2024年高二物理寒假提升（人教版）第16天 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（原卷版）

第16天涡流、电磁阻尼和电磁驱动（预习篇）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用涡流的原理及应用电磁阻尼和电磁驱动的原理电磁阻尼和电磁驱动的防止与应用一、涡流1．涡流：当线圈中的电流随变化时，线圈附近的任何导体中都会产生，用图表示这样的感应电流，就像水中的，所以把它叫作，简称．2．涡流大小的决定因素：变化越快(eq\f(ΔB,Δt)越大)，导体的横截面积S越，导体材料的越小，形成的就越大．二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到，安培力的方向总是导体的运动，这种现象称为．三、电磁驱动若磁场相对于转动，在导体中会产生，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为．1．工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图如图所示，其原理是将线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息，关于以上应用实例理解正确的是（）A．线圈所连接的电源可以是直流电源B．线圈所连接的电源应该是交流电源C．能被探测的物件可以是非导电材料D．工业涡流探伤技术运用了自感原理2．电磁炉是目前家庭常用的炊具，由线圈盘、陶瓷面板等部件组成，如下图所示。下列说法正确的是（）

A．电磁炉是陶瓷面板发热来加热食物的B．电磁炉可以用陶瓷材料的锅来加热食物C．锅底越是靠近陶瓷面板，锅的加热效果就越好D．电磁炉加热食物时线圈盘中通有恒定电流3．如图所示，高考考生入场时监考老师要用金属探测器进行安检。这种手持金属探测器工作时，探测器内部的线圈通有正弦交流电，产生变化的磁场。当探测器靠近金属物体时，会引起探测器内线圈中的电流异常变化，报警器就会发出警报，则该探测器工作时（）A．利用的是静电感应现象 B．利用的是磁场对金属的吸引作用C．能准确区分金属种类 D．靠近金属，金属中会产生涡流4．(多选)电磁技术在生活中的应用非常广泛：图甲是霍尔元件，当通以如图所示的电流I和磁场B时，即可在M、N两极处产生电压，电压的大小可以用来检测磁场的变化；图乙是冶炼合金钢的真空冶炼炉的示意图。则下列说法正确的是（

）

A．图甲中，若霍尔元件的载流子为负离子，则N点的电势高于M点B．图甲中，若霍尔元件的载流子为负离子，则M点的电势高于N点C．图乙中，当真空冶炼炉的线圈中通高频交流电时，线圈电阻产生焦耳热，从而炼化金属D．图乙中，当真空冶炼炉的线圈中通高频交流电时，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属5．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。关于安检门的以下说法错误的是（）A．安检门不能检查出毒贩携带的毒品B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀C．安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门能正常工作6．（多选）如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（）A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C．线圈中产生交变电流D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流7．（多选）如图所示，磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（）A．使线圈偏转角度更大 B．使线圈偏转后尽快停下来C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用8．如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点，一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说法正确的是（）A．磁铁始终受到圆环的斥力作用B．圆环中的感应电流方向保持不变C．磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，桌面对圆环的摩擦力方向相反D．磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等9．扫描隧道显微镜可探测样品表面原子尺寸上的形貌。为了有效减弱外界振动对它的扰动，在其圆盘周边沿其径向对称竖直安装若干对紫铜薄板，图示为其中的一个紫铜薄板，利用磁场来衰减其微小振动，按四种方法施加恒定磁场，则对铜板上下及其左右振动的衰减最有效的方法是（）A． B．C． D．10．下列说法中正确的有（）A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B．安培提出了分子电流假说，奥斯特揭示了电流的磁效应，法拉第发现电磁感应现象C．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D．用微波炉，要特别注意安全，应选用塑料或瓷器做成的容器，而电磁炉加热时，应选用金属容器11．如图所示的金属探测器可以检查是否有违规违禁物品。工作时，探测器中的发射线圈通以电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报，下列说法中正确的是（）A．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到B．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报C．探测环中的发射线圈通的是恒定电流D．探测环中的发射线圈通的是交变电流12．动圈式的话筒和动圈式扬声器结构如图所示，扬声器中的锥形纸盆和话筒中的弹性膜片均与金属线圈粘连在一起，线圈处于永磁体的磁场中，则（）A．该扬声器可以当话筒使用B．扬声器根据电磁感应原理工作的C．话筒是根据电流的磁效应工作的D．话筒是将电信号转换成声音信号的传感器13．以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（）A．甲图中当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动B．乙图中金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属C．丙图中电磁炉是利用变化的磁场在金属锅底中产生涡流对食物加热D．丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用14．2021年9月3日在北京，香港两地神舟十二号乘组与近300名香港科技工作者、教师和大中学生展开一场别开生面的天地连线互动。天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：在铜质轮子的外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是（

）A．轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关B．若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果C．轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力D．磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小15．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16．(多选)科技的发展使得电能的无线传输成为可能，下图是某品牌手机无线充电的原理图，通过对原理图的理解，下列说法正确的是()A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”B.只有将充电座接到交流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电17.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图1所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为________(以图像为准，选填“向上”或“向下”)。(2)下列说法正确的有________。A．金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快B．金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大C．电吉他通过拾音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调节音量的作用D．电吉他通过拾音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同(3)若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图2所示，则对应感应电流的变化为图3中的18．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转；③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转；④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁心发热损失。19.磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图甲是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。如图乙所示，通道尺寸a＝2．0m、b＝0.15m、c＝0.10m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8．0T的匀强磁场，沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝99．6V，海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率ρ＝0.20Ω·m。(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向。(2)船以vs＝5．0m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5．0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd＝8．0m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感。(3)船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－U感计算，海水受到的安培力的80%可以转化为对船的推力。当船以vs＝5．0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。20．电磁阻尼指的是当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动的这种现象，电磁阻尼现象源于电磁感应原理，电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，例如电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等，如图所示是依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置，具有操作简单、无需电能、逃生高度不受限制，下降速度可调、可控等优点，该装置原理可等效为：间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑，磁铁产生磁感应强度B=