】C;
【解析】解：、当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A错误；
B、由选项分析可知，在铜管的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故B错误；
C、在铜管中小磁块受到安培阻力，则在中的下落时间比在中的长，故C正确；
D、根据动能定理可知，因安培阻力，导致产生热能，则至底部时在中的速度比在中的小，故D错误．
故选：．
当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，对于塑料管没有任何阻碍，从而即可求解．
考查安培力产生原因，注意感应电流产生条件，理解涡流的概念．
6.【答案】D;
【解析】解：由图知，导体棒的速度方向与磁场方向的夹角为，有效的切割速度，则感应电动势为
故选：
导体棒沿导轨下滑时，斜着切割磁感线，速度方向与磁场方向的夹角为，根据感应电动势公式，是有效的切割速度，进行求解即可．
本题要理解感应电动势公式中，是有效的切割速度，即垂直于磁感线的分速度．
7.【答案】A;
【解析】解：A、B、C、S闭合瞬间，有于L的自感作用相当于断路，所以两灯同时亮；稳定后，自感消失，A被短路，B更亮，A正确，BC错误；
D、当电路稳定后，断开开关，电感线圈与灯泡A组成闭合回路，因此B灯泡会立马熄灭，而A灯泡则逐渐熄灭，故D错误．
故选：A
8.【答案】B;
【解析】解：由题意可知，小磁针极指向即为磁场方向，
根据右手螺旋定则可知，通电导线电流方向垂直纸面向里，
那么通电直导线右侧的点的磁场方向向下，故ACD错误，B正确。
故选：。
根据小磁针静止时，极的指向，即为磁场方向，再利用右手螺旋定则，判断出直导线电流在导线处的磁场方向，从而即可求解．
此题主要考查了电流的形成、右手螺旋定则等基础知识，注意区分右手定则与此定则．
9.【答案】C;
【解析】解：、当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，磁铁向上运动的过程中闭合导体环内的磁通量减小，根据楞次定律可知磁铁上下振动时，金属圆环中将产生方向始终不断变化的感应电流。故A错误；
B、当磁铁运动到最低点时，环内的磁通量不变，根据感应电流的条件可知，圆环中不产生的感应电流。故B错误；
C、根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，因此线圈做出的反应是面积有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力增大，故C正确；
D、磁铁上下运动的过程中磁铁的重力势能、动能、弹簧的弹性势能都不断变化，同时圆环中产生的电能；所以磁铁静止不动后，磁铁减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能与圆环中产生的电能。故D错误，
故选：。
解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用。在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化。如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等。
本题巧妙的考查了楞次定律的应用，只要记住“增反减同”这一规律，此类题目难度不大。
10.【答案】C;
【解析】解：当环在磁场下方摆动，不再进入磁场时，摆动稳定，
金属环中产的焦耳热等于环减少的机械能，
由能量守恒定律得：，故C正确；
故选：。
金属环穿过磁场的过程中，产生感应电流，金属环中产生焦耳热，环的机械能减少，当金属环在磁场下方，不再进入磁场时，环的机械能不变，环稳定摆动，由能量守恒定律可以求出产生的焦耳热．
环穿过磁场时机械能转化为加热热，环减少的机械能就等于环中产生的焦耳热．
11.【答案】BD;
【解析】【试题解析】
解：
交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。由，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和形盒半径决定，与加速电压无关。故正确，错误。
故选：。
根据回旋加速器的原理，加速粒子获得的最大动能由磁感应强度和形盒半径决定，与加速电压无关。此题主要考查了回旋加速器的原理。利用洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力是关键。
12.【答案】AB;
【解析】解：、由题意可知，本题中是涡流现象的应用；
即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流；从而进行加热的，则由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以提高发热功率；则可以缩短加热时间；故AB正确；
C、将杯子换作瓷杯不会产生涡流；则无法加热水；故C错误；
D、取走铁芯磁场减弱，则加热时间变长；故D错误；
故选：。
由题意可知电器的工作原理，则根据原理进行分析可得出缩短加热时间的方法。
该题考查涡流的应用，要注意明确涡流现象其实就是电磁感应的，由法拉第电磁感应定律可知涡流现象的强弱。
13.【答案】ABC;
【解析】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的周期性变化电流的频率，故正确；因为通入线圈的电流是周期性变化的，故在工件中引起的感应电流也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故错误。
14.【答案】BD;
【解析】A.超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服，是为了防止高电压对工人产生伤害，属于静电的防止，与涡流无关，故错误；
B.当变压器线圈中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流的损失，属于涡流的防止，故正确；
C.当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动，这就是电磁阻力，故错误；
D.如果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安培力的作用，从而使导体运动起来，这就是电磁驱动，故正确。
故选：。
明确电磁阻尼的性质和应用，知道电磁阻尼实质上就是电磁感应现象；电磁阻尼的原理是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功，从而阻碍了导体的运动。
此题主要考查电磁阻尼的性质，要注意明确电磁阻尼的原理为电磁感应现象，同时知道磁电式仪表的原理。
15.【答案】ACD;
【解析】解：、蓄电池组是将化学能转化为电能的装置，与磁场无关，故A错误；
B、发电机是将机械能转化为电能的装置，是闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电流，故B正确；
C、录音机是将电信号通过磁头转变为磁信号存储声音，再将磁信号通过磁头感应成电信号还原成声音信号，故C正确；
D、变压器工作原理是互感现象，是电磁感应，故D正确；
本题选没有应用电磁感应的，
故选：。
电磁感应现象是指放在变化磁场中的导体，会产生电动势；或者闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流的现象；
本题关键明确常见电路设备的工作原理，明确电磁感应现象的实质是通过磁场感应出电流的现象，基础题。
16.【答案】解：（1）磁铁B向右运动时，螺线管A中产生感应电流，由楞次定律知，A向右运动。
（2）全过程中，磁铁B减少的重力势能转化为A、B的动能和整个电路中的电能，所以：
，
则。
答：（1）A将向右运动；
（2）全过程中整个电路所消耗的电能为（）。;
【解析】
根据楞次定律可以判断的运动方向，根据能量守恒可以求解整个电路中所消耗的电能。
此题主要考查楞次定律和能量守恒定律得的应用，需要注意列能量守恒时，不要遗漏的动能。
17.【答案】解：磁铁在铝条间运动时，两根铝条受到的安培力大小为：
…①
磁铁受到沿斜面向上的作用力，其大小有：
…②
磁铁匀速运动时受力平衡，则有：
…③
联立①②③式可得：
…④
磁铁匀速穿过铝条间时，在铝条中产生的感应电动势为，则有：
…⑤
铝条与磁铁正对部分的电阻为，由电阻定律有：
…⑥
由欧姆定律有：
…⑦
联立④⑤⑥⑦式可得：
…⑧
磁铁以速度进入铝条间，恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用力，联立①②⑤⑥⑦式可得：
…⑨
当铝条的宽度时，磁铁以速度进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为，有：
可见，，磁铁受到的合力方向沿斜面向上，获得与运动方向相反的加速度，磁铁将减速下滑，此时加速度最大，之后，随着运动速度减小，也随着减小，磁铁所受的合力也减小，由于磁铁加速度与所受的合力成正比，则磁铁的加速度逐渐减小．
综上所述，磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到时，磁铁重新达到平衡状态，将再次以较小的速度匀速下滑．
答：铝条中与磁铁正对部分的电流是；
两铝条的宽度均为，磁铁匀速穿过铝条间时速度的表达式是；
磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到时，磁铁重新达到平衡状态，将再次以较小的速度匀速下滑．;
【解析】
磁铁在铝条间运动时，根据安培力公式求出两根铝条受到的安培力大小．磁铁匀速运动，受力平衡，由平衡条件求解铝条中与磁铁正对部分的电流
根据法拉第电磁感应定律求出铝条中产生的感应电动势，根据电阻定律得到铝条与磁铁正对部分的电阻，结合欧姆定律列式，可求解速度的表达式．
磁铁以速度进入铝条间恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用力由上题结果得到与、等量的关系．再分析当两铝条的宽度变为时，受到的作用力变化，由牛顿第二定律分析铝条的运动情况，从而得到加速度和速度的变化情况．
该题首先要认真读题，搞清问题的情景，抓住磁铁运动、铝条不动与磁铁不动、铝条运动的效果相同，建立起物理模型，运用电磁感应的规律得到安培力与速度的关系式．
一 、单选题（本大题共10小题，共60分）
1.（6分）如图所示，匀强磁场中有一个电荷量为的正离子，自点沿半圆轨道运动，当它运动到点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到点，已知、、在同一直线上，且，电子的电荷量为，电子质量可忽略不计，则该正离子吸收的电子个数为
A. B. C. D.
2.（6分）如图所示，一金属铜球用绝缘细线挂于点，将铜球拉离平衡位置并释放，铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，若不计空气阻力，则
A. 铜球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B. 在进入和离开磁场时，铜球中均有涡流产生
C. 铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大
D. 铜球最终将静止在竖直方向的最低点
3.（6分）年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是
A. 磁针的磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动
B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
4.（6分）如图所示，金属圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针（俯视）匀速转动．下列说法正确的是（ ）
A. 圆盘的磁通量不变，电流表指针指向零刻度
B. 若圆盘转动的角速度增大，产生的感应电流减小
C. 若磁场的磁感应强度增大，产生的感应电流增大
D. 若圆盘顺时针（俯视）匀速转动，电流从导线流入电流表
5.（6分）如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管和塑料管竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块
A. 在和中都做自由落体运动 B. 在两个下落过程中的机械能都守恒
C. 在中的下落时间比在中的长 D. 落至底部时在中的速度比在中的大
6.（6分）如图所示，光滑形足够长导轨倾斜放置，导轨平面与水平面成角，导体棒平行于导轨底边放置在导轨上，整体置于竖直向上的匀强磁场中，当棒沿导轨方向的速度为时，棒中产生的电动势大小为
A. B. C. D.
7.（6分）如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈．下列说法正确的是（ ）
A. S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭
B. S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C. S闭合足够长时间后，A、B亮度相同
D. S闭合足够长时间后再断开时，A立即熄灭，而B逐渐熄灭
8.（6分）如图所示，在长直导线通电后，小磁针静止在图示位置，则直导线中的电流方向和点的磁场方向分别为
A. 垂直纸面向里，向上 B. 垂直纸面向里，向下
C. 垂直纸面向外，向上 D. 垂直纸面向外，向下
9.（6分）如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一用轻质弹簧悬挂的条形磁铁。现将磁铁托起到弹簧处于原长时放开，磁铁将沿竖直方向上下振动。若磁铁在振动过程中始终没有接触桌面，则有
A. 磁铁上下振动时，金属圆环中将产生方向始终不变的感应电流
B. 当磁铁运动到最低点时，圆环中产生的感应电流最大
C. 在磁铁向下运动的过程中，圆环对桌面的压力大于圆环的重力
D. 当磁铁静止不动后，磁铁减少的重力势能全部转化为圆环中产生的电能
10.（6分）一个半径为、质量为、电阻为的金属圆环，用一根长为的绝缘细绳悬挂于点，离点下方处有一宽度为，垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点等高位置处由静止释放细绳张直，忽略空气阻力，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是
A. B. C. D.
二 、多选题（本大题共5小题，共30分）
11.（6分）回旋加速器的核心部分是两个形金属盒，两盒相距很近，分别和交变电源相连接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，某一带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，当达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．现要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是
A. 增大交流电的电压 B. 增大匀强磁场的磁感应强度
C. 增大交流电的频率 D. 增大形金属盒的半径
12.（6分）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有
A. 增加线圈的匝数 B. 提高交流电源的频率
C. 将金属杯换为瓷杯 D. 取走线圈中的铁芯
13.（6分）涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是
A. 涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B. 涡流的频率等于通入线圈的周期性变化电流的频率
C. 通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D. 待测工件可以是塑料或橡胶制品
14.（6分）关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是
A. 超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流
B. 利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器铁芯中的涡流
C. 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相同
D. 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安培力的作用，这就是电磁驱动
15.（6分）法拉第磁生电这一划时代的伟大发现，推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代。如今，生产和生活中大量电器设备都应用了电磁感应原理。下列电器设备中，没有应用电磁感应的是
A. 蓄电池组 B. 发电机 C. 录音机 D. 变压器
三 、计算题（本大题共2小题，共24分）
16.（12分）如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管，在弧形轨道上方高为的地方无初速度释放一磁铁可视为质点，下滑至水平轨道时恰好沿螺线管的中心轴运动。设，的质量分别为、，若最终、的速度分别为、。
将向哪个方向运动？
求全过程中整个电路所消耗的电能。
17.（12分）电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度．电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为，一质量为的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动，铝条相对磁铁运动相同．磁铁端面是边长为的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为，铝条的高度大于，电阻率为，为研究问题方便铝条只考虑与磁场正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁场进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为
求铝条中与磁铁正对部分的电流；
若两铝条的宽度均为，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度的表达式；
在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度的铝条，磁铁仍以速度进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动的加速度和速度如何变化．
答案和解析
1.【答案】D;
【解析】
该题主要是考查了洛伦兹力提供向心力的公式，该题的突破口是吸附电子的前后轨迹半径的寻找。
根据题干中的信息，找出在虚线两侧运动时的半径，利用洛伦兹力提供向心力列式，即可解答正离子吸收的电子的个数。
由到的过程，轨迹半径为：…①
此过程洛伦兹力提供向心力，有：…②
在附近吸收个电子，因电子的质量不计，所以正离子的速度不变，电量变为，有到的过程中，轨迹半径为：…③
洛伦兹力提供向心力，有：…④
联立①②③④得：
选项正确，错误
故选。
2.【答案】B;
【解析】
当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生涡流．整个铜球在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒。
本题为楞次定律的应用和能量守恒相合，注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化。
解：铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，根据能量守恒知铜球的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；
B.当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；
C.整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒，离平衡位置越近速度越大，故C错误；
D.在铜球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化一直是最大值，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误。
故选B。
3.【答案】B;
【解析】铜不是铁磁质，不会被磁针磁化，磁针转动的原因在于圆盘与磁针存在相对运动，使圆盘切割磁感线，产生了涡流，而涡流的磁场导致磁针转动，故错误，正确；
C.在圆盘转动的过程中，圆盘位置和面积均未变，根据磁针周围磁感线的分布情况可知磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量未变，故错误；
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动，但铜离子也会随圆盘一起运动，二者产生的等效电流为大小相同、方向相反，即可认为圆盘整体不产生电流，故错误。
故选：。
4.【答案】C;
【解析】解：${ A}{ C}{ A}{ B}{ C}{ D }{ a}{ D }{ C}$．
5.【答案】C;
【解析】解：、当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A错误；
B、由选项分析可知，在铜管的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故B错误；
C、在铜管中小磁块受到安培阻力，则在中的下落时间比在中的长，故C正确；
D、根据动能定理可知，因安培阻力，导致产生热能，则至底部时在中的速度比在中的小，故D错误．
故选：．
当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，对于塑料管没有任何阻碍，从而即可求解．
考查安培力产生原因，注意感应电流产生条件，理解涡流的概念．
6.【答案】D;
【解析】解：由图知，导体棒的速度方向与磁场方向的夹角为，有效的切割速度，则感应电动势为
故选：
导体棒沿导轨下滑时，斜着切割磁感线，速度方向与磁场方向的夹角为，根据感应电动势公式，是有效的切割速度，进行求解即可．
本题要理解感应电动势公式中，是有效的切割速度，即垂直于磁感线的分速度．
7.【答案】A;
【解析】解：A、B、C、S闭合瞬间，有于L的自感作用相当于断路，所以两灯同时亮；稳定后，自感消失，A被短路，B更亮，A正确，BC错误；
D、当电路稳定后，断开开关，电感线圈与灯泡A组成闭合回路，因此B灯泡会立马熄灭，而A灯泡则逐渐熄灭，故D错误．
故选：A
8.【答案】B;
【解析】解：由题意可知，小磁针极指向即为磁场方向，
根据右手螺旋定则可知，通电导线电流方向垂直纸面向里，
那么通电直导线右侧的点的磁场方向向下，故ACD错误，B正确。
故选：。
根据小磁针静止时，极的指向，即为磁场方向，再利用右手螺旋定则，判断出直导线电流在导线处的磁场方向，从而即可求解．
此题主要考查了电流的形成、右手螺旋定则等基础知识，注意区分右手定则与此定则．
9.【答案】C;
【解析】解：、当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，磁铁向上运动的过程中闭合导体环内的磁通量减小，根据楞次定律可知磁铁上下振动时，金属圆环中将产生方向始终不断变化的感应电流。故A错误；
B、当磁铁运动到最低点时，环内的磁通量不变，根据感应电流的条件可知，圆环中不产生的感应电流。故B错误；
C、根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，因此线圈做出的反应是面积有收缩的趋势，同时将远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力增大，故C正确；
D、磁铁上下运动的过程中磁铁的重力势能、动能、弹簧的弹性势能都不断变化，同时圆环中产生的电能；所以磁铁静止不动后，磁铁减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能与圆环中产生的电能。故D错误，
故选：。
解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用。在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化。如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等。
本题巧妙的考查了楞次定律的应用，只要记住“增反减同”这一规律，此类题目难度不大。
10.【答案】C;
【解析】解：当环在磁场下方摆动，不再进入磁场时，摆动稳定，
金属环中产的焦耳热等于环减少的机械能，
由能量守恒定律得：，故C正确；
故选：。
金属环穿过磁场的过程中，产生感应电流，金属环中产生焦耳热，环的机械能减少，当金属环在磁场下方，不再进入磁场时，环的机械能不变，环稳定摆动，由能量守恒定律可以求出产生的焦耳热．
环穿过磁场时机械能转化为加热热，环减少的机械能就等于环中产生的焦耳热．
11.【答案】BD;
【解析】【试题解析】
解：
交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。由，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和形盒半径决定，与加速电压无关。故正确，错误。
故选：。
根据回旋加速器的原理，加速粒子获得的最大动能由磁感应强度和形盒半径决定，与加速电压无关。此题主要考查了回旋加速器的原理。利用洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力是关键。
12.【答案】AB;
【解析】解：、由题意可知，本题中是涡流现象的应用；
即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流；从而进行加热的，则由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以提高发热功率；则可以缩短加热时间；故AB正确；
C、将杯子换作瓷杯不会产生涡流；则无法加热水；故C错误；
D、取走铁芯磁场减弱，则加热时间变长；故D错误；
故选：。
由题意可知电器的工作原理，则根据原理进行分析可得出缩短加热时间的方法。
该题考查涡流的应用，要注意明确涡流现象其实就是电磁感应的，由法拉第电磁感应定律可知涡流现象的强弱。
13.【答案】ABC;
【解析】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的周期性变化电流的频率，故正确；因为通入线圈的电流是周期性变化的，故在工件中引起的感应电流也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故错误。
14.【答案】BD;
【解析】A.超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服，是为了防止高电压对工人产生伤害，属于静电的防止，与涡流无关，故错误；
B.当变压器线圈中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流的损失，属于涡流的防止，故正确；
C.当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动，这就是电磁阻力，故错误；
D.如果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安培力的作用，从而使导体运动起来，这就是电磁驱动，故正确。
故选：。
明确电磁阻尼的性质和应用，知道电磁阻尼实质上就是电磁感应现象；电磁阻尼的原理是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功，从而阻碍了导体的运动。
此题主要考查电磁阻尼的性质，要注意明确电磁阻尼的原理为电磁感应现象，同时知道磁电式仪表的原理。
15.【答案】ACD;
【解析】解：、蓄电池组是将化学能转化为电能的装置，与磁场无关，故A错误；
B、发电机是将机械能转化为电能的装置，是闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电流，故B正确；
C、录音机是将电信号通过磁头转变为磁信号存储声音，再将磁信号通过磁头感应成电信号还原成声音信号，故C正确；
D、变压器工作原理是互感现象，是电磁感应，故D正确；
本题选没有应用电磁感应的，
故选：。
电磁感应现象是指放在变化磁场中的导体，会产生电动势；或者闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流的现象；
本题关键明确常见电路设备的工作原理，明确电磁感应现象的实质是通过磁场感应出电流的现象，基础题。
16.【答案】解：（1）磁铁B向右运动时，螺线管A中产生感应电流，由楞次定律知，A向右运动。
（2）全过程中，磁铁B减少的重力势能转化为A、B的动能和整个电路中的电能，所以：
，
则。
答：（1）A将向右运动；
（2）全过程中整个电路所消耗的电能为（）。;
【解析】
根据楞次定律可以判断的运动方向，根据能量守恒可以求解整个电路中所消耗的电能。
此题主要考查楞次定律和能量守恒定律得的应用，需要注意列能量守恒时，不要遗漏的动能。
17.【答案】解：磁铁在铝条间运动时，两根铝条受到的安培力大小为：
…①
磁铁受到沿斜面向上的作用力，其大小有：
…②
磁铁匀速运动时受力平衡，则有：
…③
联立①②③式可得：
…④
磁铁匀速穿过铝条间时，在铝条中产生的感应电动势为，则有：
…⑤
铝条与磁铁正对部分的电阻为，由电阻定律有：
…⑥
由欧姆定律有：
…⑦
联立④⑤⑥⑦式可得：
…⑧
磁铁以速度进入铝条间，恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用力，联立①②⑤⑥⑦式可得：
…⑨
当铝条的宽度时，磁铁以速度进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为，有：
可见，，磁铁受到的合力方向沿斜面向上，获得与运动方向相反的加速度，磁铁将减速下滑，此时加速度最大，之后，随着运动速度减小，也随着减小，磁铁所受的合力也减小，由于磁铁加速度与所受的合力成正比，则磁铁的加速度逐渐减小．
综上所述，磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到时，磁铁重新达到平衡状态，将再次以较小的速度匀速下滑．
答：铝条中与磁铁正对部分的电流是；
两铝条的宽度均为，磁铁匀速穿过铝条间时速度的表达式是；
磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到时，磁铁重新达到平衡状态，将再次以较小的速度匀速下滑．;
【解析】
磁铁在铝条间运动时，根据安培力公式求出两根铝条受到的安培力大小．磁铁匀速运动，受力平衡，由平衡条件求解铝条中与磁铁正对部分的电流
根据法拉第电磁感应定律求出铝条中产生的感应电动势，根据电阻定律得到铝条与磁铁正对部分的电阻，结合欧姆定律列式，可求解速度的表达式．
磁铁以速度进入铝条间恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用力由上题结果得到与、等量的关系．再分析当两铝条的宽度变为时，受到的作用力变化，由牛顿第二定律分析铝条的运动情况，从而得到加速度和速度的变化情况．
该题首先要认真读题，搞清问题的情景，抓住磁铁运动、铝条不动与磁铁不动、铝条运动的效果相同，建立起物理模型，运用电磁感应的规律得到安培力与速度的关系式．