高中物理第4章7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后鞏固練習(xí)新人教版選修3-2

1、用心愛心專心67渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動、單項選擇題1.磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，而不用塑料做骨架，是 因為（c ）a.塑料材料的堅硬程度達不到要求b.塑料是絕緣的，對線圈的絕緣產(chǎn)生不良影響c.鋁框是導(dǎo)體，在鋁框和指針一塊擺動過程中會產(chǎn)生渦流，使指針很快停止擺動d.鋁框的質(zhì)量比塑料框的質(zhì)量大解析：主要是為了依靠電磁阻尼快速穩(wěn)定.2 .如圖4 77所示，金屬球（銅球）下端有通電的線圈，今把小球拉離平衡位置后釋放，此后關(guān)于小球的運動情況是（不計空氣阻力）（b ）圖 4-7-7a.做等幅振動 b .做阻尼振動c.振幅不斷增大 d .無法判定解析：小球在通電線圈磁場中運動，小

2、球中產(chǎn)生渦流，故小球要受到安培力作用阻礙它的相對運動做阻尼振動.3 .如圖478所示，用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于 o點，第一種情況是虛線左邊有 勻強磁場，右邊沒有磁場.第二種情若整個空間都有向外的勻強磁場， 金屬環(huán)的擺動情況是 （b ）a.兩種情況都經(jīng)過相同的時間停下來8 .第一種先停下來c.第二種先停下來d.無法確定解析：只有左邊有勻強磁場，金屬環(huán)在穿越磁場邊界時，由于磁通量發(fā)生變化，環(huán)內(nèi)一定會有感應(yīng)電流產(chǎn)生， 根據(jù)楞次定律將會阻礙相對運動，所以擺動會很快停下來， 這就是電磁阻尼現(xiàn)象.當(dāng)然也可以用能量守恒來解釋：既然有電流產(chǎn)生，就一定有一部分機械能向電能轉(zhuǎn)化，最后電流通過導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.若空

3、間都有勻強磁場， 穿過金屬環(huán)的磁通量反而不變化了，因此不產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此也就不會阻礙相對運動，擺動就不會很快停下來.4 .彈簧上端固定，下端掛一只條形磁鐵，使磁鐵上下振動，磁鐵的振動幅度不變.若 在振動過程中把線圈靠近磁鐵，如圖4 79所示，觀察磁鐵的振幅將會發(fā)現(xiàn) （a ）圖 4一 7一 9a. s閉合時振幅逐漸減小，s斷開時振幅不變b. s閉合時振幅逐漸增大，s斷開時振幅不變c. s閉合或斷開，振幅變化相同d. s閉合或斷開，振幅都不發(fā)生變化解析：s斷開時，磁鐵振動穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中無感應(yīng)電流， 振幅不變；s閉合時有感應(yīng)電流，有電能產(chǎn)生，磁鐵的機械能越來越少，振幅逐漸減少，a

4、正確.二、雙項選擇題5 .變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成，而不采用一整塊硅鋼，這是為了（ bd ）a.增大渦流，提高變壓器的效率8 .減小渦流，提高變壓器的效率c.增大渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量d.減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量解析：選用硅鋼并互相絕緣的硅鋼片制成鐵芯的目的是減小渦流，減小發(fā)熱，提高效率.6. 一根磁化的鋼棒以速度 v射入水平放置的固定的銅管內(nèi)，v的方向沿管中心軸，不計棒的重力和空氣阻力，則在入射過程中（ab ）a.銅管的內(nèi)能增加b.鋼棒的速率減小c.鋼棒的速率不變d.鋼棒的速率增大解析：當(dāng)磁化的鋼棒射入銅管時，銅管中因磁通量增加而產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅管與鋼棒 間的磁場力會阻礙其相對運

5、動，使鋼棒的機械能向電能轉(zhuǎn)化，進而使銅管的內(nèi)能增加.所以答案a、b正確.7 .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（bc ）a.為防止渦流而設(shè)計的8 .為利用渦流而設(shè)計的c.起電磁阻尼的作用d.起電磁驅(qū)動的作用解析：把線圈繞在鋁框上，主要是當(dāng)線圈通電后， 鋁框隨線圈一起在安培力作用下運動， 產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流，渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動， 使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，所以這樣的目 的是利用渦流起電磁阻尼的作用.8.如圖4710所示，在水平通電直導(dǎo)線的正下方，有一半圓形光滑弧形軌道，一導(dǎo)體圓環(huán)自軌道右側(cè)的 p點無初速度滑下,下列判斷正確的是（ac ）圖 4710a.圓環(huán)中將

6、有感應(yīng)電流產(chǎn)生b.圓環(huán)能滑到軌道左側(cè)與 p點等高處c.圓環(huán)最終停到軌道最低點d.圓環(huán)將會在軌道上永遠滑動下去解析：由于導(dǎo)線中的電流的磁場離導(dǎo)線越遠越弱，所以圓環(huán)運動時圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生，機械能減少.9 .如圖4-7-11所示，mn為固定的兩根水平光滑金屬導(dǎo)軌，處于豎直向上的勻強磁a一 b一d一 c方向的感4711a.b.c.d.將ab向左同時 將ab向右同時 將ab向左同時 將ab向右同時場中，ab與cd是兩根與導(dǎo)軌接觸良好的金屬棒，要使閉合回路中有 生電流，則下列方法可能實現(xiàn)的是cd向右運動cd向左運動cd也向左以相同的速度運動cd也向右以不同的速度運動解析：要使回路中產(chǎn)生

7、a-b一d-c方向的感生電流，即產(chǎn)生向上的感應(yīng)電流的磁場, 根據(jù)楞次定律，原來向上的磁通量要減少，回路所圍面積要減小，選項b、d有可能.三、非選擇題10 .如圖4712所示，足夠長的兩根相距為l=0.5 m的平行光滑導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌電阻不計，磁感弓雖度b= 0.8 t的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，兩根質(zhì)量均為 m= 0.04 kg、電阻均為r = 0.5 q的可動金屬棒ab和cd都與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌下端連接r= 1 q的電阻.金屬棒ab用一根細(xì)線拉住，細(xì)線允許承受的最大拉力fm= 0.64 n.今讓cd棒從靜止開始水平落下，直至細(xì)線被拉斷，此過程中電阻r上產(chǎn)生的熱量 0= 0.2 j .求

8、:(1)此過程中ab棒和cd棒的發(fā)熱量q和q.(2)細(xì)線被拉斷瞬間，cd棒的速度.4-7- 12解：(1) cd棒可等效成電源，ab棒電阻與r并聯(lián)，所以ub=u, q r 廣，所以x ,得到q=2q= 0.4 j q r因為= #，所以i r=7)ab 22因為 i cd= i ab + i r= 1.5 i ab所以cd棒產(chǎn)生的熱量q= i cd2rt =(1.5 i ab) 2rt = 2.25 q= 0.9 j.(2)ab棒靜止，有 fm= m/biabl,解得繩斷時，ab中的電流 5=0.6 a此時 i cd= 1.5i ab= 0.9 a又e= i cdr總=0.75 v ,求得cd

9、的速度v= 2= 1.875 m/s. bl11 .如圖4713所示，一只橫截面積為s= 0.10 m2,匝數(shù)為120匝的閉合線圈放在平行于線圈軸線的勻強磁場中，線圈的總電阻為r= 1.2 .該勻強磁場的磁感應(yīng)強度b隨時間t變化的規(guī)律如右圖所示.求：(1)從t = 0至1j t = 0.30 s時間內(nèi)，通過該線圈任意一個橫截面的電荷量q為多少？(2)這段時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電熱q為多少？13解：(1)從t =0到t =0.20 s時間內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知回路中的電動勢為：e1i nsa bi=ttt電路中的電流為：ii=r，這段時間內(nèi)通過的電量為qi = 11a 11 = 1 c ；從t=

10、0.2 s至ijt=0.30 s時間內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知回路中的電動勢為：a 2 nsa e2e2=,a t2 a t 2，一，e2 、一 ，、，一，電路中的電流為：12 = -,這段時間內(nèi)通過的電量為 rq2= 12at 2 = 1 c ；從t = 0至1j t = 0.30 s時間內(nèi)，通過該線圈任意一個橫截面的電荷量q= 2 c.(2)從t = 0至ij t = 0.20 s時間內(nèi)，電路中的電流為： e i1= r= 5 a,此時電路中廣生的熱重為 2q= i2ra t1=6 j ;從t=0.2 s至ijt=0.30 s時間內(nèi)，電路中的電流為：e2,一12= r= 5 a,此時電路中

11、廣生的熱量為q=i2ra t2=12 j ; q總 = q+q=i8 j.12 .如圖4714所示，電動機牽引一根原來靜止的、長為1 m、質(zhì)量為0.1 kg的導(dǎo)體棒mn其電阻r為1導(dǎo)體棒架在處于磁感應(yīng)強度b= 1 t,豎直放置的框架上，當(dāng)導(dǎo)體棒上升h=3.8 m時獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量為2 j,電動機牽引棒時，電壓表、電流表計數(shù)分別為 7 v, 1 a,電動機的內(nèi)阻r = 1不計框架電阻及一切摩擦；若電動機2 的輸出功率不變，g取10 m/s ,求：(1)導(dǎo)體棒能達到的穩(wěn)定速度為多少？(2)導(dǎo)體棒從靜止達到穩(wěn)定所需的時間為多少？m 父l n圖4-7-14解：(1)電動機的輸出功率為p=

12、 uvi a- i ar = 6 wf安=b2l2vilb卡當(dāng)速度穩(wěn)定時，由平衡條件得pblv_= mg+-z- vr解得 v= 2 m/s . 1。(2)由能重寸恒te律 pt-q- mgh= 2mv 解得t = 1 s.鎏能力提升13 .如圖4715所示，一邊長為“h的正方形線圈 a,其電流i方向固定不變，用兩 條長度恒定為h的細(xì)繩靜止懸掛于水平長直導(dǎo)線cd勺正下方.當(dāng)導(dǎo)線cd中無電流時，兩細(xì)繩中張力均為t,當(dāng)通過cd的電流為i時，兩細(xì)繩中張力均降為 at（0a1）,而當(dāng)cd上的 電流為i 時，細(xì)繩中張力恰好為零.已知長直通電導(dǎo)線的磁場的磁感應(yīng)強度b與到導(dǎo)線的k距離r成反比（即b= ? ,

13、 k為常數(shù)）.由此可知，cd中的電流方向為（a ）cdirf-t t h 廿 , 上 圖 4 7 15a.向左b.向右c.向左或向右d.無法確定解析：由于導(dǎo)線 cd的電流對線圈 a的作用力方向向上，所以線圈 a所在處的磁場方向向外，cd中的電流方向向左.14 .（雙選）如圖4716所示是高頻焊接原理示意圖. 線圈中通以高頻變化的電流時,將金屬熔化，把工待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量,件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（ad ）焊st處高簸煤接電，點牛導(dǎo)淺 圖4716a.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快b.電流變化的頻率越低，焊縫處的

14、溫度升高的越快c.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小d.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大解析：電流變化的頻率越高，磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大.由焦 耳定律可知，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.15 .圓盤發(fā)電機的構(gòu)造如圖4- 717甲水平放置的金屬圓盤在豎直向下的勻強磁場中繞與圓盤平面垂直且過圓盤中心o點的軸勻速轉(zhuǎn)動，從 a、b兩端將有電壓輸出.現(xiàn)將此發(fā)電機簡化成如圖乙所示的模型：固定的金屬圓環(huán)水平放置，金屬棒o磷圓環(huán)中心 o以角速度3勻速轉(zhuǎn)動，金屬棒的 p端與圓環(huán)無摩擦緊密接觸，整個裝置放在豎直向下的勻強磁場 中.已知圓環(huán)半徑 op= 20 cm,圓環(huán)總電阻為 r = 0.4 q ,金屬棒的電阻 f2=0.1 q ,金屬 棒轉(zhuǎn)動的角速度為 3=500 rad/s，磁感應(yīng)強度 b= 1 t ,外接負(fù)載電阻 r= 0.3 .求：（1）金屬棒o即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為多少？q p兩點哪點電勢高？（2）負(fù)載電阻上的最大功率與最/cmb圖 4-7- 17.一 一 l 1 0解：(1)金屬棒op廣生的感應(yīng)電動勢為：e= blv = bl-n/blco，代入數(shù)據(jù)得 e= 10v.根據(jù)右手定則可判斷感應(yīng)電流的方向為aq所以o點電勢高.(2)當(dāng)p點與q點重合時，電路中的總電阻最小，r總=r+ f2=(0.1 + 0.3) q = 0.4電路中的總電