高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题23.电磁阻尼模型一．选择题1.（2023福建厦门名校联考）如图所示，一根质量为M、长为L的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中A．桌面对铜管的支持力一直为MgB．铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒C．铜管中没有感应电流D．强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间【参考答案】D【名师解析】把铜管看作是由众多的闭合圆环组成，强磁铁在下落过程中，闭合圆环切割磁感线产生感应电流，感应电流的磁场对磁铁产生向上的磁力作用，由牛顿第三定律，磁铁对铜管产生向下的磁力作用，所以桌面对铜管的支持力大于Mg，选项A错误；强磁铁在下落过程中由于在铜管中产生感应电流，所以铜管和强磁铁组成的系统机械能减小，选项BC错误；强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间，选项D正确。2.(2022广东潮州二模)电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中份重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相同，其中最合理的是（ ）A B.C. D.【参考答案】C【名师解析】扇形铜框逆时针转动时，对于A、D选项，通过铜框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，则线圈不会受到安培力阻碍；对于B、C选项，通过铜框的磁通量发生变化，产生感应电流，B项的铜框只有单边或受到安培阻力作用，而C项的铜框边、边同时受到安培阻力作用，所以最合理的是C选项。故ABD错误，C正确。3.（2022江苏南京二模）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）A.制动过程中，导体不会产生热量B.如果导体反向转动，此装置将不起制动作用C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关D.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大【参考答案】D【名师解析】.电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量,A错误；.如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力,B错误；线圈中电流越大，则产生的磁场越强，则转盘转动产生的涡流越强，则制动器对转盘的制动力越大，C错误；线圈电流一定时，导体运动的速度越大，转盘转动产生的涡流越强，制动力就越大,D正确。4（6分）课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图所示，重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，关于强磁铁的运动和受力情况，下列情况可能发生的是（ ）A．先加速下落后减速下落 B．始终做加速运动，且加速度不断增大 C．所受合力方向竖直向上 D．所受铝管对它的作用力越来越大【参考答案】D【名师解析】强磁铁在下落的过程中，铝管切割磁感线产生感生电流，受到磁铁所给的向下安培力作用，磁铁受到向上的安培力反作用力。初始阶段，磁铁的速度较小，在铝管中产生的安培力较小，磁铁受到的向下重力大于向上的安培力反作用力，于是向下做加速度减小的加速运动。如果铝管足够长，磁铁的加速度减小到零，此时磁铁受到的向下重力等于向上的安培力反作用力，之后磁铁向下做匀速运动。故A、B错误；由以上分析可知，如果铝管足够长，强磁铁在运动过程中，所受合力方向先竖直向下后减为零，故C错误；由于强磁铁在铝管中运动的速度越来越大，铝管切割磁感线产生感生电流越来越大，受到磁铁所给的向下安培力越来越大，铝管对强磁铁的安培力反作用力也随之越来越大，这是强磁铁落到泡沫塑料上时还没有达到最大速度或者刚好达到最大速度的情况，故D正确。5.（2022北京西城期末）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）A.制动过程中，导体不会产生热量B.如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力C.制动力的大小与导体运动的速度无关D.为了使导体获得恒定的制动力，制动过程中可以逐渐增大线圈中的电流【参考答案】D【名师解析】电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，B错误；导体运动的速度磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，C错误；在制动过程中，运动导体速度减小，要想使导体获得恒定的制动力，需要增加导体所处的磁场的磁感应强度，可以通过增大线圈中的电流来增加磁场强度，D正确。6.（2021广东佛山二模）在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能够将汽车的动能转化为电能，启动时再将电能转化为动能，从而实现节能减排。图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下（）A.如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈B.如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈C.如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行D.如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行【参考答案】D【名师解析】能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下，必须能够使轮子中产生涡流，产生电磁阻尼，即能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下，D正确。7.（2021江苏常州一模）零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难．在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难．下列方案合理的是( )【参考答案】D【名师解析】在指针转轴上装上的扇形铝框，要使指针在示数附近的摆动受到阻力，方案合理的是可以在铝框两侧边缘设置磁场，选项AB错误；在指针转轴上装上的扇形铝板，要使指针在示数附近的摆动受到阻力，方案合理的是可以在铝板中心设置磁场，选项D正确C错误。8．如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′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( )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【参考答案】A。【名师解析】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。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。9．物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：如图所示，将30cm长的铜管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出。对于这个实验现象同学们经分析讨论作出相关的判断，你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力，磁铁与管壁没有接触)( )A.如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铜管中，永远不落下来B．磁铁在铜管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒C．如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铜管中运动时间更长，但一定会落下来D．如果将铜管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间【参考答案】C。【名师解析】如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铜管中运动受到阻力更大，这是因为当磁铁运动时才会导致铜管的磁通量发生变化，才出现感应磁场阻碍原磁场的变化的情况，所以运动时间变长，但一定会落下，故A错误，C正确；磁铁在铜管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在运动过程中，出现安培力做功产生热能，所以机械能不守恒，故B错误；如果将铜管换成塑料管，磁铁不会受到安培力的阻碍作用，做自由落体运动，故D错误。10.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左【参考答案】D【名师解析】。根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确。11.(2020·衡阳联考)如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是( )A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中B．当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反C．当电梯坠落至题图所示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D．当电梯坠落至题图所示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落【参考答案】B【名师解析】 若电梯突然坠落，因线圈是闭合的，通过线圈的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流产生的磁场会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至如题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，故B正确；结合A项的分析可知，当电梯坠落至如题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C、D错误。12.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q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P和Q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P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大【参考答案】C【名师解析】。小磁块在内壁光滑的塑料管Q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P中,则会产生电磁阻尼阻碍小磁块的运动,相比Q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P中的速度比在Q中的小,D项错误。13.（2020年5月青岛二模）如图，物理老师做了一个奇妙的跳环实验：他把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起；某同学另找来器材再做此实验，他连接好电路，重复实验，发现线圈上的套环没有动。对比老师做的实验，下列四个选项中，导致套环没有动的原因可能是A．线圈接在了直流电源上B．电源的输出电压过高C．所选线圈的匝数过多D．所用套环的材料与老师的不同【参考答案】D【名师解析】闭合开关S的瞬间，套环中产生感应电流，受到安培力作用，使套环立刻跳起；某同学另找来器材再做此实验，他连接好电路，重复实验，发现线圈上的套环没有动，导致套环没有动的原因可能是所用套环的材料可能为非导体或套环不闭合，套环中不能产生感应电流，即所用套环的材料与老师的不同，选项D正