PAGE5-渦流、電磁阻尼和電磁驅動(建議用時：40分鐘)【A組基礎鞏固】1．下列應用哪些與渦流無關()A．高頻感應冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電能表D．閉合線圈在勻強磁場中轉動，切割磁感線產生的電流解析：選D.高頻感應冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，爐內的金屬中產生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針搖擺時，鋁框骨架中產生渦流；家用電表(轉盤式)的轉盤中有渦流產生；閉合線圈在磁場中轉動產生的感應電流，不同于渦流，D與渦流無關．2．(多選)機場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品．安檢門中接有線圈，線圈中通以交變電流，關于其工作原理，下列說法正確的是()A．人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化，在線圈中產生感應電流B．人體在通有交變電流的線圈產生的磁場中運動，產生感應電動勢并在金屬物品中產生感應電流C．線圈產生的交變磁場會在金屬物品中產生交變的感應電流D．金屬物品中感應電流產生的交變磁場會在線圈中產生感應電流解析：選CD.地磁場很弱，即使金屬物品被磁化，磁性也很弱，作為導體的人體電阻很大，且一般不會與金屬物品構成回路，選項A、B錯誤；安檢門利用渦流探測金屬物品的工作原理是線圈中的交變電流產生交變磁場，使金屬物品中產生渦流，選項C正確；該渦流產生的磁場又會在線圈中產生感應電流，而線圈中交變電流的改變可以被檢測，選項D正確．3．(多選)如圖所示，閉合金屬環從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側上升．設金屬環的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則()A．若是勻強磁場，金屬環滾上的高度小于hB．若是勻強磁場，金屬環滾上的高度等于hC．若是非勻強磁場，金屬環滾上的高度等于hD．若是非勻強磁場，金屬環滾上的高度小于h解析：選BD.若磁場為勻強磁場，穿過環的磁通量不變，不產生感應電流，即無機械能轉化為電能，機械能守恒，故選項A錯誤，選項B正確；若磁場為非勻強磁場，環內要產生電能，機械能削減，故選項C錯誤，選項D正確．4.如圖所示，一個銅質圓環，無初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ，若圓環下落時其軸線與磁鐵懸線重合，圓環面始終水平．位置Ⅰ與位置Ⅱ的高度差為h，則運動時間()A．等于eq\r(\f(2h,g))B．大于eq\r(\f(2h,g))C．小于eq\r(\f(2h,g))D．無法判定解析：選B.由于電磁阻尼作用，阻礙銅質圓環的下落，所以下落時間大于eq\r(\f(2h,g))，故B項正確．5．如圖所示，使一個銅盤繞其豎直的軸OO′轉動，且假設摩擦等阻力不計，轉動是勻速的．現把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則()A．銅盤轉動將變慢B．銅盤轉動將變快C．銅盤仍以原來的轉速轉動D．銅盤轉動速度是否改變，要依據磁鐵的上、下兩端的極性來確定解析：選A.當一個蹄形磁鐵移近銅盤時，銅盤轉動切割磁感線，產生感應電流，由楞次定律可知感應電流所受的安培力阻礙其相對運動，所以銅盤轉動將變慢．本題也可以從能量守恒的角度去分析，因為銅盤轉動切割磁感線，產生感應電流，銅盤的機械能不斷轉化成電能，銅盤轉動會漸漸變慢．選項A正確．6．電磁爐熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強勁，平安牢靠．如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()A．當恒定電流通過線圈時，會產生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加溝通電后，在鍋底產生渦流，進而發熱工作C．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要緣由是這些材料的導熱性能較差D．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用解析：選B.電磁爐就是采納的渦流感應加熱原理，其內部電子線路板組成部分產生交變磁場．當把鐵質鍋具底部放置在爐面時，鍋具底部金屬部分產生渦流，使鍋具鐵分子高速無規則運動，分子相互碰撞、摩擦而產生熱量，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的，故A錯誤，B正確；電磁爐工作時須要在鍋底產生感應電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導體，不能產生感應電流，C錯誤；通電線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產生感應電流，利用電流的熱效應起到加熱作用，D錯誤．7．如圖所示，條形磁鐵從高h處自由下落，中途穿過一個固定的空心線圈．開關S斷開，條形磁鐵至落地用時t1，落地時速度為v1；S閉合，條形磁鐵至落地用時t2，落地時速度為v2，則它們的大小關系正確的是()A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2 D．t1<t2，v1>v2解析：選D.開關S斷開時，線圈中無感應電流，對條形磁鐵無阻礙作用，條形磁鐵自由下落，故a＝g；當開關S閉合時，線圈中有感應電流，對條形磁鐵有阻礙作用，故a<g，所以t1<t2，v1>v2，選項D正確．【B組素養提升】8．(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中()A．磁鐵做勻速直線運動B．磁鐵做減速運動C．小車向右做加速運動D．小車先加速后減速解析：選BC.本題為電磁驅動，可由楞次定律推斷作用力的方向，再由牛頓其次定律推斷運動狀況．磁鐵水平穿入螺線管時，管中將產生感應電流，由楞次定律的擴展含義知產生的相互作用力阻礙磁鐵的運動．同理，磁鐵穿出時，由楞次定律的擴展含義知產生的相互作用力阻礙磁鐵的運動，故整個過程中，磁鐵做減速運動，選項B是正確的．而對于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右的，這個安培力使小車向右運動，且始終做加速運動，C正確．9．(多選)如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是()A．2是磁鐵，在1中產生渦流B．1是磁鐵，在2中產生渦流C．該裝置的作用是使指針能夠轉動D．該裝置的作用是使指針能很快地穩定解析：選AD.這是渦流的典型應用之一．當指針搖擺時，1隨之轉動，2是磁鐵，那么在1中產生渦流，2對1的安培力將阻礙1的轉動．不管1向哪個方向轉動，2對1的效果總起到阻尼作用，所以它能使指針很快地穩定下來．10．(多選)(2024·河南駐馬店聯考)低頻電渦流傳感器可用來測量自動化生產線上金屬板的厚度．如圖所示，在線圈L1中通以低頻交變電流，它四周會產生交變磁場，其正下方有一個與電表連接的線圈L2，金屬板置于L1、L2之間．線圈L1產生的改變磁場透過金屬板，L2中會產生感應電流．由于金屬板厚度不同，汲取電磁能量強弱不同，導致L2中感應電流的強弱不同．則()A．金屬板汲取電磁能量，是由于穿過金屬板的磁場發生改變，板中產生渦流B．金屬板越厚，渦流越弱C．L2中產生的是直流電D．L2中產生的是與L1中同頻率的交變電流解析：選AD.線圈L1產生的改變磁場使金屬板產生渦流，所以A正確；金屬板越厚，在改變的磁場作用下產生渦流越強，即B錯誤；線圈L1產生的是改變磁場，所以L2中產生的是與L1中同頻率的溝通電，故C錯誤，D正確．11．(多選)(2024·江蘇石莊高級中學期末)渦流檢測是工業上無損檢測的方法之一．如圖所示，線圈中通以肯定頻率的正弦溝通電，靠近待測工件時，工件內會產生渦流，同時線圈中的電流受渦流影響也會發生改變．下列說法中正確的是()A．渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的改變B．渦流的頻率等于通入線圈的溝通電頻率C．通電線圈和待測工件間存在周期性改變的作用力D．待測工件可以是塑料或橡膠制品解析：選ABC.依據楞次定律得知：感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的改變，故渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的改變，故A正確；感應電流的頻率與原電流的頻率是相同的，渦流的頻率等于通入線圈的溝通電頻率，故B正確；因為線圈溝通電是周期改變的，故在工件中引起的溝通電也是周期性改變的，可知通電線圈和待測工件間存在周期性改變的作用力，故C正確；電磁感應只能發生在金屬物體上，故待測工件只能是金屬制品，故D錯誤．12．將一個閉合金屬環用絕緣絲線懸于O點，如圖所示，虛線左邊有垂直于紙面對外的勻強磁場，而右邊沒有磁場，將金屬環拉至圖示位置釋放后()A．金屬環的搖擺不會停下來，始終做等幅搖擺B．金屬環的搖擺幅度越來越小，小到某一數值后做等幅搖擺C．金屬環的搖擺最終會停下來D．金屬環最終停止在初始釋放位置解析：選C.當金屬環進入或離開磁場區域時磁通量發生改變，會產生感應電流，從而阻礙金屬環運動，即機械能通過安培力做負功轉化為內能，所以環最終靜止，故A、B、D錯誤，C正確．13．(多選)如圖所示，通有恒定電流的螺線管豎直放置，一銅環R沿螺線管的軸線加速下落，在下落過程中，環面始終保持水平．銅環先后經過軸上1、2、3位置時的加速度分別為a1、a2、a3，位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距，則()A．a1＜a2＝g B．a3＜a1＜gC．a1＝a3＜a2 D．a3＜a1＜a2解析：選ABD.圓環落入螺線管及從螺線管飛出時，環中感應電流所受安培力向上，故a1＜g，a3＜g，但經過3時速度較大，eq\f(ΔΦ,Δt)較大，所受安培力較大，故a3＜a1＜g.圓環經過位置2時，磁通量不變，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正確．14．如圖所示，光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長的金屬桿，桿上掛有一光滑螺線管A.在弧形軌道上高為h的地方，無初速度釋放一磁鐵B(可視為質點)，B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動，設A、B的質量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB.(1)螺線管A將向哪個方向運動？(2)求全過程中整個電路所消耗的電能．解析：(1)磁鐵B向右運動時，螺線管中產生感應電流，感應電流產生電磁驅動作用，使得螺線管A向右運動．(2)全過程中，磁鐵削