2024-2025年新教材高中物理課時檢測9渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動含解析新人教版選擇性必修第二冊

PAGEPAGE5渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動1．下列做法可能產(chǎn)生渦流的是()A．把金屬塊放在勻強磁場中B．讓金屬塊在勻強磁場中做勻速運動C．讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D．把金屬塊放在變更的磁場中解析：選D渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變更。A、B、C選項中穿過金屬塊的磁通量不變更，所以A、B、C錯誤。把金屬塊放在變更的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變更，有渦流產(chǎn)生，所以D正確。2．[多選]冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖如圖所示。爐中裝有待冶煉的金屬，當線圈中通有電流時，通過產(chǎn)生渦流來熔化金屬。以下關(guān)于高頻感應(yīng)爐的說法正確的是()A．高頻感應(yīng)爐的線圈中必需通有變更的電流才會產(chǎn)生渦流B．高頻感應(yīng)爐的線圈中通有恒定的電流也可以產(chǎn)生渦流C．高頻感應(yīng)爐是利用線圈中的電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化的D．高頻感應(yīng)爐是利用爐內(nèi)金屬中的渦流的熱效應(yīng)使金屬熔化的解析：選AD變更的電流才能產(chǎn)生變更的磁場，引起磁通量的變更，產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象；恒定的電流不會使感應(yīng)爐中的磁通量發(fā)生變更，不會產(chǎn)生渦流；選項A正確，B錯誤。當感應(yīng)爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬時，會在被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流，利用渦流的熱效應(yīng)使金屬熔化，而不是利用線圈中的電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化，選項C錯誤，D正確。3．金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場所。下列關(guān)于金屬探測器的說法正確的是()A．金屬探測器可用于食品生產(chǎn)，防止細小的砂石顆?；烊胧称分蠦．金屬探測器探測地雷時，探測器的線圈中產(chǎn)生渦流C．金屬探測器探測金屬時，被探測金屬中感應(yīng)出渦流D．探測過程中金屬探測器與被探測物體相對靜止與相對運動的探測效果相同解析：選C金屬探測器只能探測金屬，不能探測細小的砂石顆粒，故A錯誤；金屬探測器探測金屬時，被探測金屬中感應(yīng)出渦流，故B錯誤，C正確；探測過程中金屬探測器應(yīng)與被探測物體相對運動，當相對靜止時無法得出探測效果，故D錯誤。4．某手持式考試金屬探測器如圖所示，它能檢查出考生違規(guī)攜帶的電子通信儲存設(shè)備。工作時，探測環(huán)中的放射線圈通以正弦式電流，旁邊的被測金屬物中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場反過來影響探測器線圈中的電流，使探測器發(fā)出警報。則()A．被測金屬物中產(chǎn)生的是恒定電流B．被測金屬物中產(chǎn)生的是交變電流C．探測器與被測金屬物相對靜止時不能發(fā)出警報D．違規(guī)攜帶的手機只有發(fā)出通信信號時才會被探測到解析：選B工作中的探測器靠近金屬物體時，在金屬物體中就會產(chǎn)生渦流，這種渦流是交變電流，故A錯誤，B正確；依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，探測器產(chǎn)生的是變更的磁場，使靠近的金屬物體產(chǎn)生渦流，探測器與被測金屬物相對靜止時也能發(fā)出警報，故C錯誤；探測器的制成原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，和手機是否發(fā)出通信信號無關(guān)，故D錯誤。5．[多選]圖甲為常見的家用電磁爐，圖乙為電磁爐的工作原理圖。當通以高頻交變電流時，線圈產(chǎn)生的磁場會隨電流的大小和方向的變更而變更，使電磁爐上方的鐵鍋產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使其發(fā)熱。下列說法正確的是()A．磁場變更的頻率越高，電磁爐的加熱效果越好B．由上往下看，圖乙中的線圈該時刻的電流方向為順時針C．電磁爐是利用電磁感應(yīng)在鍋體中產(chǎn)生渦流來工作的D．一般陶瓷砂鍋也可利用電磁爐來煲湯解析：選AC磁場變更的頻率越高，磁通量變更率越大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，回路中的電流越大，加熱效果越好，故A正確；由上往下看，依據(jù)右手螺旋定則可知，題圖乙線圈中該時刻電流沿逆時針方向，故B錯誤；電磁爐的工作原理是利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場，使金屬鍋自身產(chǎn)生多數(shù)小渦流從而加熱鍋內(nèi)的食物，故C正確；交變磁場在一般陶瓷砂鍋內(nèi)不能形成渦流，則不能用來加熱，故D錯誤。6．某同學(xué)設(shè)計了一個電磁沖擊鉆，其原理示意圖如圖所示，若發(fā)覺鉆頭M突然向右運動，則可能是()A．開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C．保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器滑片P加速向右滑動D．保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器滑片P勻速向右滑動解析：選A若發(fā)覺鉆頭M突然向右運動，則兩螺線管相互排斥，依據(jù)楞次定律可知，可能是開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間或開關(guān)S閉合且滑動變阻器滑片P向左滑動，選項A正確。7．[多選]渦流檢測是工業(yè)上無損檢測的方法之一。如圖所示，線圈中通以肯定頻率的溝通電，靠近待測工件時，工件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，同時線圈中的電流受渦流影響也會發(fā)生變更。下列說法正確的是()A．渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變更B．渦流的頻率等于通入線圈的溝通電的頻率C．通電線圈和待測工件間存在周期性變更的作用力D．待測工件可以是塑料或橡膠制品解析：選ABC渦流是感應(yīng)電流，渦流的磁場總是阻礙穿過工件的磁通量的變更，而且渦流的頻率與線圈中溝通電的頻率相等，A、B均正確；因待測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D錯誤。8．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)金屬球以肯定的初速度通過有界勻強磁場，則從球起先進入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，小球()A．整個過程勻速運動B．進入磁場過程中做減速運動，穿出磁場過程中做加速運動C．整個過程都做勻減速運動D．穿出磁場時的速度肯定小于初速度解析：選D小球在進出磁場過程中穿過小球的磁通量發(fā)生變更，有渦流產(chǎn)生，要受到阻力。小球在磁場中運動時，穿過小球的磁通量不變，小球勻速運動，故小球在整個過程中先減速運動，后勻速運動，再減速運動，故D正確。9．如圖所示，閉合線框ABCD和abcd可分別繞軸線OO′轉(zhuǎn)動。當接有電源的線框abcd繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動時(俯視圖)，下列關(guān)于線框ABCD的轉(zhuǎn)動狀況的說法正確的是()A．線框ABCD也隨abcd逆時針轉(zhuǎn)動，只不過略微慢了些B．線框ABCD也隨abcd逆時針轉(zhuǎn)動，只不過略微快了些C．線框ABCD順時針轉(zhuǎn)動，只不過略微慢了些D．線框ABCD順時針轉(zhuǎn)動，只不過略微快了些解析：選A由于線框abcd旋轉(zhuǎn)時會使線框ABCD中產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)楞次定律可知，線框ABCD中的感應(yīng)電流將阻礙abcd的相對轉(zhuǎn)動，因此線框ABCD也隨abcd逆時針轉(zhuǎn)動，只不過略微慢了些，選項A正確。10．如圖所示，條形磁鐵用細線懸掛在O點，O點正下方固定一個水平放置的鋁線圈。讓磁鐵在同一豎直面內(nèi)搖擺，在一次完整搖擺的過程中，下列說法正確的是()A．線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向變更兩次B．線圈對磁鐵的作用力為斥力C．線圈對磁鐵的作用力始終是阻力D．線圈對磁鐵的作用力有時是阻力，有時是動力解析：選C磁鐵向下?lián)u擺時，依據(jù)楞次定律可推斷，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看)，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場阻礙磁鐵靠近，則磁鐵受到的作用力為斥力；磁鐵向上搖擺時，依據(jù)楞次定律可推斷，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看)，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場阻礙磁鐵遠離，則磁鐵受到的作用力為引力，所以磁鐵在一次完整搖擺的過程中，電流方向變更四次。由楞次定律可知，感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力，故C正確，A、B、D錯誤。11．[多選]圖甲為磁控健身車，圖乙為其車輪處結(jié)構(gòu)示意圖，在金屬飛輪的外側(cè)有一些磁鐵(與飛輪不接觸)，人用力蹬車帶動飛輪旋轉(zhuǎn)時，磁鐵會對飛輪產(chǎn)生阻礙作用，拉動旋鈕拉線可以變更磁鐵與飛輪間的距離。下列說法正確的有()A．飛輪受到的阻力主要來源于磁鐵對它的安培力B．飛輪轉(zhuǎn)速肯定時，磁鐵越靠近飛輪，飛輪受到的阻力越小C．磁鐵和飛輪間的距離肯定時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，受到的阻力越小D．磁鐵和飛輪間的距離肯定時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，內(nèi)部的渦流越強解析：選AD依據(jù)題意，人用力蹬車帶動飛輪旋轉(zhuǎn)時，磁鐵會對飛輪產(chǎn)生阻礙作用，飛輪受到的阻力主要來源于磁鐵對它的安培力，選項A正確；飛輪轉(zhuǎn)速肯定時，磁鐵越靠近飛輪，飛輪受到安培力越大，即阻力越大，選項B錯誤；磁鐵和飛輪間的距離肯定時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，磁通量的變更率越大，則飛輪內(nèi)部的渦流越強，產(chǎn)生的安培力越大，受到的阻力越大，選項C錯誤，D正確。12．如圖所示，一狹長的銅片能繞O點在紙面內(nèi)搖擺，有界的磁場其方向垂直紙面對里，銅片在搖擺時受到較強的阻尼作用，很快就停止搖擺。假如在銅片上開幾個長縫，銅片可以在磁場中搖擺較多的次數(shù)后才停止搖擺，這是為什么？解析：沒有開長縫的銅片在磁場中搖擺時，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，銅片在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的搖擺，因此銅片很快就停止搖擺。假如在銅片上開有多條長縫，就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上，較大地減弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以搖擺較多的次數(shù)后才停止搖擺。答案：見解析13．磁流體推動船的動力來源于電流與磁場間的相互作用。圖甲是安靜海面上某試驗船的示意圖，磁流體推動器由磁體、電極和矩形通道(簡稱通道)組成。如圖乙所示，通道尺寸a＝2．0m、b＝0.15m、c＝0.10m。工作時，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B＝8．0T的勻強磁場，沿x軸負方向加勻強電場，使兩金屬板間的電壓U＝99．6V，海水沿y軸方向流過通道。已知海水的電阻率ρ＝0.20Ω·m。(1)船靜止時，求電源接通瞬間推動器對海水推力的大小和方向。(2)船以vs＝5．0m/s的速度勻速前進。若以船為參照物，海水以5．0m/s的速率涌入進水口，由于通道的截面積小于進水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd＝8．0m/s。求此時兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U感。(3)船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓按U′＝U－U感計算，海水受到的安培力的80%可以轉(zhuǎn)化為對船的推力。當船以vs＝5．0m/s的速度勻速前進時，求海水推力的功率。解析：(1)依據(jù)安培力公式，推力F1＝I1Bb，其中I1＝eq\f(U,R)，R＝ρeq\f(b,ac)則F1＝eq\f(U,R)Bb＝eq\f(Uac,ρ)B＝eq\f(99.6×2.0×0.10,0.20)×8．0N＝796．8N由左手定則推斷，通道內(nèi)海水受到的安培力的方向，即對海水推力的方向沿y軸正方向(向右)。(2)此時海水切割磁感線的速度v感＝vd＝8．0m/s，則有U感＝Bvdb即U感＝8．0×8．0×0.15V＝9．6V。(3)當船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓U′＝U