2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)（解析版）-【幫課堂】2024-2025學(xué)年高二物理 同步學(xué)與練（ 人教版2019選擇性必修第二冊(cè)）

2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)1.了解感生電場的概念，了解電子感應(yīng)加速器的工作原理.2.理解渦流的產(chǎn)生原理，了解渦流在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用.3.理解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理，了解其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用．物理觀念：渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在生產(chǎn)生活以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面有許多應(yīng)用。科學(xué)思維：渦流及其成因、渦流的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等?？茖W(xué)探究：從能量的角度來分析電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象和電磁阻尼現(xiàn)象?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過渦流的應(yīng)用、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，體會(huì)物理知識(shí)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。002思維導(dǎo)圖003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場1．感生電場麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場，這種電場叫作感生電場．2．感生電動(dòng)勢(shì)由感生電場產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)．3．電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器是利用感生電場使電子加速的設(shè)備，當(dāng)電磁鐵線圈中電流的大小、方向發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的感生電場使電子加速．二、渦流1．渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，用圖表示這樣的感應(yīng)電流，就像水中的漩渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流．2．金屬塊中的渦流會(huì)產(chǎn)生熱量，利用渦流產(chǎn)生的熱量可以冶煉金屬．三、電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼．四、電磁驅(qū)動(dòng)若磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)．004題型精講【題型一】電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場1．變化的磁場周圍產(chǎn)生感生電場，與閉合電路是否存在無關(guān)．如果在變化的磁場中放一個(gè)閉合電路，自由電荷在感生電場的作用下發(fā)生定向移動(dòng)．2．感生電場可用電場線形象描述．感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的，而靜電場的電場線不閉合．3．感生電場的方向根據(jù)楞次定律用右手螺旋定則判斷，感生電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)計(jì)算．【典型例題1】英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場。如圖所示，一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場對(duì)小球的作用力所做功的大小是（）A．0 B． C． D．【答案】D【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感生電場的電動(dòng)勢(shì)小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周感生電場對(duì)小球的作用力所做功的大小是故選D。【典型例題2】麥克斯韋從場的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為變化的磁場會(huì)激發(fā)感生電場。如圖甲所示，半徑為r的絕緣光滑真空管道（內(nèi)徑遠(yuǎn)小于半徑r）固定在水平面上，管內(nèi)有一質(zhì)量為m、帶電量為的小球，直徑略小于管道內(nèi)徑。真空管處在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖乙所示，規(guī)定豎直向上為正方向。時(shí)刻無初速釋放小球。下列說法正確的是（）A．俯視真空管道，感生電場的方向是逆時(shí)針B．感生電場對(duì)小球的作用力大小為C．小球繞環(huán)一周，感生電場做功為D．時(shí)刻管道對(duì)小球的作用力大小【答案】C【解析】A．根據(jù)楞次定律判斷，感生電場為順時(shí)針，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．由法拉第電磁感應(yīng)定律可得由于面積公式為整理有由題圖可知，有產(chǎn)生的感生電場強(qiáng)度為E，由于整理有感生電場對(duì)小球的作用力故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．小球繞一圈電場力做功故C項(xiàng)正確；D．小球在感生電場中的加速度時(shí)刻小球的速度在水平方向上由解得所以管道對(duì)小球的作用力的大小為故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器是利用感生電場使電子加速的設(shè)備，它的基本原理如圖甲所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室。當(dāng)電磁鐵線圈通入如圖乙所示的正弦式交變電流時(shí)，真空室中產(chǎn)生磁場，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。以圖甲中所示電流方向?yàn)檎较颍┮暱丛?~和~T兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．電子都沿逆時(shí)針做加速圓周運(yùn)動(dòng)B．0~內(nèi)電子沿逆時(shí)針做加速圓周運(yùn)動(dòng)，~T內(nèi)電子沿逆時(shí)針做減速圓周運(yùn)動(dòng)C．0~內(nèi)電子沿逆時(shí)針做減速圓周運(yùn)動(dòng)，~T內(nèi)電子沿逆時(shí)針做加速圓周運(yùn)動(dòng)D．0~內(nèi)電子沿逆時(shí)針做加速圓周運(yùn)動(dòng)，~T內(nèi)電子無法做圓周運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】通電螺線管內(nèi)部的磁場與電流大小成正比，且變化的磁場產(chǎn)生電場，其中0~時(shí)間內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生渦旋電場沿著順時(shí)針方向，由于電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則電子在該時(shí)間內(nèi)沿逆時(shí)針做加速圓周運(yùn)動(dòng)；在~T時(shí)間內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生渦旋電場沿著順時(shí)針方向，則電子在該時(shí)間內(nèi)無法做圓周運(yùn)動(dòng)。故選D?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】如圖所示，水平放置的內(nèi)壁光滑半徑為R的玻璃圓環(huán)，有一直徑略小于圓環(huán)口徑的帶正電q的小球，在圓環(huán)內(nèi)以速度沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視）。在時(shí)刻施加方向豎直向上的變化磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電荷量不變，不計(jì)小球運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場及相對(duì)論效應(yīng)。加上磁場后，下列說法正確的是（）A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大B．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷減小C．小球所受的磁場力一定不斷增大D．小球每運(yùn)動(dòng)一周增加的動(dòng)能為【答案】C【解析】AB．由楞次定律判斷可得當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦旋電場，電場力先對(duì)小球做正功使其沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得未加磁場時(shí)加磁場后，小球所受洛倫茲力方向指向圓心，圓環(huán)對(duì)小球的壓力與小球洛倫茲力的合力提供向心力，沒有確定的數(shù)量關(guān)系去比較洛倫茲力與向心力的大小，所以小球與圓環(huán)之間的彈力變化情況不明。故AB錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知小球所受的磁場力一定不斷增大。故C正確；D．由動(dòng)能定理可得小球每運(yùn)動(dòng)一周，電場力做功為聯(lián)立，解得故D錯(cuò)誤。故選C?！绢}型二】渦流1．產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中．(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)．2．產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(2)金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．3．渦流的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門等．(2)防止：為了減小電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯．【典型例題3】下列設(shè)備中工作原理與渦流無關(guān)的是（

）A．冶煉爐 B．電磁爐C．微波爐 D．金屬探測器【答案】C【解析】冶煉爐、電磁爐和金屬探測器的工作原理均與渦流有關(guān)；微波爐是利用微波進(jìn)行工作的，與渦流無關(guān)。故選C?！镜湫屠}4】如圖，安檢門是檢測人員有無攜帶金屬物品的探測裝置，它由發(fā)射器發(fā)射出正弦交流信號(hào)，再由傳感器接收金屬物發(fā)出的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大處理，當(dāng)信號(hào)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)即以聲光形式產(chǎn)生報(bào)警。當(dāng)某人攜帶手機(jī)經(jīng)過安檢門時(shí)，下列說法正確的是（）A．手機(jī)中出現(xiàn)的渦流方向不變B．手機(jī)中出現(xiàn)的渦流受到的安培力方向不變C．手機(jī)中出現(xiàn)渦流的頻率與發(fā)射器發(fā)出的交流電頻率不相同D．發(fā)射器發(fā)射出交流信號(hào)頻率越高，渦流越大【答案】D【解析】AC．當(dāng)某人攜帶手機(jī)經(jīng)過安檢門時(shí)，發(fā)射器發(fā)射出正弦交流信號(hào)，在金屬導(dǎo)電體中產(chǎn)生渦流電流，根據(jù)楞次定律可得手機(jī)中出現(xiàn)渦流的方向周期性改變，頻率與發(fā)射器發(fā)出的正弦交流電頻率相同，A錯(cuò)誤；C錯(cuò)誤；B．頻率與發(fā)射器發(fā)出的正弦交流電頻率相同，渦流受到的安培力方向周期性變化，B錯(cuò)誤；D．發(fā)射器發(fā)出的正弦交流電頻率越高，手機(jī)中磁通量的變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，渦流越大，D正確。故選D?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】金屬冶煉爐的示意圖如圖所示，爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入某種電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能熔化。這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬。關(guān)于該金屬冶煉爐，下列說法正確的是（）A．利用線圈中電流的熱效應(yīng)B．當(dāng)線圈中電流變化越快，冶煉爐熱功率越大C．電流變化得越快，金屬熔化得越快D．爐中金屬的電阻率越大，金屬熔化得越快【答案】C【解析】A．依據(jù)產(chǎn)生渦流的條件，線圈中應(yīng)通入變化的電流，該電流產(chǎn)生變化的磁場，才會(huì)在金屬中產(chǎn)生渦流從而使金屬熔化，故A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電流變化越快、金屬的電阻率越小，在金屬中產(chǎn)生的感應(yīng)電流就越大，冶煉爐熱功率越大，金屬熔化得就越快，故C正確，BD錯(cuò)誤。故選C?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】管道高頻焊機(jī)可以對(duì)由鋼板卷成的圓管的接縫實(shí)施焊接，焊機(jī)的原理如圖所示，圓管通過一個(gè)接有高頻交流電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場使圓管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為（）A．庫侖 B．密立根 C．法拉第 D．洛倫茲【答案】C【解析】焊接過程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)者為法拉第。故選C?！绢}型三】電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的比較電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)形成的由磁場運(yùn)動(dòng)而形成的效果安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，為阻力安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，為動(dòng)力能量轉(zhuǎn)化克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能共同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)【典型例題5】如圖所示，導(dǎo)體小球A在光滑的絕緣水平圓形軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在使小球正上方的條形磁鐵在軌道正上方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n。關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（

）A．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中遠(yuǎn)離小球時(shí)小球加速，靠近小球時(shí)小球減速B．安培力對(duì)小球做的功大于小球動(dòng)能的增加C．安培力對(duì)小球做的功等于小球內(nèi)部產(chǎn)生的焦耳熱和小球動(dòng)能的增量D．運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，小球的轉(zhuǎn)速最后等于n【答案】D【解析】A．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中無論遠(yuǎn)離還是靠近小球，小球在安培力作用下都加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；BC．安培力對(duì)小球做的功等于小球動(dòng)能的增加，故BC錯(cuò)誤；D．運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，小球的轉(zhuǎn)速最后等于與磁鐵的轉(zhuǎn)速相同，安培力為零，故D正確。故選D?！镜湫屠}6】物理學(xué)中有很多關(guān)于圓盤的實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)是法拉第圓盤，圓盤全部處于磁場區(qū)域，可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過導(dǎo)線將圓盤圓心和邊緣與外面電阻相連。第二個(gè)是阿拉果圓盤，將一銅圓盤水平放置，圓盤可繞中心軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，以下說法正確的是（）A．法拉第圓盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，圓盤中磁通量不變，無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，無感應(yīng)電流B．阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，小磁針會(huì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，反之，轉(zhuǎn)動(dòng)小磁針，圓盤則不動(dòng)C．阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，小磁針會(huì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但會(huì)滯后于圓盤D．法拉第圓盤和阿拉果圓盤都是電磁驅(qū)動(dòng)的表現(xiàn)【答案】C【解析】A．法拉第圓盤運(yùn)動(dòng)過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤或小磁針，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，因安培力的作用，另一個(gè)物體也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，小磁針會(huì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但會(huì)滯后于圓盤，故B錯(cuò)誤，C正確；D．如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來，這種作用就是電磁驅(qū)動(dòng)，顯然法拉第圓盤是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，并不是電磁驅(qū)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選C?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)體積很小的磁鐵，在小磁鐵正下方桌面上放置一個(gè)閉合銅制線圈。將小磁鐵從初始靜止的位置向下拉到某一位置后放開，小磁鐵將做阻尼振動(dòng)，位移x隨時(shí)間t變化的示意圖如圖乙所示（初始靜止位置為原點(diǎn)，向上為正方向，經(jīng)t0時(shí)間，可認(rèn)為振幅A衰減到0）。不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A．x＞0的那些時(shí)刻線圈對(duì)桌面的壓力小于線圈的重力B．x=0的那些時(shí)刻線圈中沒有感應(yīng)電流C．更換電阻率更大的線圈，振幅A會(huì)更快地衰減到零D．增加線圈的匝數(shù)，t0會(huì)減小，線圈產(chǎn)生的內(nèi)能不變【答案】D【解析】A．根據(jù)“來拒去留”，則x＞0的那些時(shí)刻，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵對(duì)線圈有向上的作用力，此時(shí)線圈對(duì)桌面的壓力小于線圈的重力；當(dāng)磁鐵靠近線圈向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵對(duì)線圈有向下的作用力，此時(shí)線圈對(duì)桌面的壓力大于線圈的重力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．x=0的那些時(shí)刻磁鐵的速度最大，則穿過線圈的磁通量變化率最大，則線圈中有感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．更換電阻率更大的線圈，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)變小，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場變?nèi)?，?duì)磁鐵的“阻礙”作用變?nèi)酰瑒t振幅A會(huì)更慢慢地衰減到零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．增加線圈的匝數(shù)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，感應(yīng)電流變大，機(jī)械能很快就轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則t0會(huì)減小，由于開始時(shí)線圈的機(jī)械能不變，則線圈產(chǎn)生的內(nèi)能不變，選項(xiàng)D正確。故選D。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】如圖所示為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的部分結(jié)構(gòu)示意圖，它由底板、勵(lì)磁線圈、永磁體和帶有打點(diǎn)振針的振動(dòng)片等組成．當(dāng)線圈中通以6～8V、50Hz的交變電流時(shí)，電流的磁場使振動(dòng)片磁化，其右端就會(huì)在永磁體的磁場中上下振動(dòng)，從而使振針在拖動(dòng)的紙帶上打出點(diǎn)跡．下列關(guān)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說法中正確的是（）A．當(dāng)線圈中通有如圖所示方向的電流時(shí)，振動(dòng)片右側(cè)受到向上的磁場力B．接通電源后，振動(dòng)片就立即以其固有頻率持續(xù)穩(wěn)定的振動(dòng)C．在允許的范圍內(nèi)增大電源電壓時(shí)，會(huì)增大振針的打點(diǎn)頻率D．?dāng)嚅_打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的瞬間，振動(dòng)片立即停止振動(dòng)【答案】A【解析】A．當(dāng)線圈中通有如圖所示方向的電流時(shí)，由安培定則可知，線圈左邊為N極、右邊為S極，即磁化后振動(dòng)片右側(cè)為S極，其受磁場力與永磁體在該處產(chǎn)生的磁場方向相反，即向上，故A正確；B．接通電源后，需要經(jīng)過一小段時(shí)間調(diào)整，振動(dòng)片才能以50Hz的頻率穩(wěn)定振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．增大電源電壓而不改變電源頻率時(shí)，只會(huì)增大振針的振動(dòng)幅度，而不會(huì)改變振動(dòng)片做受迫振動(dòng)的頻率，故C錯(cuò)誤；D．?dāng)嚅_電源后，振動(dòng)片做阻尼振動(dòng)，振幅會(huì)逐漸減小，直至停止，故D錯(cuò)誤。故選A。00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，因電流變化而產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為（k為一定值）。下列說法中正確的是（

）A．電子受到的感生電場力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B．為使電子加速，感生電場的方向應(yīng)該沿逆時(shí)針方向C．為使電子加速，當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí)，電流應(yīng)該增大D．電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對(duì)電子所做的功為2keπr【答案】C【解析】A．電子受到的感生電場力使電子加速，故A錯(cuò)誤；B．為使電子加速，電子帶負(fù)電，應(yīng)使感生電場方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反，由于電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，故感生電場的方向應(yīng)該沿順時(shí)針方向，故B錯(cuò)誤；C．為使電子加速，當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí)，若電流增大，根據(jù)楞次定律，可知感生電場的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，電子將沿逆時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)，故C正確；D．磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為，則感生電動(dòng)勢(shì)為感生電場對(duì)電子所做的功為故D錯(cuò)誤。故選C。2．如圖所示，一長玻璃圓管內(nèi)壁光滑、豎直放置。有一帶正電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），以速率沿逆時(shí)針方向從管口上端貼著管壁水平射入管內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后從底部離開圓管。若再次重復(fù)該過程，以相同速率進(jìn)入管內(nèi)，同時(shí)在此空間加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加的磁場。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球所帶電量不變，空氣阻力不計(jì)。以下說法正確的是（）A．加磁場后小球離開管口的速率與沒加磁場時(shí)的速率的大小關(guān)系不能確定B．加磁場后小球離開管口的時(shí)間小于沒加磁場時(shí)的時(shí)間C．加磁場后小球?qū)ΣＡЧ艿膲毫σ欢ú粩嘣龃驞．加磁場后，小球在玻璃管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，故小球與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【答案】A【解析】A．加磁場后，因磁場方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電場的方向俯視順時(shí)針方向，與帶正電的小球的初速度方向相反，可知小球水平方向?qū)⒉粩啾粶p速，若產(chǎn)生的電場足夠強(qiáng)，小球可能會(huì)被反向加速，則加磁場后小球離開管口的速率與沒加磁場時(shí)的速率的大小關(guān)系不能確定，故A正確；B．小球進(jìn)入玻璃管中后，無論是否加磁場，則豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，可知加磁場后小球離開管口的時(shí)間等于沒加磁場時(shí)的時(shí)間，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知由于速度可能一直減小，而磁場逐漸增強(qiáng)，則小球?qū)ΣＡЧ艿膲毫o法判斷，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)A選項(xiàng)分析可知，感應(yīng)電場對(duì)小球做負(fù)功，則出離玻璃管的機(jī)械能一定減小，小球與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。故選A。3．工業(yè)上常利用感應(yīng)電爐冶煉合金，裝置如圖所示。當(dāng)線圈中通有交變電流時(shí)，下列說法正確的是（）A．金屬中產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流 B．金屬中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流C．若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應(yīng)電流減小 D．若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應(yīng)電流不變【答案】B【解析】AB．當(dāng)線圈中通有交變電流時(shí)，感應(yīng)電爐金屬內(nèi)的磁通量也不斷隨之變化，金屬中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤，B正確；CD．若線圈匝數(shù)增加，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，則金屬中感應(yīng)電流變大，CD錯(cuò)誤。故選B。4．下列與電磁感應(yīng)有關(guān)的現(xiàn)象中，說法正確的是（

）A．甲圖變壓器把硅鋼切成片狀的目的是為了增大渦流B．乙圖探雷器使用通以恒定電流的長柄線圈來探測地下是否有較大金屬零件的地雷C．丙圖冶煉爐通高頻交流電時(shí)，冶煉爐會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生熱量將爐內(nèi)金屬塊融化D．丁圖中磁電式儀表的線圈繞在鋁框骨架上，鋁框起到了電磁阻尼的作用【答案】D【解析】A．甲圖變壓器把硅鋼切成片狀的目的是為了減小渦流，A錯(cuò)誤；B．乙圖探雷器使用通以快速變化電流的長柄線圈來探測地下是否有較大金屬零件的地雷，B錯(cuò)誤；C．丙圖冶煉爐通高頻交流電時(shí)，金屬塊會(huì)產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生大量熱量將金屬塊熔化，C錯(cuò)誤；D．丁圖磁電式儀表的線圈繞在鋁框骨架上，鋁框起到了電磁阻尼的作用，D正確。故選D。5．關(guān)于下列四幅圖中，下列說法正確的是（）A．甲圖是電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說明磁可以生電B．乙圖是真空冶煉爐，當(dāng)爐外線圈通入高頻交流電時(shí)，線圈產(chǎn)生大量熱量C．丙圖是金屬探測器，探測環(huán)中的發(fā)射線圈通以正弦式電流，附近的被測金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流D．丁圖是電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)，金屬弦被磁化，弦振動(dòng)過程中線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使音箱發(fā)聲。如果選用銅質(zhì)弦，電吉他也能正常工作【答案】C【解析】A．甲圖是電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說明電可以生磁，故A錯(cuò)誤；B．乙圖是真空冶煉爐，當(dāng)爐外線圈通入高頻交流電時(shí)，在冶煉爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生大量熱量，故B錯(cuò)誤；C．丙圖是金屬探測器，探測環(huán)中的金屬線圈通以正弦式電流，附近的被測金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流，故C正確；D．丁圖是電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)，金屬弦被磁化，弦振動(dòng)過程中線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使音箱發(fā)聲。如果選用銅質(zhì)弦，不能被磁化，電吉他不能正常工作，故D錯(cuò)誤。故選C。6．動(dòng)圈式的話筒和動(dòng)圈式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)如圖所示，揚(yáng)聲器中的錐形紙盆和話筒中的彈性膜片均與金屬線圈粘連在一起，線圈處于永磁體的磁場中，則（）A．該揚(yáng)聲器可以當(dāng)話筒使用B．揚(yáng)聲器根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．話筒是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的D．話筒是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)的傳感器【答案】A【解析】A．根據(jù)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)圖可知，當(dāng)人對(duì)著揚(yáng)聲器的錐形紙盆說話時(shí)，聲音使紙盆振動(dòng)，與紙盆相連的線圈也會(huì)隨著振動(dòng)，從而使得穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，這時(shí)線圈中就會(huì)產(chǎn)生隨著聲音變化的感應(yīng)電流，所以該揚(yáng)聲器也能當(dāng)話筒使用，故A正確；B．根據(jù)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)圖可知，線圈安放在磁鐵磁極間的空隙中能夠自由運(yùn)動(dòng)，按音頻變化的電流通過線圈，線圈將受到安培力的作用而運(yùn)動(dòng)。由于錐形紙盆與線圈連接，隨線圈振動(dòng)而發(fā)聲，所以動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的原理是磁場對(duì)電流的作用產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)動(dòng)圈式話筒的結(jié)構(gòu)圖可知，動(dòng)圈式話筒的膜片與線圈固定在一起，線圈套在磁鐵上。當(dāng)我們對(duì)著話筒講話時(shí)，膜片帶動(dòng)線圈一起振動(dòng)，從而使得穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，于是線圈中產(chǎn)生了隨聲音變化的電流，所以話筒是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，故C錯(cuò)誤；D．話筒作為信號(hào)接收端，通過收集聲音信號(hào)，通過敏感元件，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器，故D錯(cuò)誤。故選A。【素養(yǎng)提升】7．如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng)磁場，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn)C．銅環(huán)最終將做等幅擺動(dòng) D．最終環(huán)將靜止于最低點(diǎn)【答案】BC【解析】AB.由于銅環(huán)進(jìn)入和離開磁場過程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以銅環(huán)運(yùn)動(dòng)不到A點(diǎn)的等高點(diǎn)，即B點(diǎn)低于A點(diǎn)，故B正確，A錯(cuò)誤；CD.由于環(huán)只在進(jìn)出磁場的過程中才有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故當(dāng)環(huán)的振幅減小到環(huán)恰好不能穿出磁場時(shí)機(jī)械能開始保持不變，此后環(huán)做等幅擺動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。8．如圖所示，磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是（）A．使線圈偏轉(zhuǎn)角度更大 B．使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用【答案】BC【解析】線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，這樣做是起電磁阻尼的作用。故選BC。9．飛機(jī)在航母上彈射起飛可以利用電磁驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。電磁驅(qū)動(dòng)的原理如圖所示，當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時(shí)，線圈附近的金屬環(huán)會(huì)被彈射出去?，F(xiàn)在固定線圈左側(cè)的同一位置，先后放置兩個(gè)分別由銅和鋁制成的閉合金屬環(huán)。已知兩環(huán)橫截面積相等，形狀、大小相同，且電阻率，合上開關(guān)S瞬間（）A．銅環(huán)受到的安培力等于鋁環(huán)受到的安培力B．若將銅環(huán)放置在線圈右方，環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)C．從左側(cè)看，環(huán)中感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針方向D．電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)不能向左彈射【答案】BC【解析】A.銅環(huán)和鋁環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，由于銅環(huán)的電阻較小，故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大，故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)，故A錯(cuò)誤；B．若環(huán)放在線圈右方，根據(jù)楞次定律判斷線圈中產(chǎn)生從右邊看逆時(shí)針方向的電流，則原線圈對(duì)環(huán)有向右的安培力，即環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)，故B正確；C.線圈中電流為右側(cè)流入，磁場方向?yàn)橄蜃?，在閉合開關(guān)的過程中，磁場變強(qiáng)，則由楞次定律可知，感應(yīng)電流由左側(cè)看為順時(shí)針，故C正確；D．由增反減同可知，電池正負(fù)極調(diào)換后，放在左邊的金屬環(huán)仍受力向左，故仍將向左彈出，故D錯(cuò)誤。故選BC。10．神舟十二號(hào)乘組在與香港大中學(xué)生進(jìn)行的天地連線中，聶海勝示范了太空踩單車。太空自行車是利用電磁力增加阻力的一種體育鍛煉器材。某同學(xué)根據(jù)電磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)了這樣的單車原理圖：其中圓形結(jié)構(gòu)為金屬圓盤，當(dāng)航天員踩腳踏板時(shí)，金屬圓盤隨之旋轉(zhuǎn)。則下列設(shè)計(jì)中可行的方案有（）A． B． C． D．【答案】CD【解析】AB．磁場充滿整個(gè)圓盤，一次圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的渦流為0，AB錯(cuò)誤；CD．金屬圓盤看成無數(shù)金屬輻條組成，根據(jù)右手定則判斷可知，圓盤上的感應(yīng)電流流向邊緣，所以靠近圓心處電勢(shì)低，圓盤中磁場不對(duì)稱，故有感應(yīng)電流，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻力，CD正確。故選CD?！灸芰ε鄡?yōu)】11．電磁灶（又叫電磁爐）的基本結(jié)構(gòu)圖如圖甲所示，利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流的原理對(duì)食物進(jìn)行加熱，利用渦流現(xiàn)象來冶煉鋼鐵的煉鋼爐裝置如圖乙所示，下列說法正確的是（）

A．電磁灶的加熱原理先是電能變成磁能，然后產(chǎn)生渦流最后產(chǎn)生焦耳熱B．鐵質(zhì)鍋換成銅、鋁鍋，其加熱效果與鐵質(zhì)鍋一樣C．煉鋼爐通上恒定電流也可以冶煉鋼鐵D．煉鋼爐的渦流現(xiàn)象與電磁灶的渦流現(xiàn)象本質(zhì)相同，結(jié)構(gòu)也類似【答案】AD【解析】A．電磁灶的加熱原理是變化電流產(chǎn)生變化磁場，然后產(chǎn)生渦流最后產(chǎn)生焦耳熱，A正確；B．由于銅、鋁的電阻比較小，在電磁感應(yīng)中不能滿足需要的發(fā)熱功率，故鐵質(zhì)鍋不能換成銅、鋁鍋，加熱效果不同，B錯(cuò)誤；C．煉鋼爐通上恒定電流產(chǎn)生的磁場是恒定磁場，通過鋼鐵的磁通量不變，不會(huì)產(chǎn)生渦流即感應(yīng)電流，則不能冶煉鋼鐵，C錯(cuò)誤；D．煉鋼爐的渦流現(xiàn)象與電磁灶的渦流現(xiàn)象本質(zhì)相同，都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)也類似，都是鐵質(zhì)金屬整體能產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)裝置，D正確。故選AD。12．金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在考場檢測、車站安檢等領(lǐng)域，其利用的是電磁感應(yīng)原理：探測器內(nèi)的線