2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修第二冊(cè) 2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 作業(yè)

1、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（九） 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)A級(jí)雙基達(dá)標(biāo)1多選關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A感生電場(chǎng)不同于靜電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是閉合曲線B由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為Eneq f(,t)C感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力是洛倫茲力D感生電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的非靜電力對(duì)自由電荷不做功解析：選AB磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)的電場(chǎng)稱為感生電場(chǎng)，不同于靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)(靜電場(chǎng))，其電場(chǎng)線是閉合曲線，選項(xiàng)A正確；變化的磁場(chǎng)引起磁通量的變化，進(jìn)而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，所以感生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為Eneq f(,t)，選項(xiàng)B正確；感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力，即電場(chǎng)力，

2、對(duì)自由電荷做功，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2多選磁電式儀表的線圈通常用鋁框作為骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是()A防止渦流B利用渦流C起電磁阻尼的作用 D起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：選BC線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)，所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起到電磁阻尼的作用。3.如圖所示為大型考試用到的金屬探測(cè)器，工作時(shí)，其內(nèi)部的探測(cè)器線圈內(nèi)通有正弦交流電，關(guān)于探測(cè)器的工作原理，下列說(shuō)法中不正確的是()A探測(cè)器線圈中通有頻率越低的交流電，越容易探測(cè)出金屬物品B探測(cè)器線圈中正弦交流電會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C探測(cè)器附近有金屬

3、時(shí)，金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流D探測(cè)器附近有金屬時(shí)，探測(cè)器線圈中電流會(huì)發(fā)生變化解析：選A探測(cè)器線圈中的交流電頻率越低，電流變化越慢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小，靈敏度越低，越不容易探測(cè)出金屬物品，故A符合題意；根據(jù)安培定則可知當(dāng)探測(cè)器線圈中通以正弦交流電會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，故B不符合題意；探測(cè)器中有一個(gè)通有交變電流的線圈，當(dāng)線圈周圍有金屬時(shí)，金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流，探測(cè)器線圈中電流會(huì)發(fā)生變化，使探測(cè)器報(bào)警，故C、D不符合題意。4甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)均可繞豎直固定軸O1O2旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)讓它們以相同角速度同時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于阻力作用，經(jīng)相同的時(shí)間后停止，若將圓環(huán)置

4、于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行，現(xiàn)讓甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的初始角速度開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，下列判斷正確的是()A甲環(huán)先停下B乙環(huán)先停下C兩環(huán)同時(shí)停下 D兩環(huán)都不會(huì)停下解析：選A當(dāng)銅環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，乙環(huán)一直與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零，沒(méi)有感應(yīng)電流。甲環(huán)磁通量不斷變化，不斷有感應(yīng)電流；甲產(chǎn)生感應(yīng)電流后，一定受到安培力，安培力一定是阻礙銅環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，即一定阻礙銅環(huán)與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故甲環(huán)先停止運(yùn)動(dòng)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5如圖所示，一鋁塊靜止在光滑水平面上，現(xiàn)讓一條形磁鐵以一定的速度向右靠近鋁塊。在磁鐵靠近鋁塊的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A若條形磁鐵的右端為N極，則

5、鋁塊會(huì)向右以相同的速度運(yùn)動(dòng)B若條形磁鐵的右端為S極，則鋁塊會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，速度小于磁鐵的速度C在它們相遇前，鋁塊一直處于靜止?fàn)顟B(tài)D不論條形磁鐵的右端為N極還是S極，鋁塊都會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，且同一時(shí)刻鋁塊的速度小于磁鐵的速度解析：選D不管條形磁鐵的右端是N極還是S極，向右靠近鋁塊時(shí)都會(huì)在鋁塊中產(chǎn)生渦流，因此會(huì)有電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)楞次定律阻礙作用的特點(diǎn)，鋁塊的速度小于磁鐵的速度。故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。6.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁沖擊鉆，其原理示意圖如圖所示，若發(fā)現(xiàn)鉆頭M突然向右運(yùn)動(dòng)，則可能是()A開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)到閉合的瞬間B開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間C保持開(kāi)關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動(dòng)D保持開(kāi)關(guān)S閉合，變

6、阻器滑片P勻速向右滑動(dòng)解析：選A若發(fā)現(xiàn)鉆頭M突然向右運(yùn)動(dòng)，則兩螺線管互相排斥，根據(jù)楞次定律可知，可能是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)到閉合的瞬間，或開(kāi)關(guān)S閉合，變阻器滑片向左滑動(dòng)，選項(xiàng)A正確。7.多選渦流檢測(cè)是工業(yè)上無(wú)損檢測(cè)的方法之一。如圖所示，線圈中通以一定頻率的正弦交流電，靠近待測(cè)工件時(shí)，工件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流，同時(shí)線圈中的電流受渦流影響也會(huì)發(fā)生變化。下列說(shuō)法正確的是()A渦流的磁場(chǎng)總是要阻礙穿過(guò)工件磁通量的變化B渦流的頻率等于通入線圈的交流電的頻率C通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力D待測(cè)工件可以是塑料或橡膠制品解析：選ABC渦流是感應(yīng)電流，渦流的磁場(chǎng)總是阻礙穿過(guò)工件的磁通量的變化，而且渦流的頻率與線圈

7、中交流電的頻率相等，A、B均正確；因待測(cè)工件中的渦流與通電線圈中的電流具有相同頻率，因此二者間必有周期性的作用力，C正確；渦流只能在金屬制品中產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.如圖所示，條形磁鐵從高h(yuǎn)處自由下落，中途穿過(guò)一個(gè)固定的空心線圈。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，條形磁鐵至落地用時(shí)t1，落地時(shí)速度為v1；S閉合，條形磁鐵至落地用時(shí)t2，落地時(shí)速度為v2，則它們的大小關(guān)系正確的是()At1t2，v1v2 Bt1t2，v1v2Ct1t2，v1v2 Dt1v2解析：選D開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵無(wú)阻礙作用，條形磁鐵自由下落，故ag；當(dāng)S閉合時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵有阻礙作用，故ag。所以t1v2，

8、選項(xiàng)D正確。9.如圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r10 cm、電阻R1 、質(zhì)量m1 kg的金屬環(huán)，以速度v10 m/s向一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)滑去。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，B0.5 T。從環(huán)剛開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)圓環(huán)釋放了32 J的熱量，求：(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率。(2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度。解析：(1)取金屬環(huán)為研究對(duì)象，從剛進(jìn)入磁場(chǎng)至一半進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，由能量守恒定律可知，環(huán)減少的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為熱能，設(shè)此時(shí)的速度為v1，則有Qeq f(1,2)mv2eq f(1,2)mv12，又因?yàn)镻eq f(E2,R)eq f(B2rv12,R)，由以上兩式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)解得

9、P0.36 W。(2)由楞次定律可知圓環(huán)此時(shí)受到的安培力方向水平向左，由牛頓第二定律得eq f(B22r2v1,R)ma，即aeq f(B22r2v1,mR)6102 m/s2，方向水平向左。答案：(1)0.36 W(2)6102 m/s2，方向水平向左B級(jí)選考提能10多選關(guān)于渦流，下列說(shuō)法中正確的是()A真空冶煉爐是利用渦流來(lái)熔化金屬的裝置B家用電磁爐是利用渦流使鍋體發(fā)熱的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增大渦流解析：選ABC真空冶煉爐是用渦流來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈內(nèi)通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流就能被熔

10、化，故A正確；電磁爐利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具放置爐面時(shí)，在鍋具底部產(chǎn)生渦流，故B正確；阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬擺從磁場(chǎng)中穿過(guò)時(shí)，金屬擺內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)金屬擺的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用，故C正確；渦流要損耗能量，變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，其目的是為了減小渦流，故D錯(cuò)誤。11.磁力剎車是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車采用的一種新型剎車裝置，其剎車效果比靠摩擦力剎車更穩(wěn)定，如圖為該新型裝置的原理圖(從后面朝前看)；過(guò)山車的兩側(cè)裝有銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強(qiáng)力磁鐵，當(dāng)過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)銅片與磁鐵的相互作用能使過(guò)山車很快停下來(lái)，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()A剎車

11、原理是利用了電流的磁效應(yīng)B過(guò)山車從進(jìn)入停車區(qū)到停止的過(guò)程，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能C過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)的速度越大，剎車的阻力越大D若將銅片換成有機(jī)玻璃片，也能達(dá)到相同的剎車效果解析：選C當(dāng)過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致銅片的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，通電的銅片在強(qiáng)磁場(chǎng)中受到安培力的作用，最終使過(guò)山車停下來(lái)，利用了電磁感應(yīng)的原理，剎車過(guò)程中過(guò)山車速度減慢，過(guò)山車減少的動(dòng)能，先轉(zhuǎn)化為電能，最終會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A、B錯(cuò)誤；過(guò)山車的速度越大，磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，所受安培力越大，故剎車的阻力越大，故C正確；若把銅片換成有機(jī)玻璃片，而有機(jī)玻璃不導(dǎo)電，因此不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而不會(huì)對(duì)過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)有阻礙作

12、用，所以不能達(dá)到相同的剎車效果，故D錯(cuò)誤。12某種超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時(shí)通過(guò)周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力。其推進(jìn)原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，在水平面上相距b的兩根平行直導(dǎo)軌間，有豎直方向等距離分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，且B1B2B，每個(gè)磁場(chǎng)的長(zhǎng)都是l，相間排列，所有這些磁場(chǎng)都以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)跨在兩導(dǎo)軌間的長(zhǎng)為l、寬為b的金屬框MNQP(懸浮在導(dǎo)軌正上方)在磁場(chǎng)力作用下也將會(huì)向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)金屬框的總電阻為R，運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力恒為f，求：(1)列車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬框產(chǎn)生的最大電流；(2)列車能達(dá)到的最大速度；(3)簡(jiǎn)述要使列車停下可采取哪些可行措施。解析：(1)開(kāi)始時(shí)金屬框產(chǎn)生的電流最大，設(shè)為Im，則由題意得Imeq f(2Bbv,R)。