2025人教版物理重難點-選擇性必修二專題2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動-（人教版2019選擇性必修第二冊）（含答案）

2025人教版物理重難點-選擇性必修二專題2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動-（人教版2019選擇性必修第二冊）（含答案）專題2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1渦流】 【題型2電磁阻尼】 【題型3電磁驅(qū)動】 【題型4聯(lián)系實際】 【題型5綜合問題】 【題型1渦流】【例1】光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部分處在一個沿水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2【變式1-1】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當(dāng)探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化【變式1-2】渦流內(nèi)檢測技術(shù)是一項用來檢測各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。下圖是檢測儀在管道內(nèi)運動及其工作原理剖面示意圖，當(dāng)激勵線圈中通以正弦交流電時，金屬管道壁內(nèi)會產(chǎn)生渦流，渦流磁場會影響檢測線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測儀的說法正確的是()A．檢測線圈消耗功率等于激勵線圈輸入功率B．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測線圈的電流強度不變C．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測儀消耗功率將變大D．當(dāng)檢測儀從金屬管道完好處進入到破損處檢測時，管道壁中將產(chǎn)生更強的渦流【變式1-3】以下現(xiàn)象中屬于渦流現(xiàn)象的應(yīng)用的是()【題型2電磁阻尼】【例2】如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置．小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部．則小磁塊()A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大【變式2-1】如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。如果在磁鐵下端的水平桌面上放一個固定的閉合線圈，并使磁鐵上下振動。磁鐵在向下運動的過程中，下列說法正確的是()A．線圈給磁鐵的磁場力始終向上B．線圈給磁鐵的磁場力先向上再向下C．線圈給磁鐵的磁場力始終向下D．線圈給磁鐵的磁場力先向下再向上【變式2-2】某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是()A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用【變式2-3】(多選)如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計的電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯掛廂上安裝永磁體，電梯的井壁上鋪設(shè)線圈，能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害．關(guān)于該裝置，下列說法正確的是()A．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作用B．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中C．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B中電流方向相同D．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落【題型3電磁驅(qū)動】【例3】(多選)在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是()A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動C．鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的【變式3-1】在物理興趣小組的活動中，某同學(xué)將輕質(zhì)圓形鋁板用細棉線懸掛在固定點O上，鋁板可以繞O點自由擺動，如圖所示。在平行于鋁板的豎直面內(nèi)將一豎放的條形磁鐵在鋁板附近左右來回拉動(與鋁板始終不相碰)，若空氣流動對鋁板的影響可忽略不計，則下列對這個實驗結(jié)果的判斷，正確的是()A．鋁板內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．鋁板內(nèi)能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢但不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．鋁板可以在安培力的作用下擺動起來D．鋁板始終保持靜止不動【變式3-2】(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動【變式3-3】如圖所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的矩形金屬線圈．當(dāng)一豎直放置的、磁極不明的條形磁鐵從線圈中線AB正上方快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及其在水平方向運動趨勢的正確判斷是()A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右B．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左C．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右D．由于磁鐵磁極極性不明，無法判斷【題型4聯(lián)系實際】【例4】如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則()A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流增大C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化【變式4-1】在油電混合小轎車上有一種裝置，剎車時能將車的動能轉(zhuǎn)化為電能，啟動時再將電能轉(zhuǎn)化為動能，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。圖中，甲、乙磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸平行，丙、丁磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸垂直，輪子是絕緣體，則采取下列哪個措施，能有效地借助磁場的作用，讓轉(zhuǎn)動的輪子停下()A．如圖甲，在輪上固定如圖繞制的線圈B．如圖乙，在輪上固定如圖繞制的閉合線圈C．如圖丙，在輪上固定一些細金屬棒，金屬棒與輪子轉(zhuǎn)軸平行D．如圖丁，在輪上固定一些閉合金屬線框，線框長邊與輪子轉(zhuǎn)軸平行【變式4-2】零刻度在表盤正中間的電流計非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達到平衡時，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是()【變式4-3】(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯【題型5綜合問題】【例5】如圖所示，鋁管豎直置于水平桌面上，小磁體從鋁管正上方由靜止開始下落，在磁體穿過鋁管的過程中，磁體不與管壁接觸，且無翻轉(zhuǎn)，不計空氣阻力。下列選項正確的是()A．磁體做勻加速直線運動B．磁體的機械能守恒C．磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量D．鋁管對桌面的壓力大于鋁管和磁體的重力之和【變式5-1】如圖為電磁驅(qū)動與阻尼模型，在水平面上有兩根足夠長的平行軌道PQ和MN，左端接有阻值為R的定值電阻，其間有垂直軌道平面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，兩軌道間距及磁場寬度均為L。質(zhì)量為m的金屬棒ab靜置于導(dǎo)軌上，當(dāng)磁場沿軌道向右運動的速度為v時，棒ab恰好滑動。棒運動過程始終在磁場范圍內(nèi)，并與軌道垂直且接觸良好，軌道和棒電阻均不計，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(1)判斷棒ab剛要滑動時棒中的感應(yīng)電流方向，并求此時棒所受的摩擦力Ff大??；(2)若磁場不動，棒ab以水平初速度2v開始運動，經(jīng)過時間t＝eq\f(mR,B2L2)停止運動，求棒ab運動位移x及回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q?！咀兪?-2】如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場區(qū)域內(nèi)，與磁場方向垂直的水平面內(nèi)有兩根固定的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上面平放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，兩棒彼此平行，構(gòu)成一矩形回路．導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)體棒的質(zhì)量都為m，電阻都為R，導(dǎo)軌部分電阻可忽略不計．設(shè)導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑行，初始時刻ab棒靜止，給cd棒一個向右的初速度v0.(1)求cd棒速度減為0.8v0時的加速度大??；(2)從開始運動到最終穩(wěn)定，求電路中產(chǎn)生的電能；(3)求兩棒之間距離增加量的最大值．【變式5-3】如圖所示，平行傾斜光滑導(dǎo)軌與足夠長的平行水平光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌電阻不計．質(zhì)量分別為m和eq\f(1,2)m的金屬棒b和c靜止放在水平導(dǎo)軌上，b、c兩棒均與導(dǎo)軌垂直．圖中de虛線往右有范圍足夠大、方向豎直向上的勻強磁場．質(zhì)量為m的絕緣棒a垂直于傾斜導(dǎo)軌由靜止釋放，釋放位置與水平導(dǎo)軌的高度差為h.已知絕緣棒a滑到水平導(dǎo)軌上與金屬棒b發(fā)生彈性正碰，金屬棒b進入磁場后始終未與金屬棒c發(fā)生碰撞．重力加速度為g.求：(1)絕緣棒a與金屬棒b發(fā)生彈性正碰后分離時兩棒的速度大?。?2)金屬棒b進入磁場后，其加速度為其最大加速度的一半時的速度大小；(3)兩金屬棒b、c上最終產(chǎn)生的總焦耳熱．

參考答案【題型1渦流】【例1】光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部分處在一個沿水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2[解析]金屬塊最終在磁場區(qū)域內(nèi)往復(fù)運動，由初狀態(tài)到末狀態(tài)，根據(jù)能量守恒定律得E1＝E2＋Q，初狀態(tài)機械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2，末狀態(tài)機械能E2＝mga，產(chǎn)生的焦耳熱Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2。[答案]D【變式1-1】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當(dāng)探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化解析：選AD線圈通電后會產(chǎn)生磁場，當(dāng)有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發(fā)生變化，金屬物體內(nèi)部會產(chǎn)生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此判斷是否有金屬物體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象是帶電體靠近導(dǎo)體時使導(dǎo)體感應(yīng)起電，故A、D正確?！咀兪?-2】渦流內(nèi)檢測技術(shù)是一項用來檢測各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。下圖是檢測儀在管道內(nèi)運動及其工作原理剖面示意圖，當(dāng)激勵線圈中通以正弦交流電時，金屬管道壁內(nèi)會產(chǎn)生渦流，渦流磁場會影響檢測線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測儀的說法正確的是()A．檢測線圈消耗功率等于激勵線圈輸入功率B．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測線圈的電流強度不變C．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測儀消耗功率將變大D．當(dāng)檢測儀從金屬管道完好處進入到破損處檢測時，管道壁中將產(chǎn)生更強的渦流解析：選C激勵線圈輸入功率大于檢測線圈消耗功率，管道壁中產(chǎn)生渦流，有一定的熱功率，P激勵＝P檢測＋P熱，故A錯誤；增大頻率，檢測線圈的磁通量變化率變大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大，則電流強度變大，故B錯誤；增大頻率，檢測線圈的功率和管道產(chǎn)生的熱功率變大，則檢測儀消耗功率將變大，故C正確；當(dāng)檢測儀從金屬管道完好處進入破損處檢測時，厚度減小，則管道壁中產(chǎn)生的渦流變小，故D錯誤?！咀兪?-3】以下現(xiàn)象中屬于渦流現(xiàn)象的應(yīng)用的是()解析：選B電烤箱是利用電流發(fā)熱的原理，故A錯誤；金屬探測儀可以探測人身是否攜帶金屬物品，是通過金屬上產(chǎn)生渦流而使報警器發(fā)出警告的，故B正確；高壓帶電作業(yè)屏蔽服是利用靜電屏蔽原理，故C錯誤；車載充電器沒有應(yīng)用渦流現(xiàn)象，故D錯誤?！绢}型2電磁阻尼】【例2】如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置．小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部．則小磁塊()A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大答案C解析小磁塊從銅管P中下落時，P中的磁通量發(fā)生變化，P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個向上的磁場力，阻礙小磁塊向下運動，因此小磁塊在P中不是做自由落體運動，而塑料管Q中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此Q中小磁塊做自由落體運動，A項錯誤；P中的小磁塊受到的磁場力對小磁塊做負功，機械能不守恒，B項錯誤；由于在P中小磁塊下落的加速度小于g，而Q中小磁塊做自由落體運動，因此從靜止開始下落相同高度，在P中下落的時間比在Q中下落的時間長，C項正確；根據(jù)動能定理可知，落到底部時在P中的速度比在Q中的速度小，D項錯誤．【變式2-1】如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。如果在磁鐵下端的水平桌面上放一個固定的閉合線圈，并使磁鐵上下振動。磁鐵在向下運動的過程中，下列說法正確的是()A．線圈給磁鐵的磁場力始終向上B．線圈給磁鐵的磁場力先向上再向下C．線圈給磁鐵的磁場力始終向下D．線圈給磁鐵的磁場力先向下再向上[解析]根據(jù)楞次定律的“來拒去留”，磁鐵向閉合線圈靠近，要受阻力作用，即磁場力向上，故A正確。[答案]A【變式2-2】某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是()A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用解析：選D未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中導(dǎo)線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，A、B錯誤；接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，C錯誤，D正確。【變式2-3】(多選)如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計的電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯掛廂上安裝永磁體，電梯的井壁上鋪設(shè)線圈，能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害．關(guān)于該裝置，下列說法正確的是()A．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作用B．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中C．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B中電流方向相同D．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落答案AD解析電梯突然墜落，線圈閉合時，線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會阻礙電梯下落，可起到應(yīng)急避險作用，選項A正確；感應(yīng)電流會阻礙電梯下落，但不能使電梯停在空中，選項B錯誤；當(dāng)電梯墜落至題圖位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向是逆時針方向(從上向下看)，線圈B中向上的磁場增強，感應(yīng)電流的方向是順時針方向(從上向下看)，可知線圈A與B中感應(yīng)電流方向相反，選項C錯誤；根據(jù)上述分析可知，當(dāng)電梯墜落至題圖位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落，選項D正確．【題型3電磁驅(qū)動】【例3】(多選)在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是()A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動C．鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的解析：選BC當(dāng)永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時永久磁體的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有力的作用，從而產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，A錯誤，B正確；該轉(zhuǎn)速表利用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律推論“來拒去留”知，永久磁體轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，C正確；永久磁體固定在轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁體沒有被同一轉(zhuǎn)軸帶動，D錯誤?！咀兪?-1】在物理興趣小組的活動中，某同學(xué)將輕質(zhì)圓形鋁板用細棉線懸掛在固定點O上，鋁板可以繞O點自由擺動，如圖所示。在平行于鋁板的豎直面內(nèi)將一豎放的條形磁鐵在鋁板附近左右來回拉動(與鋁板始終不相碰)，若空氣流動對鋁板的影響可忽略不計，則下列對這個實驗結(jié)果的判斷，正確的是()A．鋁板內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．鋁板內(nèi)能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢但不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．鋁板可以在安培力的作用下擺動起來D．鋁板始終保持靜止不動[解析]當(dāng)條形磁鐵靠近和遠離鋁板時，鋁板切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，A錯誤；因鋁板各部分切割磁感線的密集程度不同，磁通量的改變量不同，故各部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同，由此能產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；鋁板產(chǎn)生感應(yīng)電流后，可在安培力的作用下擺動起來，C正確，D錯誤。[答案]C【變式3-2】(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動答案AB解析當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項A正確．如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對運動，但抗拒不了相對運動，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，但略有滯后，選項B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤．【變式3-3】如圖所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的矩形金屬線圈．當(dāng)一豎直放置的、磁極不明的條形磁鐵從線圈中線AB正上方快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及其在水平方向運動趨勢的正確判斷是()A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右B．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左C．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右D．由于磁鐵磁極極性不明，無法判斷答案C解析條形磁鐵從線圈正上方由左向右運動的過程中，線圈中的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，線圈先有向下和向右運動的趨勢，后有向上和向右運動的趨勢；故線圈受到的支持力先大于重力后小于重力，同時運動趨勢向右，C項正確．【題型4聯(lián)系實際】【例4】如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則()A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流增大C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化解析：選D當(dāng)左側(cè)線圈中通有不斷增大的順時針方向(從左向右看)的電流時，知穿過右側(cè)線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時針方向的電流，即使有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向仍然為逆時針，故A、C錯誤；通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過右側(cè)線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變，故B錯誤；有金屬片通過時，則穿過金屬片的磁通量發(fā)生變化，金屬片中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以會將該空間中的磁場的變化削弱一些，使接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，故D正確?！咀兪?-1】在油電混合小轎車上有一種裝置，剎車時能將車的動能轉(zhuǎn)化為電能，啟動時再將電能轉(zhuǎn)化為動能，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。圖中，甲、乙磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸平行，丙、丁磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸垂直，輪子是絕緣體，則采取下列哪個措施，能有效地借助磁場的作用，讓轉(zhuǎn)動的輪子停下()A．如圖甲，在輪上固定如圖繞制的線圈B．如圖乙，在輪上固定如圖繞制的閉合線圈C．如圖丙，在輪上固定一些細金屬棒，金屬棒與輪子轉(zhuǎn)軸平行D．如圖丁，在輪上固定一些閉合金屬線框，線框長邊與輪子轉(zhuǎn)軸平行解析：選D題圖甲和題圖乙中當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量都是不變的，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則不會有磁場力阻礙輪子的運動，A、B錯誤；題圖丙中在輪上固定一些細金屬棒，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但是不會形成感應(yīng)電流，則也不會產(chǎn)生磁場力阻礙輪子轉(zhuǎn)動，C錯誤；題圖丁中在輪上固定一些閉合金屬線框，線框長邊與輪子轉(zhuǎn)軸平行，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，則會產(chǎn)生磁場力阻礙輪子轉(zhuǎn)動，使輪子很快停下來，D正確?！咀兪?-2】零刻度在表盤正中間的電流計非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達到平衡時，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是()解析：選D由題圖A、C可知，當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)時，鋁框或鋁板可能會離開磁場，產(chǎn)生不了渦流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，A、C錯誤；B圖是鋁框，磁場在鋁框中間，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時，鋁框不能切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，B錯誤；D圖是鋁板，磁場在鋁板中間，無論指針偏轉(zhuǎn)角度大小，都會在鋁板上產(chǎn)生渦流，起到電磁阻尼的作用，指針會很快停下，便于讀數(shù)，D正確?！咀兪?-3】(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯答案AB解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時間，需增大渦流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交流電源的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢，瓷杯不能產(chǎn)生渦流，取走鐵芯會導(dǎo)致磁性減弱，故選項A、B正確，選項C、D錯誤．【題型5綜合問題】【例5】如圖所示，鋁管豎直置于水平桌面上，小磁體從鋁管正上方由靜止開始下落，在磁體穿過鋁管的過程中，磁體不與管壁接觸，且無翻轉(zhuǎn)，不計空氣阻力。下列選項正確的是()A．磁體做勻加速直線運動B．磁體的機械能守恒C．磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量D．鋁管對桌面的壓力大于鋁管和磁體的重力之和[解析]磁體在鋁管中運動的過程中，安培力做負功，磁體的加速度小于重力加速度；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，磁體速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，受到的安培力也越大，所以磁體的加速度是逐漸減小的，磁體不是做勻加速運動，故A錯誤；磁體在整個下落過程中，除重力做功外，還有產(chǎn)生感應(yīng)電流對應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減小的重力勢能，部分轉(zhuǎn)化動能外，還要產(chǎn)生內(nèi)能，故機械能不守恒，且磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量，故B錯誤，C正確；以鋁管和磁體整體為研究對象，因磁體有向下的加速度，則整體合力向下，故地面對整體的支持力小于總重力，根據(jù)牛頓第三定律可知，鋁管對桌面的壓力小于鋁管和磁體的重力之和，故D錯誤。[答案]C【變式5-1】如圖為電磁驅(qū)動與阻尼模型，在水平面上有兩根足夠長的平行軌道PQ和MN，左端接有阻值為R的定值電阻，其間有垂直軌道平面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，兩軌道間距及磁場寬度均為L。質(zhì)量為m的金屬棒ab靜置于導(dǎo)軌上，當(dāng)磁場沿軌道向右運動的速度為v時，棒ab恰好滑動。棒運動過程始終在磁場范圍內(nèi)，并與軌道垂直且接觸良好，軌道和棒電阻均不計，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(1)判斷棒ab剛要滑動時棒中的感應(yīng)電流方向，并求此時棒所受的摩擦力Ff大??；(2)若磁場不動，棒ab以水平初速度2v開始運動，經(jīng)過時間t＝eq\f(mR,B2L2)停止運動，求棒ab運動位移x及回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q。[解析](1)磁場沿軌道向右運動，即棒相對于磁場沿軌道向左運動，則根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流方向由a至b。依題意得，棒剛要運動時，受到的摩擦力等于安培力：Ff＝F安又F安＝BI1L，I1＝eq\f(BLv,R)，聯(lián)立解得：Ff＝eq\f(B2L2v,R)。(2)設(shè)棒的平均速度為eq\o(v,\s\up6(－))，根據(jù)動量定理可得：－eq\o(F,\s\up6(－))安t－Fft＝0－2mv又eq\o(F,\s\up6(－))安＝Beq\o(I,\s\up6(－))L，又eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(BL\o(v,\s\up6(－)),R)，x＝eq\o(v,\s\up6(－))t，聯(lián)立解得：x＝eq\f(mvR,B2L2)根據(jù)動能定理有：－Ffx－W安＝0－eq\f(1,2)m(2v)2根據(jù)功能關(guān)系有：Q＝W安，解得：Q＝mv2。[答案](1)由a至beq\f(B2l2v,R)(2)eq\f(mvR,B2L2)mv2【變式5-2】如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場區(qū)域內(nèi)，與磁場方向垂直的水平面內(nèi)有兩根固定的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上面平放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，兩棒彼此平行，構(gòu)成一矩形回路．導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)體棒的質(zhì)量都為m，電阻都為R，導(dǎo)軌部分電阻可忽略不計．設(shè)導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑行，初始時刻ab棒靜止，給cd棒一個向右的初速度v0.(1)求cd棒速度減為0.8v0時的加速度大??；(2)從開始運動到最終穩(wěn)定，求電路中產(chǎn)生的電能；(3)求兩棒之間距離增加量的最大值．答案(1)eq\f(0.3B2l2v0,mR)(2)eq\f(1,4)mv02(3)eq\f(mRv0,B2l2)解析(1)設(shè)當(dāng)cd棒速度減為0.8v0時ab棒的速度為v′，由動量守恒定律得mv0＝0.8mv0＋mv′解得v′＝0.2v0此時回路的電流是I＝eq\f(Bl0.8－0.2v0,2R)cd棒的加速度為a＝eq\f(BIl,m)解得a＝eq\f(0.3B2l2v0,mR)(2)設(shè)兩棒穩(wěn)定時共同的速度為v，據(jù)動量守恒定律得mv0＝(m＋m)v解得v＝eq\f(1,2)v0故Q＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(1,2)(m＋m)v2＝eq\f(1,4)mv02(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律得，電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BlΔx,Δt)這段時間內(nèi)回路的電流為eq\x\to(I)＝eq\f(E,2R)對ab棒，由動量定理得Beq\x\to(I)lΔt＝mv聯(lián)立解得Δx＝eq\f(mRv0,B2l2).【變式5-3】如圖所示，平行傾斜光滑導(dǎo)軌與足夠長的平行水平光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌電阻不計．質(zhì)量分別為m和eq\f(1,2)m的金屬棒b和c靜止放在水平導(dǎo)軌上，b、c兩棒均與導(dǎo)軌垂直．圖中de虛線往右有范圍足夠大、方向豎直向上的勻強磁場．質(zhì)量為m的絕緣棒a垂直于傾斜導(dǎo)軌由靜止釋放，釋放位置與水平導(dǎo)軌的高度差為h.已知絕緣棒a滑到水平導(dǎo)軌上與金屬棒b發(fā)生彈性正碰，金屬棒b進入磁場后始終未與金屬棒c發(fā)生碰撞．重力加速度為g.求：(1)絕緣棒a與金屬棒b發(fā)生彈性正碰后分離時兩棒的速度大??；(2)金屬棒b進入磁場后，其加速度為其最大加速度的一半時的速度大??；(3)兩金屬棒b、c上最終產(chǎn)生的總焦耳熱．答案(1)0eq\r(2gh)(2)eq\f(5,6)eq\r(2gh)(3)eq\f(1,3)mgh解析(1)設(shè)a棒滑到水平導(dǎo)軌時速度為v0，下滑過程中a棒機械能守恒，則有：eq\f(1,2)mv02＝mgha棒與b棒發(fā)生彈性正碰由動量守恒定律：mv0＝mv1＋mv2由機械能守恒定律：eq\f(1,2)mv02＝eq\f(1,2)mv12＋eq\f(1,2)mv22聯(lián)立解得v1＝0，v2＝v0＝eq\r(2gh)(2)b棒剛進磁場時的加速度最大．設(shè)b棒進入磁場后某時刻，b棒的速度為vb，c棒的速度為vc，則b、c組成的回路中的感應(yīng)電動勢E＝BL(vb－vc)由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R總)，由安培力公式得F＝BIL＝ma，聯(lián)立得a＝eq\f(B2L2vb－vc,mR總).故當(dāng)b棒加速度為最大值的一半時有v2＝2(v2′－v3′)b、c兩棒組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)動量守恒．由動量守恒定律：mv2＝mv2′＋eq\f(m,2)v3′聯(lián)立得v2′＝eq\f(5,6)v2＝eq\f(5,6)eq\r(2gh)(3)最終b、c以相同的速度勻速運動．由動量守恒定律：mv2＝(m＋eq\f(m,2))v由能量守恒定律：eq\f(1,2)mv22＝eq\f(1,2)(m＋eq\f(m,2))v2＋Q解得Q＝eq\f(1,3)mgh.專題2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1渦流】 【題型2電磁阻尼】 【題型3電磁驅(qū)動】 【題型4聯(lián)系實際】 【題型5綜合問題】 【題型1渦流】【例1】光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部分處在一個沿水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2[解析]金屬塊最終在磁場區(qū)域內(nèi)往復(fù)運動，由初狀態(tài)到末狀態(tài)，根據(jù)能量守恒定律得E1＝E2＋Q，初狀態(tài)機械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2，末狀態(tài)機械能E2＝mga，產(chǎn)生的焦耳熱Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2。[答案]D【變式1-1】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當(dāng)探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化解析：選AD線圈通電后會產(chǎn)生磁場，當(dāng)有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發(fā)生變化，金屬物體內(nèi)部會產(chǎn)生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此判斷是否有金屬物體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象是帶電體靠近導(dǎo)體時使導(dǎo)體感應(yīng)起電，故A、D正確。【變式1-2】渦流內(nèi)檢測技術(shù)是一項用來檢測各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。下圖是檢測儀在管道內(nèi)運動及其工作原理剖面示意圖，當(dāng)激勵線圈中通以正弦交流電時，金屬管道壁內(nèi)會產(chǎn)生渦流，渦流磁場會影響檢測線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測儀的說法正確的是()A．檢測線圈消耗功率等于激勵線圈輸入功率B．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測線圈的電流強度不變C．在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測儀消耗功率將變大D．當(dāng)檢測儀從金屬管道完好處進入到破損處檢測時，管道壁中將產(chǎn)生更強的渦流解析：選C激勵線圈輸入功率大于檢測線圈消耗功率，管道壁中產(chǎn)生渦流，有一定的熱功率，P激勵＝P檢測＋P熱，故A錯誤；增大頻率，檢測線圈的磁通量變化率變大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大，則電流強度變大，故B錯誤；增大頻率，檢測線圈的功率和管道產(chǎn)生的熱功率變大，則檢測儀消耗功率將變大，故C正確；當(dāng)檢測儀從金屬管道完好處進入破損處檢測時，厚度減小，則管道壁中產(chǎn)生的渦流變小，故D錯誤。【變式1-3】以下現(xiàn)象中屬于渦流現(xiàn)象的應(yīng)用的是()解析：選B電烤箱是利用電流發(fā)熱的原理，故A錯誤；金屬探測儀可以探測人身是否攜帶金屬物品，是通過金屬上產(chǎn)生渦流而使報警器發(fā)出警告的，故B正確；高壓帶電作業(yè)屏蔽服是利用靜電屏蔽原理，故C錯誤；車載充電器沒有應(yīng)用渦流現(xiàn)象，故D錯誤?！绢}型2電磁阻尼】【例2】如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置．小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部．則小磁塊()A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大答案C解析小磁塊從銅管P中下落時，P中的磁通量發(fā)生變化，P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個向上的磁場力，阻礙小磁塊向下運動，因此小磁塊在P中不是做自由落體運動，而塑料管Q中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此Q中小磁塊做自由落體運動，A項錯誤；P中的小磁塊受到的磁場力對小磁塊做負功，機械能不守恒，B項錯誤；由于在P中小磁塊下落的加速度小于g，而Q中小磁塊做自由落體運動，因此從靜止開始下落相同高度，在P中下落的時間比在Q中下落的時間長，C項正確；根據(jù)動能定理可知，落到底部時在P中的速度比在Q中的速度小，D項錯誤．【變式2-1】如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。如果在磁鐵下端的水平桌面上放一個固定的閉合線圈，并使磁鐵上下振動。磁鐵在向下運動的過程中，下列說法正確的是()A．線圈給磁鐵的磁場力始終向上B．線圈給磁鐵的磁場力先向上再向下C．線圈給磁鐵的磁場力始終向下D．線圈給磁鐵的磁場力先向下再向上[解析]根據(jù)楞次定律的“來拒去留”，磁鐵向閉合線圈靠近，要受阻力作用，即磁場力向上，故A正確。[答案]A【變式2-2】某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是()A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用解析：選D未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中導(dǎo)線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，A、B錯誤；接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，C錯誤，D正確?！咀兪?-3】(多選)如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計的電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯掛廂上安裝永磁體，電梯的井壁上鋪設(shè)線圈，能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害．關(guān)于該裝置，下列說法正確的是()A．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可起到阻礙電梯下落的作用B．當(dāng)電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中C．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B中電流方向相同D．當(dāng)電梯墜落至永磁體在圖示位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落答案AD解析電梯突然墜落，線圈閉合時，線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會阻礙電梯下落，可起到應(yīng)急避險作用，選項A正確；感應(yīng)電流會阻礙電梯下落，但不能使電梯停在空中，選項B錯誤；當(dāng)電梯墜落至題圖位置時，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向是逆時針方向(從上向下看)，線圈B中向上的磁場增強，感應(yīng)電流的方向是順時針方向(從上向下看)，可知線圈A與B中感應(yīng)電流方向相反，選項C錯誤；根據(jù)上述分析可知，當(dāng)電梯墜落至題圖位置時，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落，選項D正確．【題型3電磁驅(qū)動】【例3】(多選)在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是()A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動C．鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的解析：選BC當(dāng)永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時永久磁體的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有力的作用，從而產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，A錯誤，B正確；該轉(zhuǎn)速表利用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律推論“來拒去留”知，永久磁體轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，C正確；永久磁體固定在轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁體沒有被同一轉(zhuǎn)軸帶動，D錯誤。【變式3-1】在物理興趣小組的活動中，某同學(xué)將輕質(zhì)圓形鋁板用細棉線懸掛在固定點O上，鋁板可以繞O點自由擺動，如圖所示。在平行于鋁板的豎直面內(nèi)將一豎放的條形磁鐵在鋁板附近左右來回拉動(與鋁板始終不相碰)，若空氣流動對鋁板的影響可忽略不計，則下列對這個實驗結(jié)果的判斷，正確的是()A．鋁板內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．鋁板內(nèi)能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢但不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．鋁板可以在安培力的作用下擺動起來D．鋁板始終保持靜止不動[解析]當(dāng)條形磁鐵靠近和遠離鋁板時，鋁板切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，A錯誤；因鋁板各部分切割磁感線的密集程度不同，磁通量的改變量不同，故各部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同，由此能產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；鋁板產(chǎn)生感應(yīng)電流后，可在安培力的作用下擺動起來，C正確，D錯誤。[答案]C【變式3-2】(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動答案AB解析當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項A正確．如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對運動，但抗拒不了相對運動，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，但略有滯后，選項B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤．【變式3-3】如圖所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的矩形金屬線圈．當(dāng)一豎直放置的、磁極不明的條形磁鐵從線圈中線AB正上方快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及其在水平方向運動趨勢的正確判斷是()A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右B．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左C．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右D．由于磁鐵磁極極性不明，無法判斷答案C解析條形磁鐵從線圈正上方由左向右運動的過程中，線圈中的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，線圈先有向下和向右運動的趨勢，后有向上和向右運動的趨勢；故線圈受到的支持力先大于重力后小于重力，同時運動趨勢向右，C項正確．【題型4聯(lián)系實際】【例4】如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則()A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流增大C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化解析：選D當(dāng)左側(cè)線圈中通有不斷增大的順時針方向(從左向右看)的電流時，知穿過右側(cè)線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時針方向的電流，即使有金屬片通過時，接收線圈中的感應(yīng)電流方向仍然為逆時針，故A、C錯誤；通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過右側(cè)線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變，故B錯誤；有金屬片通過時，則穿過金屬片的磁通量發(fā)生變化，金屬片中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以會將該空間中的磁場的變化削弱一些，使接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，故D正確?！咀兪?-1】在油電混合小轎車上有一種裝置，剎車時能將車的動能轉(zhuǎn)化為電能，啟動時再將電能轉(zhuǎn)化為動能，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。圖中，甲、乙磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸平行，丙、丁磁場方向與輪子的轉(zhuǎn)軸垂直，輪子是絕緣體，則采取下列哪個措施，能有效地借助磁場的作用，讓轉(zhuǎn)動的輪子停下()A．如圖甲，在輪上固定如圖繞制的線圈B．如圖乙，在輪上固定如圖繞制的閉合線圈C．如圖丙，在輪上固定一些細金屬棒，金屬棒與輪子轉(zhuǎn)軸平行D．如圖丁，在輪上固定一些閉合金屬線框，線框長邊與輪子轉(zhuǎn)軸平行解析：選D題圖甲和題圖乙中當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量都是不變的，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，則不會有磁場力阻礙輪子的運動，A、B錯誤；題圖丙中在輪上固定一些細金屬棒，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但是不會形成感應(yīng)電流，則也不會產(chǎn)生磁場力阻礙輪子轉(zhuǎn)動，C錯誤；題圖丁中在輪上固定一些閉合金屬線框，線框長邊與輪子轉(zhuǎn)軸平行，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，則會產(chǎn)生磁場力阻礙輪子轉(zhuǎn)動，使輪子很快停下來，D正確?！咀兪?-2】零刻度在表盤正中間的電流計非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達到平衡時，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是()解析：選D由題圖A、C可知，當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)時，鋁框或鋁板可能會離開磁場，產(chǎn)生不了渦流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，A、C錯誤；B圖是鋁框，磁場在鋁框中間，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時，鋁框不能切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，B錯誤；D圖是鋁板，磁場在鋁板中間，無論指針偏轉(zhuǎn)角度大小，都會在鋁板上產(chǎn)生渦流，起到電磁阻尼的作用，指針會很快停下，便于讀數(shù)，D正確。【變式4-3】(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯答案AB解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時間，需增大渦流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交流電源的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢，瓷杯不能產(chǎn)生渦流，取走鐵芯會導(dǎo)致磁性減弱，故選項A、B正確，選項C、D錯誤．【題型5綜合問題】【例5】如圖所示，鋁管豎直置于水平桌面上，小磁體從鋁管正上方由靜止開始下落，在磁體穿過鋁管的過程中，磁體不與管壁接觸，且無翻轉(zhuǎn)，不計空氣阻力。下列選項正確的是()A．磁體做勻加速直線運動B．磁體的機械能守恒C．磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量D．鋁管對桌面的壓力大于鋁管和磁體的重力之和[解析]磁體在鋁管中運動的過程中，安培力做負功，磁體的加速度小于重力加速度；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，磁體速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，受到的安培力也越大，所以磁體的加速度是逐漸減小的，磁體不是做勻加速運動，故A錯誤；磁體在整個下落過程中，除重力做功外，還有產(chǎn)生感應(yīng)電流對應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減小的重力勢能，部分轉(zhuǎn)化動能外，還要產(chǎn)生內(nèi)能，故機械能不守恒，且磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量，故B錯誤，C正確；以鋁管和磁體整體為研究對象，因磁體有向下的加速度，則整體合力向下，故地面對整體的支持力小于總重力，根據(jù)牛頓第三定律可知，鋁管對桌面的壓力小于鋁管和磁體的重力之和，故D錯誤。[答案]C【變式5-1】如圖為電磁驅(qū)動與阻尼模型，在水平面上有兩根足夠長的平行軌道PQ和MN，左端接有阻值為R的定值電阻，其間有垂直軌道平面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，兩軌道間距及磁場寬度均為L。質(zhì)量為m的金屬棒ab靜置于導(dǎo)軌上，當(dāng)磁場沿軌道向右運動的速度為v時，棒ab恰好滑動。棒運動過程始終在磁場范圍內(nèi)，并與軌道垂直且接觸良好，軌道和棒電阻均不計，最大靜摩擦