23涡流、电磁阻尼和电磁驱动

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动如图所示，磁电式电流表的线圈常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，铝框的两端装有转轴，转轴的两边各有一个螺旋弹簧（绕制方向相反），关于磁电式电流表下列说法正确的是（）线圈通电后，由于螺旋弹簧的弹力作用，可以使指针尽快稳定下来线圈通电后，由于铝框中的电磁阻尼作用，可以使指针尽快稳定下来线圈骨架换成塑料，通电后也可以使指针尽快稳定下来在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用【答案】B【详解】AB.常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，利用了铝框的电磁阻尼作用，故A错误，B正确；塑料做骨架因不能导电则达不到电磁阻尼的作用，故C错误；在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，是接通回路能产生铝框中的电磁阻尼作用，而不能增强，故D错误；故选B。如图所示，下列现象中利用了涡流的是（）A.接高翁交溢电部B.C.D.A.接高翁交溢电部B.C.D.【答案】A【详解】利用涡流冶炼金属，A正确；是电磁阻尼，B错误；是电磁驱动，C错误；是防止涡流产生热量，D错误。故选A。下列说法中正确的有（）灵敏电流表在运输时总要把两接线柱用导体连接起来，是利用了电磁驱动线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流和感应电动势安培提出了分子电流假说，奥斯特揭示了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象用电磁炉加热时，要特别注意安全，应选用塑料或瓷器做成的容器【答案】C【详解】灵敏电流表在运输时总要把两接线柱用导体连接起来，是利用了电磁阻尼，A错误；线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流有感应电动势，B错误；安培提出了分子电流假说，奥斯特揭示了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，C正确；用电磁炉加热时，要特别注意安全，应选用金属容器，才能产生涡流加热食物，D错误。故选C。下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（）图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快图乙是真空冶炼炉，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也会增大。.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【答案】D【详解】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，线圈比磁铁转得慢，A错误；图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；C.根据E=—mv2k2V2qvB=m一r解得q2B2r2k2m丙是回旋加速器的示意图，粒子获得的最大动能与电压无关，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大，C错误；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，D正确。故选D。在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于（）平面abcdB.平面abfeC.平面abghD.平面aehd【答案】D【详解】磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于平面aehd，故选D。6.下列四幅演示实验图中，实验现象能正确表述实验结论的是（）甲乙丙丁图甲用磁铁靠近轻质闭合铝环A，A会靠近磁铁图乙断开开关S，触点C不立即断开图丙闭合开关S时，电流表有示数，断开开关S时，电流表没有示数图丁铜盘靠惯性转动，手持磁铁靠近铜盘，铜盘转动加快【答案】B【详解】图甲用磁铁靠近轻质铝环A，由于A环中发生电磁感应，根据楞次定律可知，A将远离磁铁，故A错误；图乙断开开关S，由于B线圈中发生电磁感应现象阻碍电流的减小，因此线圈仍有磁性，触电C不立即断开，故B正确；图丙闭合开关S和断开开关S时均会发生电磁感应，因此电流表均有示数，故C错误；当转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍。因此铜盘将转慢，故D错误。故选B。有一种手持金属探测器实物及其结构原理图可简化为图所示。探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈（外环）可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属物发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）。随着发射线圈产生的磁场方向反复变化，它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是（）A.A.金属物产生的感应磁场的方向竖直向下金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向【答案】C【详解】由题知探测器发射线圈发出的磁场竖直向下且增强，根据楞次定律可确定金属物中感应电流产生的磁场方向应竖直向上，用安培定则可判断金属物中的感应电流的方向，从上往下看是沿逆时针方向，故AB错误；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，故C正确；如果金属中发出向上逐渐增加的磁场，根据楞次定律及安培定则可判断接收线圈感应电流从上向下看为顺时针方向，故D错误。故选C。如图所示，四根等长的铝管和铁块（其中C中铝管不闭合，其他两根铝管和铁管均闭合）竖直放置在同一竖直平面内，分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放，忽略空气阻力，A.tA>tB=tC=tD则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是（C.tC>tA=tB=tDB.tA.tA>tB=tC=tDC.tC>tA=tB=tD【答案】A【详解】A中闭合铝管不会被磁铁磁化，但当磁铁穿过铝管的过程中，铝管可看成很多圈水平放置的铝圈，据楞次定律知，铝圈将发生电磁感应现象，阻碍磁铁的相对运动；因C中铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象，磁铁做自由落体运动；铁块在B中铝管和D中铁管中均做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足tA>tC=tB=tD故选A。如图所示为实验室所用的某种灵敏天平，安装在天平臂一端（图中的右端）的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间，该装置有利于振动的天平臂迅速平静下来，现因物体放置在秤上引起天平臂的摆动带动金属片上下运动，则以下说法正确的是（）当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量没有发生变化，因此金属片中没有感应电流当金属片上下运动时，金属片中会产生逆时针方向的涡流当金属片向上运动时，金属片受到向下的磁场力由于金属片在上下运动，受到的磁场力总是阻碍金属片的运动，使其机械能转化为内能，导致物体质量测量值偏小【答案】C【详解】当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量发生变化，因此金属片中产生感应电流，A错误；当金属片上下运动时，金属片中会产生方向变化的涡流，涡流的方向与金属片的运动方向有关，B错误；当金属片向上运动时，根据“来拒去留”原则，金属片受到向下的磁场力，C正确；当天平静止时，磁场力消失，不会导致物体质量测量值偏小，D错误。故选C。人造卫星绕地球运行时轨道各处的地磁场强弱有微小差异。由于地磁场的影响，下列关于金属

外壳的人造地球卫星运行时不正确的说法是（）卫星外壳中有微弱的感应电流卫星运行的轨道半径会越来越小卫星的机械能会越来越小卫星运行速度会越来越小【答案】D【详解】人造卫星围绕地球运动时在金属外壳组成的小部分回路中磁通量变化形成了感应电流及涡流，实现机械能转化为电能，A正确，不符合题意；BC.因产生感应电流而发热会使机械能减小，运动速度变小做向心运动，后又因重力做正功，速度变大，直到又达到稳定运行状态，半径变小，BC正确，不符合题意；D.因产生感应电流而发热会使机械能减小，运动速度变小做向心运动，后又因重力做正功，速度变大，D错误，符合题意。故选D。健身车的磁控阻力原理如图所示，在铜质飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触）人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离。则（）金属飞轮控制拉杆磁铁金属飞轮飞轮受到阻力大小与其材料密度有关飞轮受到阻力大小与其材料电阻率无关飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越小磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越大【答案】D【详解】AB.轮在磁场中做切割磁感线的运动，所以会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的飞轮产生阻力，以阻碍飞轮与磁场的相对运动，所以飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，而安培力的大小与其材料的电阻率有关，与其密度无关，AB错误；磁铁越靠近飞轮，飞轮处的磁感应强度越强，所以在飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮上产生的感应电动势越大，感应电流越大，安培力越大，飞轮受到的阻力越大，C错误；磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮的转速越大，则飞轮上产生的感应电动势越大，感应电流越大，安培力越大，飞轮受到的阻力越大，D正确。故选D。随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注。无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可'接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（）无线充电技术与变压器的工作原理相同为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电当受电线圈没有对准供电线圈（二者没有完全重合）时，将不能进行无线充电【答案】A【详解】无线充电技术就是通过电磁感应原理，当穿过受电线圈的磁通量发生变化时，受电线圈会产生感应电动势，有了感应电流，对蓄电池进行充电，与变压器的工作原理相同，A正确；如果在车底加装一个金属护板，金属护板会产生涡流，损耗能量，同时屏蔽磁场，使受电线圈无法产生感应电流，B错误；供电线圈只有接到交流电源上，能产生变化的磁场，从而使受电线圈产生感应电流给蓄电池充电，C错误；当受电线圈没有对准供电线圈（二者没有完全重合）时，只要穿过受电线圈的磁通量发生变化，就能产生电磁感应，给蓄电池充电，D错误。故选A。如图甲所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO轴转动，不计摩擦；如图乙所示，闭合金属环从曲面上人高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，不计摩擦，整个曲面处在垂直纸面的磁场中（图中未画出），下列说法正确的是（）甲乙图甲中当逆时针转动蹄形磁铁时，磁铁的磁极未知，故线圈转动方向未知图甲中当蹄形磁铁不动时，转动闭合线圈，由于不计摩擦，线圈将匀速转动图乙中若磁场为非匀强磁场，因圆环面积不变，可知圆环磁通量不变，故圆环机械能守恒，滚上的高度仍为h图乙中若磁场为非匀强磁场，圆环滚下过程中，圆环内有感应电流【答案】D【详解】当逆时针转动蹄形磁铁时，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量变化，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故A错误；当蹄形磁铁不动时，转动闭合线圈，切割磁感线，产生感应电流，根据楞次定律可知，安培力阻碍线圈的转动，则线圈做减速转动，故B错误；CD.若是非匀强磁场，闭合小环中滚动过程中，磁通量变化，由于电磁感应产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度减小，故D正确，C错误。故选D。电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确的是（）电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗【答案】B【详解】直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，A错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，B正确；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，D错误。故选B。1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一个铜圆盘水平放置，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以圆盘中心的竖直线为转轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（）圆盘被磁针的磁场磁化后带有了磁性，没有产生感应电流磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量没有发生变化，圆盘内没有产生感应电流圆盘中电荷随圆盘一起运动形成了电流，这个电流产生的磁场导致磁针转动D•圆盘转动过程中，在圆盘内产生了感应电流，这个电流产生的磁场导致磁针转动【答案】D【详解】圆盘在径向的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动故选D。如图所示，竖直平面内过。点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线连接悬挂于。点，将导体圆环拉到图示1位置静止释放，圆环绕。点摆动，则（）xx点摆动，则（）xxx*x!*ciXKXX;*导体环从i运动到力位置的过程中，有顺时针方向电流导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向导体环在b位置和c位置速度大小相等导体环向右最多能摆到与1位置等高的位置【答案】B【详解】导体环从1运动到b位置的过程中，磁通量不变，没有感应电流，A错误；导体环从b运动到c位置的过程中，垂直纸面向里的磁场对应的磁通量在减小，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，垂直纸面向外的磁场对应的磁通量在增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，所以电流总是顺时针方向。B正确；CD.导体环在b位置和c位置速度大小不相等，该过程重力不做功，但是发生电磁感应，动能转化为电能，速度减小。也因此，导体环不能摆到与1位置等高的位置。CD错误。故选B。涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是（）图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁铁总有排斥作用图乙中，竖直放置的蹄形磁铁转动后，同轴的闭合线圈会同向转动，这属于电磁阻尼现象图乙中，蹄形磁铁匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速【答案】A【详解】AB.图甲中，磁铁振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，涡流对磁铁运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；CD.图乙中，蹄形磁铁逆时针转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈也逆时针转动，这是电磁驱动；闭合线圈的转速一定小于蹄形磁铁的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故CD错误；故选A。18.如图所示，下列生产生活现象中，属于涡流的是（）图甚图b图c图da图用电磁炉烹制菜肴b图变压器工作时，绕制线圈的铁芯中会发热c图过安检时用金属探测器探测人身是否携带金属物品d图工人穿上金属丝织成的衣服进行高压带电作业【答案】ABC【详解】电磁炉是利用电磁感应原理产生涡流，将电能最终转化成内能，故A正确；变压器的铁芯中会发热是因为线圈在铁芯中产生涡流而发热的，通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了防止在铁芯中产生过大涡流