高中物理3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动优秀复习练习题

2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课中练

一、电磁感应现象中的感生电场

1. 如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E，如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流。

（1）感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？

（2）上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？

2. 某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是（　　）

A. 沿AB方向磁场在迅速减弱       B. 沿AB方向磁场在迅速增强

C. 沿BA方向磁场恒定不变         D. 沿BA方向磁场在迅速减弱

3. 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，若运动过程中小球的带电荷量不变，那么（    ）

A. 磁场力对小球一直做正功

B. 小球受到的磁场力不断增大

C. 小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动

D. 小球仍做匀速圆周运动

二、涡流

4. 如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？

5. 高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用(　　)

A. 增大交变电流的电压

B. 增大交变电流的频率

C. 增大焊接缝的接触电阻

D. 减小焊接缝的接触电阻

6. 下列哪些措施是为了防止涡流的危害（　　）

A. 电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅

B. 探雷器的线圈中要通变化着的电流

C. 变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成

D. 变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层

三、电磁阻尼和电磁驱动

7. 弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体．将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来．如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁体上下振动时穿过它（如图所示），磁体就会很快停下来，解释这个现象。

8. 扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是

A.  B.

C.  D.

9. 如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q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P和Q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P中的下落时间比在Q中的长    D. 落至底部时在P中的速度比在Q中的大

10. 如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO‘转动，当从上往下看磁铁做逆时针转动后，则【 】

A. 线圈将逆时方向转动，转速与磁铁相同    B. 线圈将逆时方向转动，转速比磁铁小

C. 线圈将逆时方向转动，转速比磁铁大      D. 线圈仍将静止

11. 如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是(　　)

A. 先向左，后向右

B. 先向左、后向右、再向左

C. 一直向右

D. 一直向左

1.【答案】（1）见解析；（2）感生电场对自由电荷的作用

【详解】（1）感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定。

（2）感生电场对自由电荷的作用。

2. A

【详解】感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向沿AB方向减弱，或原磁场方向沿BA方向增强，所以A有可能。

故选A。

3. C

【详解】A.磁场力方向始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，故A错误；

B.小球的速率先减小到零后增大，开始时，，小球速率为零时，，可知小球受到的磁场力不是不断增大的，故B错误；

CD.因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律可判断感生电场方向为顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动，故C正确D错误。

故选C。

4. 【答案】见解析

【详解】有，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。

5. ABC

【详解】当增大交变电流的电压，则线圈中交流电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故B正确；增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的很高，故C正确，D错误．

6. CD

【详解】A．电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，A错误；

B．探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，B错误；

C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，C正确；

D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，D正确。

故选CD。

7. 【答案】见解析

【详解】当磁体穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁体靠近或离开线圈，也就使磁体振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来。

8. A

【详解】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化．在A图中紫铜薄板上下及左右振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，故BCD错误．

9. C

【详解】当小磁块在光滑的铜管P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；由A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；在铜管中小磁块受到安培阻力，则在P中的下落时间比在Q中的长，故C正确；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P中的速度比在Q中的小，故D错误．故选C．

10. B

【详解】当转动磁铁时，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动从上往下看用力使磁铁作逆时针转动时，则导致线圈与磁铁转动方向相同，根据楞次定律可知，感应电流方向始终是adcba，AD错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，B正确C错误．

11. D

【详解】根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．