高中物理 4-7 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后強化作業(yè) 新人教版選修3-2

【成才之路】-學(xué)年高中物理4-7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后強化作業(yè)新人教版選修3-2基礎(chǔ)夯實1．下列應(yīng)用哪些與渦流有關(guān)()A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電度表D．閉合線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生的電流答案：ABC解析：真空冶煉爐，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，指針擺動時，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)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，D錯誤。2．下列說法正確的是()A．錄音機在磁帶上錄制聲音時，利用了電磁感應(yīng)原理B．自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象說明磁場具有能量C．金屬中的渦流會產(chǎn)生熱量，生活中的電磁爐是利用這一原理而工作的D．交流感應(yīng)電動機是利用電磁驅(qū)動原理工作的答案：BCD解析：錄音機在磁帶上錄制聲音時，是利用了電流的磁效應(yīng)，使磁帶上的磁粉被磁化，A項錯誤。自感現(xiàn)象說明磁場能夠儲存能量，互感現(xiàn)象說明磁場能夠攜帶能量，B項正確。電磁爐利用渦流工作，交流感應(yīng)電動機利用電磁驅(qū)動原理工作，C、D項正確。3.如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時間后，一個容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是()A．恒定直流、小鐵鍋B．恒定直流、玻璃杯C．變化的電流、小鐵鍋D．變化的電流、玻璃杯答案：C解析：通入恒定直流時，所產(chǎn)生的磁場不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高；渦流是由變化的磁場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會升溫。4．(·濟南一中高二期中)如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)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答案：BD解析：若是勻強磁場，金屬環(huán)中無渦流產(chǎn)生，無機械能損失，若是非勻強磁場，金屬環(huán)中有渦流產(chǎn)生，機械能損失轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。5．(·棗莊高二檢測)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個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．磁鐵做勻速直線運動 B．磁鐵做減速運動C．小車向右做加速運動 D．小車先加速后減速答案：BC解析：本題為電磁驅(qū)動，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動情況。磁鐵水平穿入螺線管時，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運動。同理，磁鐵穿出時，由楞次定律的擴展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運動，故整個過程中，磁鐵做減速運動，選項B是正確的。而對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，這個安培力使小車向右運動，且一直做加速運動，C對。6.如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一可以自由轉(zhuǎn)動的銅盤(不計各種摩擦)，現(xiàn)讓銅盤轉(zhuǎn)動。下面對觀察到的現(xiàn)象描述及解釋正確的是()A．銅盤中沒有感應(yīng)電動勢、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動下去B．銅盤中有感應(yīng)電動勢、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動下去C．銅盤中既有感應(yīng)電動勢又有感應(yīng)電流，銅盤將很快停下D．銅盤中既有感應(yīng)電動勢又有感應(yīng)電流，銅盤將越轉(zhuǎn)越快答案：C解析：銅盤轉(zhuǎn)動時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律知，盤中有感應(yīng)電動勢，也產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且受到阻尼作用，機械能很快轉(zhuǎn)化為電能進而轉(zhuǎn)化為焦耳熱，銅盤將很快停下，故C對，A、B、D錯。7.如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動。從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，則()A．線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小C．線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生變化的電流D．線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電流的方向始終是abcda答案：BC解析：當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于磁鐵不動而線圈順時針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生變化的電流，故C對，D錯；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度。如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈會處于相對靜止，線圈不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。8.如圖所示，一狹長的銅片能繞O點在紙平面內(nèi)擺動，有界磁場的方向垂直紙面向里，銅片在擺動時受到較強的阻尼作用，很快就停止擺動。如果在銅片上開幾個長縫，銅片可以在磁場中擺動較多的次數(shù)后才停止擺動，這是為什么？解析：沒有開長縫的銅片在磁場中擺動時，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動，因此銅片很快就停止擺動。如果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，較大地削弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以擺動多次后才停止擺動。能力提升1．(·青州一中高二檢測)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D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定答案：AD解析：這是渦流的典型應(yīng)用之一。當(dāng)指針擺動時，1隨之轉(zhuǎn)動，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動?？傊还?向哪個方向轉(zhuǎn)動，2對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。2．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(dāng)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．兩環(huán)都靜止答案：C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(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向右運動。3.如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑但用不同材料制成的圓管。豎直固定在相同高度，帶相同磁性的兩個小球同時從A、B管上端管口無初速度釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面。下面對于兩管的描述中可能正確的是()A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用膠木制成的，B管是用鐵制成的答案：AD解析：磁性小球通過金屬圓管過程中，將圓管看做由許多金屬圓環(huán)組成，小球的磁場使每個圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該電流的磁場阻礙磁性小球的下落，小球向下運動的加速度小于重力加速度；小球在塑料、膠木等非金屬材料圓管中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球仍然做自由落體運動，穿過塑料、膠木圓管的時間比穿過金屬圓管的時間短。4．(·東營市高二檢測)兩個帶有中心軸的金屬圓圈a和b，其上都有多根輻向金屬條，現(xiàn)用兩根金屬導(dǎo)線分別將它們的中心軸與對方的邊緣接觸，整套裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，不計一切摩擦。若圓圈a在外力作用下以恒定的角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，則圓圈b的轉(zhuǎn)動情況是()A．逆時針轉(zhuǎn)動B．順時針轉(zhuǎn)動C．圓圈b的角速度等于圓圈a的角速度ωD．圓圈b的角速度小于圓圈a的角速度ω答案：BD解析：在a中找一輻條，根據(jù)右手定則可以判定出產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，其他輻條也產(chǎn)生同樣的電動勢，各輻條產(chǎn)生的總電動勢相當(dāng)于電池并聯(lián)，并聯(lián)的電動勢為Ea，感應(yīng)電流的方向如圖。在b中找一輻條，由左手定則得出受力方向如圖，其他輻條受力也是使b順時針轉(zhuǎn)動，B正確。由于b在轉(zhuǎn)動時也產(chǎn)生反抗其發(fā)生相對運動的感應(yīng)電動勢Eb，電路中的總電動勢E＝Ea－Eb>0，可得Ea>Eb，即圓圈b的角速度小于圓圈a的角速度ω，D正確。5.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。讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動，下列說法中正確的是()A．磁鐵左右擺動一次，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)電流對它的作用力始終是阻力D．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對它的作用力有時是阻力有時是動力答案：C解析：磁鐵向下擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時針方向感應(yīng)電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應(yīng)電流對它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動時，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流(從上面看)，磁場受感應(yīng)電流對它的作用力仍為阻力，阻礙它遠離，所以磁鐵在左右擺動一次過程中，電流方向改變3次，感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力，只有C項正確。6.彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖)，磁鐵就會很快地停下來，解釋這個現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況。解析：當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就使磁鐵振動時除了空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，彈簧振子的機械能損失較快，因而會很快停下來。7.如圖所示，質(zhì)量為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(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長度可忽略)，以10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點距鋁環(huán)原位置的水平距離為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)后的運動看作平拋運動)(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為2m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，環(huán)中