高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng) 第4章7

第四章7知能綜合訓(xùn)練(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)eq\x(◎必做部分)1．磁電式儀表的線圈通常用鋁框當(dāng)骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是()A．為防止渦流而設(shè)計(jì)的 B．為利用渦流而設(shè)計(jì)的C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：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，就是渦流，渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后較快停下來．所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用．B、C正確．答案：BC2.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：1在2中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)，A、D對(duì)．答案：AD3．如圖所示，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(yùn)動(dòng)情況是(不計(jì)空氣阻力)()A．做等幅振動(dòng) B．做阻尼振動(dòng)C．振幅不斷增大 D．無法判定解析：小球在通電線圈的磁場中運(yùn)動(dòng)，小球中產(chǎn)生渦流，故小球要受到安培力作用阻礙它的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，做阻尼振動(dòng)．答案：B4．如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點(diǎn)．O點(diǎn)正下方固定一個(gè)水平放置的鋁線圈．讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，下列說法中正確的是()A．磁鐵左右擺動(dòng)一次，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次B．磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場的斥力作用C．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力D．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力有時(shí)是阻力有時(shí)是動(dòng)力解析：磁鐵向下擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應(yīng)電流對(duì)它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上面看)，磁場受感應(yīng)電流對(duì)它的作用力仍為阻力，阻礙它遠(yuǎn)離，所以磁鐵在左右擺動(dòng)一次過程中，電流方向改變3次，感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力，只有C項(xiàng)正確．答案：C5.高頻感應(yīng)爐是用來熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，如圖所示為冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化，這種冶煉方法速度快，溫度易控制，并能避免有害雜質(zhì)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(chǎn)生的焦耳熱B．利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場C．利用交變電流的交變磁場在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D．給線圈通電的同時(shí)，給爐內(nèi)金屬也通了電解析：高頻感應(yīng)爐的原理是：給線圈通以高頻交變電流后，線圈產(chǎn)生高頻變化的磁場，磁場穿過金屬，在金屬內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)渦流，由于電流的熱效應(yīng)，可使金屬熔化．故只有C正確．答案：C6．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．銅盤的轉(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：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)電流受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以銅盤的轉(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，故正確選項(xiàng)為A.答案：A7．甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO′旋轉(zhuǎn)，當(dāng)給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，由于阻力，經(jīng)相同的時(shí)間后便停止；若將環(huán)置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且大小相同的勻強(qiáng)磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，如圖所示，當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，則下列判斷正確的是()A．甲環(huán)先停 B．乙環(huán)先停C．兩環(huán)同時(shí)停下 D．無法判斷兩環(huán)停止的先后解析：甲不產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故先停下來．答案：B8.如圖所示，一光滑水平桌面的左半部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，當(dāng)一電阻不計(jì)的環(huán)形導(dǎo)線圈在此水平桌面上向右以某一速度開始滑行時(shí)()A．若整個(gè)線圈在磁場內(nèi)，線圈一定做勻速運(yùn)動(dòng)B．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做加速運(yùn)動(dòng)C．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做減速運(yùn)動(dòng)D．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必定放熱解析：整個(gè)線圈在磁場內(nèi)時(shí)，無感應(yīng)電流，故不受安培力，線圈做勻速運(yùn)動(dòng)，A對(duì)；線圈滑出磁場過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的安培力，故線圈做減速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項(xiàng)B錯(cuò)，C、D對(duì)．答案：ACD9．如圖所示，光滑金屬球從高h(yuǎn)的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)金屬球初速度為零，曲面光滑，則()A．若是勻強(qiáng)磁場，球滾上的高度小于hB．若是勻強(qiáng)磁場，球滾上的高度等于hC．若是非勻強(qiáng)磁場，球滾上的高度等于hD．若是非勻強(qiáng)磁場，球滾上的高度小于h解析：若是勻強(qiáng)磁場，則穿過球的磁通量不發(fā)生變化，球中無渦流，機(jī)械能沒有損失，故球滾上的高度等于h，選項(xiàng)A錯(cuò)B對(duì)．若是非勻強(qiáng)磁場，則穿過球的磁通量發(fā)生變化，球中有渦流產(chǎn)生，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故球滾上的高度小于h，選項(xiàng)C錯(cuò)D對(duì)．答案：BD10．如圖所示光滑水平絕緣面上有兩個(gè)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(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A．兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)B．兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)C．環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)D．兩環(huán)都靜止解析：條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)1中磁通量保持為零不變，無感應(yīng)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(yīng)電流的效果使環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)．答案：C11．一個(gè)半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長為L的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，離O點(diǎn)下方eq\f(L,2)處有一寬度為eq\f(L,4)、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖所示．現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點(diǎn)O等高位置A處由靜止釋放(細(xì)繩張直，忽略空氣阻力)，擺動(dòng)過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場，則在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過程中金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是()A．mgL B．mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)＋r))C．mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)L＋r)) D．mg(L＋2r)解析：線圈在進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能減少．最后線圈在磁場下面擺動(dòng)，機(jī)械能守恒．在整個(gè)過程中減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁?，在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過程中，金屬環(huán)減少的機(jī)械能為mg(eq\f(3,4)L＋r)．答案：C12．高頻焊接是一種常用的焊接方法，其焊接的原理如圖所示．將半徑為10cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的1000匝線圈中，然后在線圈中通以高頻的交變電流，線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為10eq\r(2)πT/s.焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍．工件非焊接部分每單位長度上的電阻為R0＝10－2πΩ·m－1，焊接的縫寬非常?。畡t焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率為________．(計(jì)算中可取π2＝10，不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：金屬工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)πr2＝eq\r(2)V金屬工件的電阻R＝2πr·R0＋99×2πr·R0＝2Ω金屬元件中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\r(2),2)A所以焊接處的熱功率P＝I2×99×2πr·R0＝1W.答案：1Weq\x(◎選做部分)13．下列現(xiàn)象屬電磁阻尼的是____________，屬電磁驅(qū)動(dòng)的是________．A．磁電式儀表線圈的骨架用鋁框來做B．微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)要把兩接線框短接C．自制金屬地雷探測器D．交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)E．當(dāng)右圖中B變大時(shí)，a、b在固定光滑導(dǎo)軌上滑動(dòng)解析：電磁阻尼是指導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)；而電磁驅(qū)動(dòng)是磁場相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而不是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)．答案：ABDE14．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)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，磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺