2017-2018學年高中物理第四章電磁感應4.7渦流、電磁阻尼和電磁驅動檢測新人教版選修

1、4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅動課時作業(yè)基礎達標1 下列關于渦流的說法中正確的是（）A.渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B.渦流不是感應電流，而是一種區(qū)別于感應電流的特殊電流C.渦流有熱效應，但沒有磁效應D.在硅鋼中不能產生渦流【解析】 渦流的本質是電磁感應現(xiàn)象，只不過是由金屬塊自身構成回路，它既有熱效應，也有磁效應，所以A正確，B C錯誤硅鋼中產生的渦流較少，并不是不能產生渦流，D項錯誤.【答案】A2.1嚴、-_-:1高頻感應爐是用來熔化金屬對其進行冶煉的，如右圖所示為冶煉金屬的高頻感應爐的示 意圖，爐內放入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時被冶煉的金

2、屬就能被熔化，這 種冶煉方法速度快，溫度易控制，并能避免有害雜質混入被煉金屬中，因此適于冶煉特種金 屬.該爐的加熱原理是（ ）A.利用線圈中電流產生的焦耳熱B.利用線圈中電流產生的磁場C.利用交變電流的交變磁場在爐內金屬中產生的渦流D.給線圈通電的同時，給爐內金屬也通了電【答案】C3.甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定軸00 旋轉，當給以相同的初始角速度開始轉動后，由于阻力，經相同的時間后便停止；若將環(huán)置于磁感應強度B 大小相同的勻強磁場中,甲環(huán)的轉軸與磁場方向平行，乙環(huán)的轉軸與磁場方向垂直，如下圖所示，當甲、乙兩環(huán)同時 以相同的角速度開始轉動后，則下列判斷正確的是（）-2 -A.甲環(huán)先停B.乙

3、環(huán)先停C.兩環(huán)同時停下D.無法判斷兩環(huán)停止的先后【解析】 由于轉動過程中穿過甲環(huán)的磁通量不變，穿過乙環(huán)的變化，所以甲環(huán)中不產生感應電流， 乙環(huán)產生乙環(huán)的機械能不斷地轉化為電能， 最終轉化為焦耳熱散失掉， 所以 乙環(huán)先停下來.【答案】B4 如下圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動，則小球的材料可能是（A.鐵B.木C.銅D.鋁【解析】 小球做減速運動說明小球受到安培力的阻礙作用，即小球內產生了渦流，顯然B不滿足條件若小球材料是鐵則會被磁化，應做加速運動，所以A錯，C D正確.【答案】CD5.如右圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h 高處滾下，又

4、沿曲面的另一側上升，設環(huán)的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖示磁場中，則（）A.若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于hB.若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于hC.若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于 hD.若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于 h【解析】 若是勻強磁場，金屬環(huán)中無渦流產生，無機械能損失；若是非勻強磁場，金屬環(huán)中有渦流產生，機械能損失轉化為內能.【答案】BD6 .高頻焊接原理示意圖，如下圖所示，線圈通過高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產生 大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接，要使焊接處產生的熱量較大可采用（）A.增大交變電流的電壓-3 -B.增大交變電流的頻率C.增大焊接縫的接觸電阻D.減小焊接縫的接觸電阻【

5、解析】交變電流頻率越高，產生的磁場變化越快在工件中引起的感應電動勢越大，感應電流就越大，產生的熱量越大，B正確，焊接縫接觸電阻越大，電壓越大在此處產生的熱量越大越容易熔化焊接.【答案】BC7 .在水平面上放置兩個完全相同的帶中心軸的金屬圓盤，它們彼此用導線把中心軸和對 方圓盤的邊緣相連接，組成電路如圖所示，一勻強磁場穿過兩圓盤垂直向外，若不計一切摩 擦，當 a 盤在外力作用下做逆時針轉動時，轉盤b( )A. 沿與 a 盤相同的方向轉動B. 沿與 a 盤相反的方向轉動C. 轉動的角速度一定大于 a 盤的角速度D. 轉動的角速度可能等于 a 盤的角速度【解析】金屬盤可看做由多根金屬輻條組成，a 盤

6、在外力作用下逆時針轉動時，圓盤切割磁感線，由右手定則可知，電動勢方向由圓心到圓盤邊緣通過導線和圓盤B 組成閉合電路，而對 b 盤在安培力作用下順時針轉動，且轉動角速度一定小于a 盤的角速度，故選項B正確.【答案】B8如圖所示，光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長 的金屬桿，桿上掛有一光滑螺旋管A.在弧形軌道上高為 h 的地方，無初速釋放一磁鐵 B(可視為質點)，B 下滑至水平軌道時恰好沿螺旋管A 的中心軸運動，設 A B 的質量分別為 M m若最終 A、B 速度分別為VA、VB.(1) 螺旋管 A 將向哪個方向運動？(2) 全過程中整個電路所消耗的電能.【解析】磁鐵

7、沿水平軌道運動，A 中產生感應電流，解答本題可由楞次定律判斷螺線管A 的運動方向，由能量守恒計算整個電路中消耗的電能.(1)磁鐵 B 向右運動時，螺旋管中產生感應電流，感應電流產生電磁驅動作用，使得螺旋管 A 向右運動.-4 -一. 一 , 12全過程中，磁鐵減少的重力勢能轉化為A B 動能和螺旋管中的電能，所以mgh=-MA能力提升1.如圖所示光滑水平絕緣面上有兩個金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1 豎直，環(huán) 2 水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當磁鐵沿中間分割線向右運動 時，下列說法正確的是（）A.兩環(huán)都向右運動B.兩環(huán)都向左運動C.環(huán) 1 靜止，環(huán) 2 向右運動D

8、.兩環(huán)都靜止【解析】 條形磁鐵向右運動時，環(huán) 1 中磁通量保持為零不變，無感應電流，仍靜止.環(huán)2 中磁通量變化.根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應電流的效果使環(huán)2 向右運動.【答案】C2 .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 內的水沸騰起來.若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有（）鐵苦交淹電頓I :一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【解析】 該裝置的工作原理是，線圈內變化的電流產生變化的磁場，從而使金屬體內產生渦流，再把電能轉化為內能，使杯內的水發(fā)熱.交流電源的頻率一定時，線圈產生的磁E電【答案】（1

9、）向(2)mgh -5 -場越強，杯體內磁通量變化就越快，產生的渦流就越大，加熱時間越短，增加線圈的匝數(shù)會使線圈產生的磁場增強，而取走線圈中的鐵芯會使線圈產生的磁場減弱，故A對、D錯.交流電源的頻率增大，杯體內磁通量變化加快，產生的渦流增大，故B正確瓷為絕緣材料，不能產生渦流，故C錯.【答案】AB3 .光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程是y= x2,其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y = a 的直線（圖中的虛線），一個金屬塊從的過程中產生的焦耳熱的總量是（）【解析】 金屬塊滑入磁場的過程中，會產生渦流，根據(jù)能的轉化和守恒定律，機械能1212轉化為電能，

10、最后金屬塊將在磁場中往復運動，Q=mgb+ gmv mga= mg（b a） + gmv,選項D正確.【答案】D4 .如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個磁極之間的距離相等，當兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時，線圈仍靜止不動，那么線圈受到木板的摩擦力方向是（）厶4 zNUA.先向左，后向右B.先向左、后向右、再向左C.一直向右D.直向左【解析】 根據(jù)楞次定律的“阻礙變化”知“來拒去留”，當兩磁鐵靠近線圈時，線圈拋物線上 y= b（ba）處以初速度v 沿拋物線下滑,假設拋物線足夠長,則金屬塊在曲面上滑動A. mgb2mvC. mg(b a)D.mg(ba) + 2m/-6

11、-要阻礙其靠近，線圈有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力向左，當磁鐵遠離時，線圈要阻礙 其遠離，仍有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故選項D正確.-7 -【答案】D5.如圖為電磁爐，是采用磁場感應渦流原理，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產生無數(shù)封閉磁感線，當磁感線通過導磁(如：鐵質鍋)的底部，而底部可看做由無數(shù)個導體圓環(huán)構成，當穿過圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化時，圓環(huán)上就產生感應電流，即小渦流(一種交變電流,家用電磁爐使用的是 1530kHz的高頻電流).它和普通電流一樣要放出焦耳熱，會使鍋體 本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物.(1) 為什么鍋體必須是導磁性材料？(2) 如下圖所示為

12、小天鵝電磁爐的結構示意圖電磁灶是根據(jù)渦流原理給鍋加熱的，調查(1)由于非導磁性材料不能有效匯聚磁感線，幾乎不能形成渦流，所以基本上不加熱；另外，導電能力特別差的磁性材料由于其電阻率太高，產生的渦流電流也很小，也 不能很好地產生熱量所以，電磁爐使用的鍋體材料導電性能相對較好，一般采用鐵磁性材料的金屬或者合金以及它們的復合體，一般采用的鍋有：鑄造鐵鍋、生鐵鍋、不銹鐵鍋純 不銹鐵鍋材料由于其導磁性能非常低，所以在電磁爐上并不能正常工作.(2)熱效率高由于電磁灶是通過渦流而使磁性鍋體發(fā)熱的，它不存在熱量再傳導或輻射的過程，也就減少了傳導和輻射過程中的熱量損耗，熱效率較高.一般電爐的熱效率為 50%煤氣

13、灶的熱效率為 40%而電磁灶的熱效應可達80%控溫準確.電磁灶能方便而準確地根據(jù)用戶的要求控制發(fā)熱功率及烹調溫度，熱慣性小，斷電即斷磁，也就不再發(fā)熱，而且使鍋 內溫度分布均勻，烹調效果好安全可靠由于電磁灶使用時不產生明火，再加上灶臺本 身不發(fā)熱，并且又附有多種自動保護功能，因此使用時，不會發(fā)生燙傷事故，也不會引起火 災、爆炸、中毒等事故清潔衛(wèi)生由于電磁灶無明火，無煙，不會產生有害氣體污染空 氣還能保持鍋體和灶臺清潔，由于灶臺面板為結晶陶瓷玻璃制成，即使食物溢出也不會焦 糊，如有污物很容易擦凈使用方便電磁灶體積小，重量輕，操作簡單，一目了然，可 隨意搬動，便于攜帶，可以作為外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用.【答案】見解析6 .如圖所示，質量m= 100g的鋁環(huán)，用細線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h= 0.8m,有一質量為 Mk200g的小磁鐵（長度可忽略），以 10ms的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地研究電磁灶與般烹飪灶具比較具有哪些優(yōu)點？(寫出兩條即可)【解析】微品跛瑚-8 -點距鋁環(huán)原來位置的水平距離為3.6m則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時（小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看做平拋運動）.（1）鋁環(huán)向哪邊偏斜？（2）若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為2ms，在磁鐵