《电磁阻尼》电磁阻尼

1多选题

(多选)关于涡流，下列说法中正确的是（　　）

真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

微安表的表头在运输时常把两个接线柱用导线连接是利用电磁阻尼

变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

题目答案

ACD

答案解析

分析：

线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流．涡流会在导体中产生大量的热量，闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流，从而出现安培阻力．

解答：

解：A、高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化．故A正确；B、电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流，恒定磁场不会产生涡流，故B错误；C、闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流，从而出现安培阻力，因此在运输时，表头接线柱有导线相连．故C正确；D、在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D正确．故选：ACD．

点评：

掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等，及理解电磁阻尼的道理．注意电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅．

2单选题

如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l_0、下弧长为d_0的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l_0、下弧长为2d_0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d_0《L．先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦．下列说法正确的是(　　)

金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a

金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a

金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等

金属线框最终将在磁场内做简谐运动

题目答案

答案解析

分析：

由楞次定律可得出线圈进入磁场及离开磁场时的电流方向，因线圈只有在经过边界时才产生电磁感应现象，消耗机械能；则可得出单摆最终的运动情况

解答：

解：A、金属线框进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为 a→d→c→b→a，故A错误．

B、金属线框离开磁场时由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→b→c→d→a，故B错误．

C、D、根据能量转化和守恒，线圈每次经过边界时都会消耗机械能，故可知，金属线框 dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等．如此往复摆动，最终金属线框在匀强磁场内摆动，由于 od≤L，单摆做简谐运动的条件是摆角小于等于 10 度，故最终在磁场内做简谐运动，故D正确．

故选D．

点评：

右手定则、楞次定律和简谐运动的条件是高中必须掌握的知识，本题由于有的学生不能分析出金属线框最后的运动状态，故本题的难度较大．

3多选题

(多选)如图，一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处，使金属环在竖直线OO′的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线的方向和水平面垂直．若悬点处摩擦和空气阻力均不计，则下列正确的是(　　)

金属环内每次进入和离开磁场区域时都有感应电流

金属环进入磁场区域后越靠近OO′线速度越大，产生的感应电流越大

金属环开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后不再减小

金属环在摆动过程中，机械能将全部转化为环中的电能，最后停在悬点正下方

题目答案

答案解析

分析：

楞次定律的内容为：闭合回路中产生的感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化；判断感应电流的方向首先要确定原磁场的方向及磁通量的变化，然后根据楞次定律进行判断感应电流的方向．

解答：

解：A、当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流．环进入和离开磁场区域，磁通量分别是增大和减小，根据楞次定律得感应电流的方向相反，故A正确．

B、金属环进入磁场后，由于没有磁通量的变化，因而圆环中没有感应电流，不受磁场力作用，只在重力作用下，离平衡位置越近，速度越大，故B错误．

C、金属环内每次进入和离开磁场区域时，线框中磁通量发生变化，因而产生感应电流，由于电阻的存在，线框中将产生焦耳热，根据能量守恒知线框的机械能将不守恒，故在左侧线框的高度将高于起始时右侧的高度，所以摆角会越来越小，当完全在磁场中来回摆动时，则没有感应电流，圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，故C正确．

D、圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，机械能守恒，金属环在摆动过程中，机械能不可能完全转化为环中的电能，故D错误

故选：AC．

点评：

本题考查楞次定律的应用和能量守恒相合．注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化．

4多选题

(多选)如图，用绝缘细线悬挂一个带正电的铜制圆环，悬挂于O点，摆长为L，当它摆过竖直线OC时便进入或离开一个匀强磁场，磁场方向垂直于圆环摆动的平面，A、D点分别是最大位移处，下列说法中正确的是(　　)

A点和D点处于同一水平面

圆环每次经过C点时的速度相同

圆环在摆动过程中机械能不守恒

圆环每次经过E点时，绳上的拉力不等

题目答案

答案解析

分析：

带电圆环在进入磁场的运动过程中穿过小球的切面的磁通量发生变化，小球内产生涡流．单摆的周期与没有磁场时相同．经过A、B两点时，根据向心力为零，分析拉力大小关系．单摆向左或向右运动经过D点时，速率相等，向心力相同，根据洛伦兹力的关系，分析线的拉力大小是否相等．

解答：

解：A、带电圆环在进入磁场的运动过程中穿过小球的切面的磁通量发生变化，圆环内产生涡流，整个过程中圆环的机械能不守恒，所以B点的位移低于A点的高度．故A错误．

B、由A的分析可知，圆环的机械能不守恒，故经过C点的速度将逐渐减小；故B错误；

C、由于每交进出时导体切割磁感线，有机械能转化为内能，圆环机械能不守恒；故C正确；

D、根据圆环的机械能守恒可知，圆环向左和向右经过C点时速率相等，则向心力相同，但由于洛伦兹力方向相反，所以单摆向左或向右运动经过C点时线的拉力大小不等．故D正确；

故选：CD．

点评：

本题中圆环在复合场运动，洛伦兹力不做功，但机械能仍然不守恒，洛伦兹力不改变圆环运动的快慢．但要注意洛伦兹力方向与速度有关，速度反向，洛伦兹力方向也相反．

5单选题

如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则(　　)

若是匀强磁场，环上升的高度小于h

若是匀强磁场，环上升的高度大于h

若是非匀强磁场，环上升的高度等于h

若是非匀强磁场，环上升的高度小于h

题目答案

答案解析

分析：

若是匀强磁场，闭合小环中没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变．

若是非匀强磁场，闭合小环中由于电磁感应产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度减小．

解答：

解：A、B、若是匀强磁场，穿过小环的磁通量不变，没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h．故A、B错误．

C、D、若是非匀强磁场，小环中由于产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度将减小，则环在左侧滚上的高度小于h．故C错误，D正确．

故选：D

点评：

本题关键根据产生感应电流的条件，分析能否产感应电流，从能量的角度分析高度的变化．常规题，比较容易．

6多选题

(多选)如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O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，条形磁铁在从最左端开始直至第一次回到最左端为止，完整摆动一次的过程中，下列说法正确的是(　　)

线圈内感应电流的方向改变4次

磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用

磁铁受到感应电流对它的作用力始终是阻力

磁铁受到感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力

题目答案

答案解析

分析：

根据楞次定律可以判断出感应电流反向，从而判断出一个周期内电流变化的方向；根据楞次定律判断磁铁所受到的感应电流的磁场力是引力还是斥力，是动力还是阻力．

解答：

解：A、在一个周期之内，穿过铝线圈的磁通量先增大，后减小，再增大，最后又减小，穿过铝线圈磁场方向不变，磁通量变化趋势改变，感应电流方向发生改变，因此在一个周期内，感应电流方向改变4次，故A正确；

B、由楞次定律可知，磁铁靠近铝线圈时受到斥力作用，远离铝线圈时受到引力作用，故B错误；

C、由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是阻力，故C正确；

D、由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是阻力，故D错误；

故选：AC．

点评：

掌握楞次定律的内容、理解楞次定律的含义是正确解题的关键；要深刻理解楞次定律“阻碍”的含义．如“阻碍”引起的线圈面积、速度、受力等是如何变化的．

7单选题

如图，在水平地面上方A点由静止释放一个大小不能忽略的金属小球，小球经过时间t$_1$落到地面，落地的速度大小为V$_1$；若在A点下方加一个水平方向的非匀强磁场，磁感应强度随离地高度而变化，再将这个金属小球从A点静止释放，小球经过时间t$_2$落到地面，落地的速皮大小为 V$_2$，不计空气阻力的影响，则有(　　)

t$_1$＞t$_2$，V$_1$＞V$_2$

t$_1$＞t$_2$，V$_1$＜V$_2$

t$_1$＜t$_2$，V$_1$＞V$_2$

t$_1$＜t$_2$，V$_1$＜V$_2$

题目答案

答案解析

分析：

根据电磁感应现象，结合感应电流产生条件，及安培阻力，从而判定下落的时间先后，再依据能量守恒定律，及涡流产生热量，即可求解．

解答：

解：由题意可知，当若在A点下方加一个水平方向的非匀强磁场，磁感应强度随离地高度而变化，再将这个金属小球从A点静止释放，小球产生涡流，出现安培阻力，导致下落的时间变长，

根据能量守恒定律，下落过程中，减小的重力势能转化为动能的增加外，还产生热量，因此导致下落的速度变小，故C正确，ABD错误；

故选：C．

点评：

考查产生感应电流的条件，理解涡流的应用，掌握安培阻力对小球下落过程中的作用，及注意能量守恒定律的运用．

8单选题

如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速滑下，又沿曲面的另一侧上升，则(　　)

若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h

若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h

若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h

若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h

题目答案

答案解析

分析：

解答：

解：AB、若是匀强磁场，穿过小环的磁通量不变，没有感应电流产生，其机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h．故AB错误；

CD、若是非匀强磁场，穿过小环的磁通量变化，小环中将产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度将减小，则环在左侧滚上的高度小于h．故C错误，D正确．

故选：D．

点评：

本题关键根据产生感应电流的条件，分析能否产感应电流，从能量的角度分析高度的变化．

9单选题

磁电式仪表的线圈常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上而不用塑料做骨架是因为（　　）

塑料材料的坚硬程度达不到要求

在铝框和指针一起摆动时更容易使指针很快停止摆动

其它相同下，在通电后铝框比塑料框更容易摆动起来

塑料是绝缘体，塑料框和指针一起摆动时更容易使指针很快停止摆动

题目答案

答案解析

分析：

首先利用图示的装置分析出其制成原理，即通电线圈在磁场中受力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转；然后找出与电流表的原理相同的选项即可．同时由左手定则来确定安培力的方向．

解答：

解：常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动．而塑料做骨架达不到此作用，故B正确，ACD错误；

故选：B

点评：

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