2021年高考物理模擬題精練專(zhuān)題4.46,渦流與電磁阻尼問(wèn)題（解析版）

1、2021年高考物理模擬題精練專(zhuān)題4.46,渦流與電磁阻尼問(wèn)題（解析版） 2021 年高考物理 100 考點(diǎn)最新模擬題千題精練（選修 3-2 ） 第四部分 電磁感應(yīng) 題 專(zhuān)題 4.46 渦流與電磁阻尼問(wèn)題 一選擇題 1（2021 年 5 月青島二模）如圖，物理老師做了一個(gè)奇妙的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)：他把一個(gè)帶鐵芯的線圈 l、開(kāi)關(guān) s和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后，將一金屬套環(huán)置于線圈 l 上，使鐵芯穿過(guò)套環(huán)，閉合開(kāi)關(guān) s 的瞬間，套環(huán)立刻跳起；某同學(xué)另找來(lái)器材再做此實(shí)驗(yàn)，他連接好電路，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)線圈上的套環(huán)沒(méi)有動(dòng)。對(duì)比老師做的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)沒(méi)有動(dòng)的原因可能是 a線圈接在了直流電源上 b電源的輸出

2、電壓過(guò)高 c所選線圈的匝數(shù)過(guò)多 d所用套環(huán)的材料與老師的不同 【參考答案】d 【名師解析】閉合開(kāi)關(guān) s 的瞬間，套環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，使套環(huán)立刻跳起；某同學(xué)另找來(lái)器材再做此實(shí)驗(yàn)，他連接好電路，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)線圈上的套環(huán)沒(méi)有動(dòng)，導(dǎo)致套環(huán)沒(méi)有動(dòng)的原因可能是所用套環(huán)的材料可能為非導(dǎo)體或套環(huán)不閉合，套環(huán)中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，即所用套環(huán)的材料與老師的不同，選項(xiàng) d 正確。 2（2021 東莞模擬自測(cè)）如圖所示，一根質(zhì)量為 m、長(zhǎng)為 l 的銅管豎直放置在水平桌面上，現(xiàn)讓一塊質(zhì)量為 m、可視為質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)磁鐵從銅管上端由靜止下落，強(qiáng)磁鐵在下落過(guò)程中不與銅管接觸，不計(jì)空氣阻力下列說(shuō)法正確的是 圖 a強(qiáng)

3、磁鐵下落過(guò)程中，桌面對(duì)銅管的支持力小于 mg b強(qiáng)磁鐵下落過(guò)程中，銅管和強(qiáng)磁鐵組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 c若將銅管換成鋁管，強(qiáng)磁鐵將做自由落體運(yùn)動(dòng) d強(qiáng)磁鐵下落到桌面的時(shí)間 【參考答案】d 【名師解析】強(qiáng)磁鐵在下落過(guò)程中，在銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，強(qiáng)磁鐵受到向上的阻尼作用，下落的加速度小于重力加速度，強(qiáng)磁鐵下落到桌面的時(shí)間 。根據(jù)牛頓第三定律，強(qiáng)磁鐵對(duì)銅管的作用力向下，所以強(qiáng)磁鐵下落過(guò)程中，桌面對(duì)銅管的支持力大于 mg，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤 d 正確；強(qiáng)磁鐵在下落過(guò)程中，在銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅管和強(qiáng)磁鐵組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；若將銅管換成鋁管，強(qiáng)磁鐵在下落過(guò)程中，在鋁管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，強(qiáng)磁

4、鐵將做加速度小于 g 的下落運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤。 3（2021 江蘇高考仿真模擬 2）如圖所示，讓一鋁制圓盤(pán)靠近 u 形磁鐵的兩級(jí)，但不接觸，且磁鐵的中心軸線與圓盤(pán)的中心在同一豎直線上?，F(xiàn)讓磁鐵按照?qǐng)D示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是 （ ） a磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)內(nèi)磁通量發(fā)生了變化 b圓盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) c圓盤(pán)跟隨磁鐵一起同步轉(zhuǎn)動(dòng) d圓盤(pán)跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的原因是內(nèi)部產(chǎn)生的渦流引起的 【參考答案】bd 【名師解析】：磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量不發(fā)生變化，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；可將鋁制圓盤(pán)沿半徑方向分割成無(wú)數(shù)條金屬導(dǎo)體棒，當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些導(dǎo)體棒會(huì)切割磁感線，故圓盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，選項(xiàng) b 正確；當(dāng)磁

5、鐵轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)，緊靠磁鐵的圓盤(pán)因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，根據(jù)楞次定律，渦流與磁場(chǎng)相互作用，驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)，但圓盤(pán)要比磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；圓盤(pán)內(nèi)的渦流受到安培力的作用，使得圓盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，選項(xiàng) d 正確。 4（6 分）（2021 北京通州二模）課堂上，老師演示了一個(gè)有趣的電磁現(xiàn)象：將一鋁管豎立，把一塊直徑比 鋁管內(nèi)徑小一些的圓柱形的強(qiáng)磁鐵從鋁管上端由靜止釋放，強(qiáng)磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸?？梢杂^察到，相比強(qiáng)磁鐵自由下落，強(qiáng)磁鐵在鋁管中的下落會(huì)延緩許多。下課后，好奇的小明將一塊較厚的泡沫塑料墊在電子秤上，再將這個(gè)鋁管豎直固定在泡沫塑料上（用以消除電子秤內(nèi)部鐵磁性材料與磁鐵相互作用的影響），

6、如圖所示，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作。在強(qiáng)磁鐵由靜止釋放至落到泡沫塑料上之前，關(guān)于強(qiáng)磁鐵的運(yùn)動(dòng)和受力情況，下列情況可能發(fā)生的是（ ） a先加速下落后減速下落 b始終做加速運(yùn)動(dòng)，且加速度不斷增大 c所受合力方向豎直向上 d所受鋁管對(duì)它的作用力越來(lái)越大 【參考答案】d 【名師解析】強(qiáng)磁鐵在下落的過(guò)程中，鋁管切割磁感線產(chǎn)生感生電流，受到磁鐵所給的向下安培力作用，磁鐵受到向上的安培力反作用力。初始階段，磁鐵的速度較小，在鋁管中產(chǎn)生的安培力較小，磁鐵受到的向下重力大于向上的安培力反作用力，于是向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。如果鋁管足夠長(zhǎng)，磁鐵的加速度減小到零，此時(shí)磁鐵受到的向下重力等于向上的安培力反作用力，之后磁鐵

7、向下做勻速運(yùn)動(dòng)。故a、b 錯(cuò)誤；由以上分析可知，如果鋁管足夠長(zhǎng)，強(qiáng)磁鐵在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所受合力方向先豎直向下后減為零，故 c 錯(cuò)誤；由于強(qiáng)磁鐵在鋁管中運(yùn)動(dòng)的速度越來(lái)越大，鋁管切割磁感線產(chǎn)生感生電流越來(lái)越大，受到磁鐵所給的向下安培力越來(lái)越大，鋁管對(duì)強(qiáng)磁鐵的安培力反作用力也隨之越來(lái)越大，這是強(qiáng)磁鐵落到泡沫塑料上時(shí)還沒(méi)有達(dá)到最大速度或者剛好達(dá)到最大速度的情況，故 d 正確。 5.(2021江蘇省蘇州市高三第一次模擬)"電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)'被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，如圖 5 所示為一手持式封口機(jī)，它的工作原理是：當(dāng)接通電源時(shí)，內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁感線穿過(guò)

8、封口鋁箔材料時(shí)，瞬間產(chǎn)生大量小渦流，致使鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在承封容器的封口處，達(dá)到迅速封口的目的。下列說(shuō)法正確的是( ) 圖 5 a.封口材料可用普通塑料來(lái)代替鋁箔 b.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶 c.封口過(guò)程中溫度過(guò)高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率來(lái)解決 d.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口但不適用于金屬容器 【參考答案】cd 【名師解析】 渦流只能在金屬材料中產(chǎn)生，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；磁通量變化才能產(chǎn)生渦流，恒定電流不能產(chǎn)生，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；所通電流的頻率減少時(shí)，產(chǎn)生的渦流變小，則溫度降低，選項(xiàng) c 正確；金屬容器中也會(huì)產(chǎn)生渦流，故不適用于金屬

9、容器的封口，選項(xiàng) d 正確。 6.(2021江蘇南京、鹽城高三第一次模擬)下列圖中，a 圖是真空冶煉爐可以冶煉高質(zhì)量的合金；b 圖是充電器工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱；c 圖是安檢門(mén)可以探測(cè)人身是否攜帶金屬物品；d 圖是工人穿上金屬絲織成的衣服可以高壓帶電作業(yè)，不屬于渦流現(xiàn)象的是( ) 【參考答案】d 【名師解析】 線圈接有交變電流，在線圈中會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在冶煉爐中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故 a 中屬于渦流現(xiàn)象；充電器工作時(shí)有交變電流通過(guò)，交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過(guò)鐵芯，在鐵芯中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故 b中屬于渦流現(xiàn)

10、象；線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，會(huì)在金屬物品產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測(cè)到，故c 中屬于渦流現(xiàn)象；工作服用包含金屬絲的織物制成，形成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼外有電場(chǎng)，殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)保持為 0，高壓外電場(chǎng)不會(huì)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生影響，故 d 中屬于靜電屏蔽。 7.如圖所示，關(guān)于渦流的下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) a.真空冶煉爐是利用渦流來(lái)熔化金屬的裝置 b.家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場(chǎng)產(chǎn)生的 c.阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng) d.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流 【參考答案】 b 【名師解析】家用電磁爐

11、鍋體中的渦流是由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤。 8. (2021省深圳市第一次調(diào)研)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板上，另一端拴接條形磁鐵，一個(gè) 銅盤(pán)放在條形磁鐵的正下方的絕緣水平桌面上，控制磁鐵使彈簧處于原長(zhǎng)，然后由靜止釋放磁鐵，不計(jì)磁鐵與彈簧之間的磁力作用，且磁鐵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與銅盤(pán)接觸，下列說(shuō)法中正確的是( ) a.磁鐵所受彈力與重力等大反向時(shí)，磁鐵的加速度為零 b.磁鐵下降過(guò)程中，俯視銅盤(pán)，銅盤(pán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u旋電流 c.磁鐵從靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能等于彈簧彈性勢(shì)能 d.磁鐵從靜止釋放到最終靜止的過(guò)程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能大于銅盤(pán)產(chǎn)生的焦耳熱 【

12、參考答案】 d 【名師解析】 磁鐵上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量發(fā)生變化，則在銅盤(pán)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤(pán)對(duì)磁鐵有磁場(chǎng)力，阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)磁鐵所受彈力與重力等大反向時(shí)，此時(shí)磁鐵還受到下面銅盤(pán)的作用力，故此時(shí)磁鐵的加速度不為零，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，磁鐵下降過(guò)程中，俯視銅盤(pán)，銅盤(pán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻臏u旋電流，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；磁鐵從靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，由于有電能產(chǎn)生，則磁鐵減少的重力勢(shì)能等于彈簧彈性勢(shì)能與產(chǎn)生的電能之和，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；磁體最終靜止時(shí)彈簧有彈性勢(shì)能，則磁鐵從靜止釋放到最終靜止的過(guò)程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能等于銅盤(pán)產(chǎn)生的焦耳熱與彈簧彈性勢(shì)能之和，選項(xiàng) d 正

13、確. 9.(2021聊城模擬)(多選)航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖 14 所示，當(dāng)固定線圈上突然通過(guò)直流電流時(shí)，線圈端點(diǎn)的金屬環(huán)被彈射出去?，F(xiàn)在固定線圈左側(cè)同一位置，先后放有分別用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，且電阻率 銅 鋁 。閉合開(kāi)關(guān) s 的瞬間( ) a.從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?b.銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力 c.若將環(huán)放置在線圈右方，環(huán)將向左運(yùn)動(dòng) d.電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)不能向左彈射 【參考答案】 ab 【名師解析】 線圈中電流為右側(cè)流入，磁場(chǎng)方向?yàn)橄蜃?，在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，磁場(chǎng)變強(qiáng)，則由楞次定律可知，電流

14、由左側(cè)看為順時(shí)針，選項(xiàng) a 正確；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)的，選項(xiàng) b 正確；若將環(huán)放在線圈右方，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)， 選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)受力仍向左，故仍將向左彈出，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤。 10健身車(chē)的磁控阻力原理如圖所示，在金屬飛輪的外側(cè)有一些磁鐵（與飛輪不接觸），人在健身時(shí)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵會(huì)對(duì)飛輪產(chǎn)生阻礙，拉動(dòng)控制拉桿可以改變磁鐵與飛輪間的距離則 a. 飛輪受到阻力大小與其材料密度有關(guān) b. 飛輪受到阻力大小與其材料電阻率有關(guān) c. 飛輪轉(zhuǎn)速一定時(shí)，磁鐵越靠近飛輪，其受到的阻力越大 d. 磁鐵與飛輪間距離不變時(shí)，飛

15、輪轉(zhuǎn)速越大，其受到阻力越小 【參考答案】bc 【名師解析】磁鐵和飛輪間的距離、轉(zhuǎn)速一定時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，飛輪上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定，材料電阻率不同，感應(yīng)電流大小不同，阻力就不同，故 a 錯(cuò)誤，b 正確；磁鐵越靠近飛輪，飛輪處的磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)，所以在飛輪轉(zhuǎn)速一定時(shí)，飛輪上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流越大，飛輪受到的阻力越大。故 c 正確； 磁鐵和飛輪間的距離一定時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，飛輪轉(zhuǎn)速越大，飛輪上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流越大，其受到阻力越大，故 d 錯(cuò)誤。 點(diǎn)睛：金屬飛輪在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律判斷轉(zhuǎn)速和距離對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響，根據(jù)歐

16、姆定律和安培力公式確定阻力的大小 11.(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(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)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 【參考答案】ab 【名師解析】 當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高。要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻。增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱。所以選項(xiàng) a、b 正確，c、d 錯(cuò)誤。 12.(多選)如圖 4

17、所示，條形磁鐵位于固定的半圓光滑軌道的圓心位置，一半徑為 r、質(zhì)量為 m 的金屬球從半圓軌道的一端沿半圓軌道由靜止下滑，重力加速度大小為 g。下列說(shuō)法正確的是( ) a.金屬球會(huì)運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的另一端 b.由于金屬球沒(méi)有形成閉合電路，所以金屬球中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 c.金屬球受到的安培力做負(fù)功 d.系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為 mgr 【參考答案】cd 【名師解析】 金屬球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)金屬球的磁通量不斷變化，在金屬球內(nèi)形成閉合回路，產(chǎn)生渦流，金屬球受到的安培力做負(fù)功，金屬球產(chǎn)生的熱量不斷地增加，機(jī)械能不斷地減少，直至金屬球停在半圓軌道的最低點(diǎn)，選項(xiàng) c 正確，a、b 錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律得系統(tǒng)產(chǎn)生

18、的總熱量為 mgr，選項(xiàng) d正確。 13. 下列沒(méi)有利用渦流的是( ) a. 金屬探測(cè)器 b. 變壓器中用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯 c. 用來(lái)冶煉合金鋼的真空冶煉爐 d. 磁電式儀表的線圈用鋁框做骨架 【參考答案】b 【名師解析】變壓器中用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯是為了減小渦流損失，選項(xiàng) b 不是利用渦流。 14(2021長(zhǎng)興中學(xué)高三模擬)1831 年，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)(圖甲)它是利用電磁感應(yīng)原理制成的，是人類(lèi)歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)圖乙是這個(gè)圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤(pán)安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片 c、d 分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤(pán)的邊緣良好接觸使銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，

19、電阻 r 中就有電流通過(guò)若所加磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤(pán)沿順時(shí)針?lè)较騽?速轉(zhuǎn)動(dòng)，crd 平面與銅盤(pán)平面垂直，下列說(shuō)法正確的是( ) a電阻 r 中沒(méi)有電流流過(guò) b銅片 c 的電勢(shì)高于銅片 d 的電勢(shì) c保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤(pán)的交變磁場(chǎng)，則銅盤(pán)中有電流產(chǎn)生 d保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤(pán)的交變磁場(chǎng)， 則 crd 回路中有電流產(chǎn)生 【參考答案】c 【名師解析】根據(jù)右手定則可知，電流從 d 點(diǎn)流出，流向 c 點(diǎn)，因此在圓盤(pán)中電流方向?yàn)閺?c 向 d，由于圓盤(pán)在切割磁感線時(shí)相當(dāng)于電源，所以 d 處的電勢(shì)比 c 處高，a、b 錯(cuò)誤；保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较?/p>

20、垂直于銅盤(pán)的交變磁場(chǎng)，則穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量發(fā)生變化，故銅盤(pán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，但是此時(shí)不再切割磁感線，所以 cd 不能當(dāng)成電源，故 crd 回路中沒(méi)有電流產(chǎn)生，c 正確，d 錯(cuò)誤 15(2021吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)轉(zhuǎn)筆(pen spinning)是一項(xiàng)用不同的方法與技巧、以手指來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)筆的休閑活動(dòng)轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛(ài)，其中也包含了許多的物理知識(shí)，假設(shè)某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其上的某一點(diǎn) o 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列有關(guān)該同學(xué)轉(zhuǎn)筆中涉及的物理知識(shí)的敘述正確的是( ) a筆桿上的點(diǎn)離 o 點(diǎn)越近的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小 b筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的 c若該同學(xué)使用中性筆，筆尖上的小鋼

21、珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走 d若該同學(xué)使用的是金屬筆桿，且考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此金屬筆桿兩端一定不會(huì)形成電勢(shì)差 【參考答案】ac 【名師解析】筆桿上各點(diǎn)的角速度相同，根據(jù) a 2 r 可知，筆桿上的點(diǎn)離 o 點(diǎn)越近的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小，選項(xiàng) a 正確；筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由筆桿對(duì)該點(diǎn)的作用力提供的，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；若該同學(xué)使用中性筆，且轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快，則筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走，選項(xiàng) c 正確；若考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能要切割磁感線而使金屬筆桿兩端形成電勢(shì)差，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤 16如圖所示，固定在水平面上的

22、光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為 l，右端接有阻值 r 的電阻，空間存在方 向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)質(zhì)量為 m、電阻為 r 的導(dǎo)體棒 ab 與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度給導(dǎo)體棒水平向右的初速度 v 0 ，導(dǎo)體棒開(kāi)始沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸已知導(dǎo)體棒的電阻 r 與定值電阻 r 的阻值相等，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則下列說(shuō)法中正確的是( ) a導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻受到的安培力向左 b導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻導(dǎo)體棒兩端的電壓 ublv 0 c導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后速度第一次為零時(shí)，系統(tǒng)的彈性勢(shì)能 e p 12 mv20 d導(dǎo)體棒最終會(huì)停在初

23、始位置，在導(dǎo)體棒整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻 r 上產(chǎn)生的焦耳熱 q 14 mv20 【參考答案】ad 【名師解析】 根據(jù)楞次定律，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流的方向?yàn)?a 到 b，再根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒受到的安培力方向水平向左，選項(xiàng) a 正確；導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 blv 0 ，而導(dǎo)體棒兩端的電壓為路端電壓，大小為 blv 0 rrr blv 02，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，w 安 w 彈 12 mv20 ，所以 w 彈 12 mv20 ，而 w 彈 等于彈簧的彈性勢(shì)能，故 e p 12 mv20 ，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；最終機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，導(dǎo)體棒 r 和電阻 r

24、 產(chǎn)生的內(nèi)能都是 14 mv20 ，選項(xiàng) d 正確 二計(jì)算題 1. (15 分)（2021 江蘇揚(yáng)州期末）實(shí)驗(yàn)小組想要探究電磁剎車(chē)的效果，在遙控小車(chē)底面安裝寬為 l、長(zhǎng)為 2.5l 的 n 匝矩形線框 abcd，總電阻為 r，面積可認(rèn)為與小車(chē)底面相同，其平面與水平地面平行，小車(chē)總質(zhì)量為 m.如圖所示是簡(jiǎn)化的俯視圖，小車(chē)在磁場(chǎng)外以恒定的功率做直線運(yùn)動(dòng)，受到地面阻力恒為 f，進(jìn)入磁場(chǎng)前已達(dá)到最大速度 v，車(chē)頭(ab 邊)剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)立即撤去牽引力，車(chē)尾(cd 邊)剛出磁場(chǎng)時(shí)速度恰好為零已知有界磁場(chǎng)寬度為 2.5l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，方向豎直向下求： (1) 進(jìn)入磁場(chǎng)前小車(chē)所受牽引力的功率 p；

25、(2) 車(chē)頭剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的大小 i； (3) 電磁剎車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱 q. 【名師解析】 (1) 小車(chē)達(dá)最大速度 v 后，小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力大小等于摩擦力 ff(2 分) 小車(chē)功率與牽引力的關(guān)系 pfv(2 分) 解得 pfv.(1 分) (2) 車(chē)頭剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) enblv(2 分) 根據(jù)閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流 i er (2 分) i nblvr.(1 分) (3) 根據(jù)能量守恒 12 mv2 qf5l(3 分) 解得 q 12 mv2 5fl.(2 分) 2如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊 k 和質(zhì)量為 m 的緩

26、沖車(chē)廂。在緩沖車(chē)廂的底板上，平行車(chē)的軸線固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌 pq、mn。緩沖車(chē)的底部還裝有電磁鐵（圖中未畫(huà)出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊 k 由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊 k 上繞有閉合矩形線圈 abcd，線圈的總電阻為 r，匝數(shù)為 n，ab 邊長(zhǎng)為 l。假設(shè)緩沖車(chē)以速度0v 與障礙物 c 碰撞后，滑塊 k 立即停下，此后線圈與軌道間的磁場(chǎng)作用力使緩沖車(chē)廂減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖，一切摩擦阻力不計(jì)。求： （1）緩沖車(chē)緩沖過(guò)程最大加速度ma 的大小； （2）若緩沖車(chē)廂向前移動(dòng)距離 l 后速度為零，則此過(guò)程線圈 abcd 中通過(guò)的電量 q 和產(chǎn)生

27、的焦耳熱 q； （3）若緩沖車(chē)以某一速度0v¢（未知）與障礙物 c 碰撞后，滑塊 k 立即停下，緩沖車(chē)廂所受的最大水平磁場(chǎng)力為mf 。緩沖車(chē)在滑塊 k 停下后，其速度 v 隨位移 x 的變化規(guī)律滿足：2 2 20n b lv v xmr¢= - 。要使導(dǎo)軌右端不碰到障礙物，則緩沖車(chē)與障礙物 c 碰撞前，導(dǎo)軌右端 qn 與滑塊 k 的 cd 邊的距離至少多大。 【參考答案】（1）2 2 20mn b l vamr= ；（2）2nblr；2021mv ；（3）24 4 4mf r mn b l 【名師解析】 (1) 緩沖車(chē)以速度 v 0 與障礙物 c 碰撞后，滑塊 k 立即停下

28、，滑塊相對(duì)磁場(chǎng)的速度大小為 v 0 ，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則有0 me nblv = ， 電流為：mmeir= 安培力為：af bil = 加速度為：afam= 聯(lián)立解得：2 2 20mn b l vamr= ； (2) 由法拉第電磁感應(yīng)定律得: e ntdf=d，其中2bl df= 由歐姆定律得：eir= ，又qit= 代入整理得：此過(guò)程線圈 abcd 中通過(guò)的電量2blq nr= ， 由功能關(guān)系得：線圈產(chǎn)生的焦耳熱為2021q mv = ； (3) 若緩沖車(chē)以某一速度"0v 與障礙物 c 碰撞后，滑塊 k 立即停下，滑塊相對(duì)磁場(chǎng)的速度大小為"0v ，線圈中產(chǎn)生的

29、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) "0e nblv = 線圈中感應(yīng)電流為eir= 線圈 ab 邊受到的安培力 f=nbil 依題意有 f=f m 解得，"02 2 2mf rvn b l= 由題意知，2 2 2"0n b lv v xmr= - 當(dāng) 0 v= 時(shí)，解得：24 4 4mf mrxn b l= 。 3.(2021陜西西工大附中模擬)如圖所示，用水平絕緣傳送帶輸送一正方形單匝閉合銅線框，在輸送中讓線框隨傳送帶通過(guò)一固定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，銅線框在進(jìn)入磁場(chǎng)前與傳送帶的速度相同，穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中將相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)。已知傳送帶以恒定速度 v 0 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框的右邊框剛剛到達(dá)邊界 pq

30、時(shí)速度又恰好等于v 0 。若磁場(chǎng)邊界 mn、pq 與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向垂直，mn 與 pq 的距離為 d，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，銅線框質(zhì)量為 m，電阻均為 r，邊長(zhǎng)為 l(ld)，銅線框與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，且在傳送帶上始終保持前后邊框平行于磁場(chǎng)邊界 mn，試求： (1)線框的右邊框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力的大??； (2)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)加速度的最大值以及速度的最小值； (3)從線框右邊框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到穿出磁場(chǎng)后又相對(duì)傳送帶靜止的過(guò)程中，傳送帶對(duì)閉合銅線框做的功。 【名師解析】 (1)閉合銅線框右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) eblv 0 產(chǎn)生的電流 i er blv 0r 右側(cè)邊所

31、受安培力 fbil b2 l 2 v 0r (2)線框以速度 v 0 進(jìn)入磁場(chǎng)，在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，受安培力和摩擦力的共同作用做變減速運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場(chǎng)后，在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其右邊框剛剛到達(dá) pq 時(shí)速度又恰好等于 v 0 。因此，線框在剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，所受安培力最大，加速度最大，設(shè)為 a m ；線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間速度最小，設(shè)此時(shí)線框的速度為v。線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有 fmgma m ， 解得 a m b2 l 2 v 0mrg， 在線框剛剛完全進(jìn)入磁場(chǎng)又勻加速運(yùn)動(dòng)到達(dá)邊界 pq 的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有 mg(dl) 12 mv20 12 mv2 ， 解得最小速度 v min 錯(cuò)誤! (3)線框從右邊框進(jìn)入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)邊界 pq 的過(guò)程中線框一直受摩擦力 fmg 由功的公式 w f1 fd 得摩擦力做功 w f1 mgd 閉合線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)的受力情況相同，則完全穿出磁場(chǎng)的瞬間速度亦為最小速度 v，然后速度均勻增加到 v 0 ，產(chǎn)生的位移一定為 xdl(和在磁場(chǎng)中速度 v 由增加 v 0 到的位移相同)閉合線框在右邊框