2023届新高考物理一轮复习强化训练：涡流+电磁阻尼和电磁驱动

2023届新高考物理一轮复习强化训练

涡流电磁阻尼和电磁驱动

一、单项选择题

1、如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅

水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升

高，则通入的电流与水温升高的是（）

A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯

C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯

2、如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管尸和塑料管。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0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.在尸中的下落时间比在0中的长

D.落至底部时在产中的速度比在0中的大

3、如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴00'转动，且假设摩擦等阻

力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则（）

0：

A.铜盘转动将变慢

B.铜盘转动将变快

C.铜盘仍以原来的转速转动

D.铜盘转动速度是否变化，要根据磁铁的上、下两端的极性来决定

4、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（）

j

rM描

头

ST扫

」

出—I

底

盘

紫铜薄板

rmrrttfin"^

,xxxiKw2tl区F3

b<jcXi

A…BCD

5、如图所示，闭合线框/四和瑟cd可分别绕轴线0。转动。当接

有电源的线框劭“绕次/轴逆时针转动时（俯视图），下列关于线框

/颔的转动情况的说法正确的是（）

B\O'C

A.线框）腼也随a6cd逆时针转动，只不过稍微慢了些

B.线框力及力也随勤cd逆时针转动，只不过稍微快了些

C.线框力仇力顺时针转动，只不过稍微慢了些

D.线框45必顺时针转动，只不过稍微快了些

6、电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导

式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一

种高效节能厨具，完全区别于所有传统的有火或无火传导加热厨具。

如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（）

炉面板

——v———通电线圈

通电线圈产生的磁场

A.电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好

B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热

工作

C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用

D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的

导热性能较差

7、如图所示，条形磁铁用细线悬挂在。点，。点正下方固定一个水

平放置的铝线圈。让磁铁在同一竖直面内摆动，在一次完整摆动的过

程中，下列说法正确的是（）

A.线圈内感应电流的方向改变两次

B.线圈对磁铁的作用力为斥力

C.线圈对磁铁的作用力始终是阻力

D.线圈对磁铁的作用力有时是阻力，有时是动力

8、如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由

转动。先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察

到（）

L

商

efcJ

A.从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动

B.从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之逆时针转动

C.无论磁铁向哪个方向转动，铝框都不会转动

D.当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持

匀速转动

二、多项选择题

9、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（）

{^二；铁芯

交流电源＜一

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

10、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交流电的频率

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

11、某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至

于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电

线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两

根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢

管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的

是（）

A.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行

的

B.若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的

C.若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的

D.若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

12、图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的

外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁铁

会对飞轮产生阻碍作用，拉动旋钮拉线可以改变磁铁与飞轮间的距

离。下列说法正确的有（）

甲乙

A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力

B.飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小

C.磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小

D.磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强

13、如图所示，abed是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂

在固定点0,使金属线框在竖直平面内来回摆动穿过水平方向的匀强

磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计,

贝IJ()

A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相

反

B.线框进入磁场区域后，越靠近00,线时速度越大，因而产生的感

应电流也越大

C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小

D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能

三、非选择题

14、如图所示，一狭长的铜片能绕。点在纸面内摆动，有界的磁场其

方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止

摆动。如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数

后才停止摆动，这是为什么？

15、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、6=0.15m、c

=0.10mo工作时，在通道内沿z轴正方向加方=8.0T的匀强磁场，

沿才轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压〃=99.6V,海水

沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率0=0.20Q-mo

(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)船以匕=5.Om/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0

m/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0=8.Om/so求此时两金属板间的感应电动

势〃感。

⑶船行驶时，通道中海水两侧的电压按〃'=〃一〃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K=5.0m/s的速度

匀速前进时，求海水推力的功率。

16、如图所示，在光滑的水平面上有一半径r=10cm、电阻R=1。、

质量m=lkg的金属圆环，以速度v=10m/s向一有界匀强磁场滑去。

匀强磁场方向垂直于纸面向里，B=0.5To从环刚开始进入磁场算起,

到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32J的热量，求:

(1)此时圆环中电流的瞬时功率。

(2)此时圆环运动的加速度。

17、在质量为"=1kg的小车上竖直固定着一个质量加=0.2kg、高

力=0.05m、总电阻兄=100。、〃=100匝的矩形线圈，且小车与线

圈的水平长度/相同。现在线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，

速度为7,=10m/s,随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度8=1.0T

的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图甲所示。已知小车(包

括线圈)运动的速度-随小车的位移x变化的--X图象如图乙所示。

求：

.xxdxx

・欣XXxfix

，，》，＞，＞A,,

1020304050%/ci

乙

(1)小车的水平长度/和磁场的宽度do

(2)当小车的位移x=10cm时，线圈中的电流大小/以及此时小车的

加速度a。

⑶线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量。。

答案与解析

1、C

解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通

入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅

是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高;

涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温。

2、C

解析：小磁块在内壁光滑的塑料管。中，从高处由静止释放做自由落

体运动，机械能守恒；小磁块在内壁光滑的铜管户中，则会产生电磁

阻尼阻碍小磁块的运动，相比0中自由落体运动时间要长，C项正确、

A项错误；由于电磁阻尼产生焦耳热，机械能不守恒，B项错误；由

于机械能有损失，落至底部时在尸中的速度比在0中的小，D项错误。

3、A

解析：当蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流,

由楞次定律可知感应电流所受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘转

动将变慢。本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割

磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会

逐渐变慢，A项正确。

4、A

解析：感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在A图

中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，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；在B图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上

下振动和向右振动无感应电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振

动还是左右振动，都不会产生感应电流；在D图中，只有紫铜薄板左

右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故选项A正确,

B、C、D错误.

5、A

解析：由于线框/力旋转时会使线框力为徵中产生感应电流，根据楞

次定律可知，线框4ap中的感应电流将阻碍abed的相对转动，因此

线框力及力也随abed逆时针转动，只不过稍微慢了些，选项A正确。

6、B

解析：电磁炉通电线圈加直流电，会产生恒定磁场，穿过锅底的磁通

量不会发生变化，不能产生涡流，所以没有加热效果，A错误；电磁

炉的原理是磁场感应涡流加热，即利用交变电流通过线圈产生交变磁

场，所以电磁炉通过线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工

作，B正确；在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，不会影响涡流的产生,

因此不会影响电磁炉的加热作用，C错误；金属锅自身产生无数小涡

流而直接加热锅，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流,

而不是因为导热性能较差，D错误。

7、C

解析：磁铁向下摆动时，根据楞次定律可判断，线圈中产生逆时针方

向的感应电流（从上往下看），感应电流激发的磁场阻碍磁铁靠近，则

磁铁受到的作用力为斥力；磁铁向上摆动时，根据楞次定律可判断，

线圈中产生顺时针方向的感应电流（从上往下看），感应电流激发的磁

场阻碍磁铁远离，则磁铁受到的作用力为引力，所以磁铁在一次完整

摆动的过程中，电流方向改变四次。由楞次定律可知，感应电流对它

的作用力始终是阻力，故C正确，A、B、D错误。

8、A

解析：根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则铝框与磁铁转动方

向相同，从上往下看，当磁铁顺时针转动时;铝框会随之顺时针转动,

A正确，B、C错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻

力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝框会逐渐减

速至停止运动，D错误。

9、AB

解析：交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯会产生感应电流而发

热，从而使杯内水沸腾。增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可

以增大金属杯产生的电流，可缩短加热时间，选项A、B正确；将金

属杯换成瓷杯，变化磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选

项C错误；取走线圈中的铁芯，会减小周围的磁场，金属杯产生的电

流会减小，从而增加加热的时间，选项D错误。

10、ABC

解析：涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变

化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B均正确；因

待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必

有周期性的作用力，C正确；涡流只能在金属制品中产生，故选项D

错误。

11、BC

解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管

中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融

化，造成事故。所以甲方案是不可行的。在乙方案中，两条导线中的

电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可

行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”。

12、AD

解析：选根据题意，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁铁会对飞轮产

生阻碍作用，飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，选项A

正确；飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮受到安培力越大，即

阻力越大，选项B错误；磁铁和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大,

磁通量的变化率越大，则飞轮内部的涡流越强，产生的安培力越大，

受到的阻力越大，选项C错误，D正确。

13、AC

解析：线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看作

其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可

确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈

整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生

感应电流，故B项错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的（如

果是非匀强磁场，则又另当别论了）；当线框在进入和离开磁场的过

程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导

体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有

安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后

整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则

机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，D项错误.综上

所述，选A、C两项.

14、答案：见解析

解析：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的

涡流，铜片在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很

快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝

与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以

铜片可以摆动较多的次数后才停止摆动。

Ub

15、解析：（1）根据安培力公式，推力£=/班，其中/=万R=P—

Kac

eUUac99.6X2.0X0.10

则£=衿=丁8=—5^—X8.0N=796.8N

由左手定则判断，通道内海水受到的安培力的方向，即对海水推

力的方向沿y轴正方向（向右）。

⑵此时海水切割磁感线的速度/感=吟=8.Om/s,则有〃感=8丫加

即〃感=8.0X8.0X0.15V=9.6V。

（3）当船行驶时，通道中海水两侧的电压〃=U—U感,则根据欧

姆定律得

IfU~Bvdbac99.6-9.6X2.0X0.10

l2=~R'=~pb=0.20X0.15A=600A

安培力£=488=600X8.0X0.15N=720N

海水对船的推力方=80%£=80%X720N=576N

海水推力的功率a=/吸=576X5.0W=2880Wo

答案：（1）796.8N,沿y轴正方向（向右）

（2）9.6V

（3）2880W

16、解析：（1）取金属圆环为研究对象，从刚进入磁场至一半进入磁

场的过程中，由能量守恒定律可知，环减少的动能全部转化为热能,

设此时的速度为V”则有

11E2(B2rvJ2

mv2—mv2又因为P=F=

Q=22iK

由以上两式