2020高中物理 第四章 第7節(jié) 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后達(dá)標(biāo)能力提升練習(xí)（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)（建議用時(shí)：40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．下列應(yīng)用哪些與渦流無關(guān)()A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電能表D．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng),切割磁感線產(chǎn)生的電流解析：選D。高頻感應(yīng)冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流;家用電表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，不同于渦流,D與渦流無關(guān)．2．(多選）機(jī)場的安檢門可以利用渦流探測(cè)人身上攜帶的金屬物品．安檢門中接有線圈,線圈中通以交變電流,關(guān)于其工作原理，下列說法正確的是(）A．人身上攜帶的金屬物品會(huì)被地磁場磁化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．人體在通有交變電流的線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流C．線圈產(chǎn)生的交變磁場會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流D．金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流解析:選CD。地磁場很弱，即使金屬物品被磁化，磁性也很弱，作為導(dǎo)體的人體電阻很大，且一般不會(huì)與金屬物品構(gòu)成回路，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；安檢門利用渦流探測(cè)金屬物品的工作原理是線圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場,使金屬物品中產(chǎn)生渦流，選項(xiàng)C正確；該渦流產(chǎn)生的磁場又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而線圈中交變電流的變化可以被檢測(cè),選項(xiàng)D正確．3．(多選)如圖所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下,又沿曲面的另一側(cè)上升．設(shè)金屬環(huán)的初速度為零,摩擦不計(jì),曲面處在圖中磁場中,則()A．若是勻強(qiáng)磁場,金屬環(huán)滾上的高度小于hB．若是勻強(qiáng)磁場,金屬環(huán)滾上的高度等于hC．若是非勻強(qiáng)磁場，金屬環(huán)滾上的高度等于hD．若是非勻強(qiáng)磁場，金屬環(huán)滾上的高度小于h解析：選BD。若磁場為勻強(qiáng)磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即無機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能守恒，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若磁場為非勻強(qiáng)磁場，環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能,機(jī)械能減少，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確．4。如圖所示，一個(gè)銅質(zhì)圓環(huán)，無初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ，若圓環(huán)下落時(shí)其軸線與磁鐵懸線重合，圓環(huán)面始終水平．位置Ⅰ與位置Ⅱ的高度差為h，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間（）A．等于eq\r（\f（2h，g）)B．大于eq\r（\f（2h，g))C．小于eq\r（\f(2h,g))D．無法判定解析：選B.由于電磁阻尼作用，阻礙銅質(zhì)圓環(huán)的下落，所以下落時(shí)間大于eq\r（\f(2h,g）），故B項(xiàng)正確．5．如圖所示,使一個(gè)銅盤繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的．現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤，則(）A．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢B．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變快C．銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)D．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來決定解析：選A。當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤時(shí)，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢．本題也可以從能量守恒的角度去分析,因?yàn)殂~盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅盤的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能,銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢．選項(xiàng)A正確．6．電磁爐熱效率高達(dá)90％,爐面無明火，無煙無廢氣,電磁“火力”強(qiáng)勁,安全可靠．如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是(）A．當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場，恒定磁場越強(qiáng),電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差D．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用解析:選B.電磁爐就是采用的渦流感應(yīng)加熱原理,其內(nèi)部電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場．當(dāng)把鐵質(zhì)鍋具底部放置在爐面時(shí)，鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流,使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng),分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱量，用來加熱和烹飪食物,從而達(dá)到煮食的目的,故A錯(cuò)誤，B正確；電磁爐工作時(shí)需要在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流,陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導(dǎo)體，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯(cuò)誤；通電線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流,利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用，D錯(cuò)誤．7．如圖所示,條形磁鐵從高h(yuǎn)處自由下落，中途穿過一個(gè)固定的空心線圈．開關(guān)S斷開，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（）A．t1〉t2,v1〉v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1〈t2，v1<v2 D．t1〈t2，v1>v2解析:選D.開關(guān)S斷開時(shí),線圈中無感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵無阻礙作用，條形磁鐵自由下落,故a＝g；當(dāng)開關(guān)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a〈g,所以t1<t2，v1〉v2，選項(xiàng)D正確．【B組素養(yǎng)提升】8．(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過,如圖所示,在此過程中（）A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C．小車向右做加速運(yùn)動(dòng)D．小車先加速后減速解析：選BC。本題為電磁驅(qū)動(dòng)，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運(yùn)動(dòng)情況．磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)．同理，磁鐵穿出時(shí),由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B是正確的．而對(duì)于小車上的螺線管來說，在此過程中,螺線管受到的安培力都是水平向右的,這個(gè)安培力使小車向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C正確．9．(多選)如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是()A．2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流B．1是磁鐵,在2中產(chǎn)生渦流C．該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定解析：選AD.這是渦流的典型應(yīng)用之一．當(dāng)指針擺動(dòng)時(shí),1隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對(duì)1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)．不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，2對(duì)1的效果總起到阻尼作用，所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來．10．(多選）(2019·河南駐馬店聯(lián)考）低頻電渦流傳感器可用來測(cè)量自動(dòng)化生產(chǎn)線上金屬板的厚度．如圖所示，在線圈L1中通以低頻交變電流，它周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場，其正下方有一個(gè)與電表連接的線圈L2，金屬板置于L1、L2之間．線圈L1產(chǎn)生的變化磁場透過金屬板，L2中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．由于金屬板厚度不同，吸收電磁能量強(qiáng)弱不同，導(dǎo)致L2中感應(yīng)電流的強(qiáng)弱不同．則（）A．金屬板吸收電磁能量,是由于穿過金屬板的磁場發(fā)生變化,板中產(chǎn)生渦流B．金屬板越厚，渦流越弱C．L2中產(chǎn)生的是直流電D．L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交變電流解析：選AD。線圈L1產(chǎn)生的變化磁場使金屬板產(chǎn)生渦流，所以A正確；金屬板越厚,在變化的磁場作用下產(chǎn)生渦流越強(qiáng),即B錯(cuò)誤；線圈L1產(chǎn)生的是變化磁場，所以L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電，故C錯(cuò)誤，D正確．11．（多選)（2019·江蘇石莊高級(jí)中學(xué)期末)渦流檢測(cè)是工業(yè)上無損檢測(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．下列說法中正確的是（)A．渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化B．渦流的頻率等于通入線圈的交流電頻率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。根據(jù)楞次定律得知：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，故渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化，故A正確;感應(yīng)電流的頻率與原電流的頻率是相同的，渦流的頻率等于通入線圈的交流電頻率，故B正確；因?yàn)榫€圈交流電是周期變化的，故在工件中引起的交流電也是周期性變化的,可知通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力，故C正確;電磁感應(yīng)只能發(fā)生在金屬物體上，故待測(cè)工件只能是金屬制品，故D錯(cuò)誤．12．將一個(gè)閉合金屬環(huán)用絕緣絲線懸于O點(diǎn)，如圖所示,虛線左邊有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，而右邊沒有磁場,將金屬環(huán)拉至圖示位置釋放后（）A．金屬環(huán)的擺動(dòng)不會(huì)停下來,一直做等幅擺動(dòng)B．金屬環(huán)的擺動(dòng)幅度越來越小，小到某一數(shù)值后做等幅擺動(dòng)C．金屬環(huán)的擺動(dòng)最終會(huì)停下來D．金屬環(huán)最終停止在初始釋放位置解析：選C。當(dāng)金屬環(huán)進(jìn)入或離開磁場區(qū)域時(shí)磁通量發(fā)生變化,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙金屬環(huán)運(yùn)動(dòng),即機(jī)械能通過安培力做負(fù)功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以環(huán)最終靜止，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．13．(多選）如圖所示，通有恒定電流的螺線管豎直放置，一銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落，在下落過程中，環(huán)面始終保持水平．銅環(huán)先后經(jīng)過軸上1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3，位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距，則（)A．a(chǎn)1＜a2＝g B．a(chǎn)3＜a1＜gC．a(chǎn)1＝a3＜a2 D．a(chǎn)3＜a1＜a2解析：選ABD。圓環(huán)落入螺線管及從螺線管飛出時(shí),環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力向上，故a1＜g,a3＜g，但經(jīng)過3時(shí)速度較大，eq\f（ΔΦ,Δt）較大，所受安培力較大，故a3＜a1＜g.圓環(huán)經(jīng)過位置2時(shí),磁通量不變，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正確．14．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,桿上掛有一光滑螺線管A.在弧形軌道上高為h的地方，無初速度釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn)），B下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB。（1)螺線管A將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2）求全過程中整個(gè)電路所消耗的電能．解析：（1)磁鐵B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)作用，使得螺線管A向右運(yùn)動(dòng)．（2)全過程中，磁