2025版高中物理第四章7渦流電磁阻尼和電磁驅動訓練含解析新人教版選修3-2

PAGE6-7渦流、電磁阻尼和電磁驅動課時過關·實力提升基礎鞏固1.(多選)下列器具的工作原理與渦流有關的是()A.家用電磁爐B.家用微波爐C.變壓器的鐵芯用多塊相互絕緣硅鋼片疊加在一起D.風扇轉動時扇葉與空氣摩擦發(fā)熱解析:家用電磁爐是利用高頻磁場產生渦流來加熱食物的,故A正確;家用微波爐是利用微波加熱食物的,微波爐內有很強的電磁波,這種波的波長很短,食物分子在它的作用下猛烈振動,使得其內能增加,溫度上升,和渦流無關,故B錯誤;變壓器的鐵芯用多塊相互絕緣硅鋼片疊加在一起,能有效地減小渦流,故C正確;風扇轉動時扇葉與空氣摩擦發(fā)熱,是通過摩擦將機械能轉化為內能的,與渦流無關,故D錯誤。答案:AC2.(多選)下列磁場垂直加在金屬圓盤上能產生渦流的是()解析:依據渦流的產生條件可知,只有改變的磁場能使金屬圓盤產生渦流。答案:BCD3.右圖為電磁爐的工作示意圖,它是采納電磁感應原理產生渦流加熱的,改變的電流通過線圈產生改變的磁場,當改變的磁場通過鐵質鍋的底部時,即會產生多數小渦流。電磁爐工作時產生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的鐵質鍋汲取,不會泄漏,對人體健康無危害。關于電磁爐,以下說法正確的是()A.電磁爐是利用改變的磁場在食物中產生渦流對食物加熱的B.電磁爐是利用改變的磁場產生渦流,使鐵質鍋底快速升溫,進而對鍋內食物加熱的C.電磁爐是利用改變的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉來對食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產生熱量來對食物加熱的解析:電磁爐的工作原理是利用改變的電流通過線圈產生改變的磁場,改變的磁場通過鐵質鍋的底部產生多數小渦流,使鍋體溫度上升后加熱食物,故選項A、D錯誤,B正確;而選項C是微波爐的加熱原理,C錯誤。答案:B4.(多選)如圖所示,一閉合鋁環(huán)套在一根光滑平桿上,當條形磁鐵靠近它時,下列結論正確的是()A.N極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向左運動B.S極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向左運動C.N極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向右運動D.S極靠近鋁環(huán)時,鋁環(huán)將向右運動解析:條形磁鐵靠近閉合鋁環(huán),無論哪個磁極靠近,都會在鋁環(huán)中產生感應電流,以阻礙它們的相對運動,所以本題屬于電磁驅動類問題。答案:AB5.(多選)右圖是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻改變的電流時,待焊接的金屬工件中就產生感應電流,感應電流通過焊縫時產生大量熱量,將金屬熔化,把工件焊接在一起,而工件其他部分發(fā)熱很少。下列說法正確的是()A.電流改變的頻率越高,焊縫處的溫度上升得越快B.電流改變的頻率越低,焊縫處的溫度上升得越快C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大解析:線圈中通以高頻電流時,待焊接的金屬工件中就會產生感應電流,感應電流的大小與感應電動勢有關。電流改變的頻率越高,感應電動勢越大,感應電流越大,結合焦耳定律可知,選項A正確,選項B錯誤;工件上焊縫處的電阻大,所以感應電流通過時產生的熱量多,選項C錯誤,選項D正確。答案:AD6.(多選)右圖是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖,下列說法正確的是()A.探測器內的探測線圈會產生交變磁場B.只有具有磁性的金屬物才會被探測器探測到C.探測到地下的金屬物是因為探頭中產生了渦流D.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產生了渦流解析:金屬探測器是利用渦流產生的原理進行工作的。答案:AD7.(多選)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以初速度v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.小車先加速后減速解析:磁鐵水平穿入螺線管時,管中將產生感應電流,由楞次定律的擴展知產生的相互作用力阻礙磁鐵的運動。同理,磁鐵穿出時產生的相互作用力也阻礙磁鐵的運動,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,這個安培力使小車向右運動,且始終做加速運動,選項C正確。答案:BC8.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線,如圖所示,拋物線的方程為y=x2,其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中,磁場的上邊界是y=a的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上y=b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑,假設曲面足夠長,則金屬塊在曲面上滑動的過程中產生的焦耳熱總量是()A.mgb B.C.mg(b-a) D.mg(b-a)+解析:金屬塊進出磁場時,會產生渦流,部分機械能轉化成焦耳熱,所能達到的最高位置越來越低,當所能達到的最高位置為y=a時,由于金屬塊中的磁通量不再發(fā)生改變,金屬塊中不再產生渦流,機械能也不再損失,金屬塊會在磁場中往復運動。整個過程中削減的機械能全部轉化為內能,即Q=mg(b-a)+1答案:D9.有一個銅盤,輕輕撥動它,能長時間地繞軸自由轉動,假如在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸(如圖),銅盤就能在較短的時間內停止。分析這個現象產生的緣由。解析:把磁鐵加在銅盤邊緣,銅盤內就會產生渦流,起到電磁阻尼作用。答案:銅盤轉動時假如加上磁場,則在銅盤中產生渦流,磁場對這個渦流的作用力阻礙它們的轉動,故銅盤能在較短的時間內停止轉動。實力提升1.下列關于渦流的說法正確的是()A.渦流跟平常常見的感應電流一樣,都是因為穿過導體的磁通量改變而產生的B.渦流不是感應電流,而是一種有別于感應電流的特別電流C.渦流有熱效應,但沒有磁效應D.在硅鋼中不能產生渦流解析:渦流的本質是電磁感應現象,只不過是由金屬塊自身構成回路,它既有熱效應,也有磁效應,所以A正確,B、C錯誤。硅鋼中產生的渦流較小,并不是不能產生渦流,D錯誤。答案:A2.(多選)1824年,法國科學家阿拉果完成了聞名的“圓盤試驗”。試驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用松軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針,如圖所示。試驗中發(fā)覺,當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時,磁針也隨著一起轉動起來,但略有滯后。下列說法正確的是()A.圓盤上產生了感應電動勢B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動C.在圓盤轉動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了改變D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產生的磁場導致磁針轉動解析:圓盤轉動時產生了感應電動勢,圓盤本身構成閉合回路,形成渦電流,渦電流產生的磁場導致磁針轉動,選項A、B正確,D錯誤;圓盤轉動過程中磁針的磁場穿過圓盤的磁通量沒有改變,選項C錯誤。答案:AB3.甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO'旋轉,當給以相同的初始角速度起先轉動后,由于阻力,經相同的時間后便停止;若將環(huán)置于磁感應強度B大小相同的勻強磁場中,甲環(huán)的轉軸與磁場方向平行,乙環(huán)的轉軸與磁場方向垂直,如圖所示,當甲、乙兩環(huán)同時以相同的角速度起先轉動后,則下列推斷正確的是()A.甲環(huán)先停 B.乙環(huán)先停C.兩環(huán)同時停下 D.無法推斷兩環(huán)停止的先后解析:由于轉動過程中穿過甲環(huán)的磁通量不變,穿過乙環(huán)的磁通量改變,所以甲環(huán)中不產生感應電流,乙環(huán)中產生。乙環(huán)的機械能不斷地轉化為電能,最終轉化為焦耳熱散失掉,所以乙環(huán)先停下來。答案:B4.(多選)電表中的指針和電磁阻尼器如圖所示,下列說法正確的是()A.2是磁鐵,在1中產生渦流B.1是磁鐵,在2中產生渦流C.該裝置的作用是使指針能夠轉動D.該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定解析:1在2中轉動產生感應電流,感應電流受到安培力作用阻礙1的轉動,A、D正確。答案:AD5.(多選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的,而不是采納一整塊硅鋼,這是為了()A.增大渦流,提高變壓器的效率B.減小渦流,提高變壓器的效率C.增大鐵芯中的電阻,以產生更多的熱量D.增大鐵芯中的電阻,以削減發(fā)熱量解析:不運用整塊硅鋼而是采納很薄的硅鋼片,這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻,阻斷渦流回路,來削減電能轉化成鐵芯的內能,提高效率,是防止渦流而實行的措施。本題正確選項是B、D。答案:BD6.★(多選)如圖所示,A、B為大小、形態(tài)均相同且內壁光滑,但用不同材料制成的圓管,豎直固定在相同高度。兩個相同的磁性小球,同時從A、B管上端的管口無初速度釋放,穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面。下面對于兩管描述可能正確的是()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管是用鋁制成的解析:磁性小球穿過金屬圓管過程中,將圓管看作由很多金屬圓環(huán)組成,小球的磁場使每個圓環(huán)中產生感應電流,據楞次定律,該電流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生感應電流,小球仍舊做自由落體運動,穿過塑料、膠木圓管的時間比穿過金屬圓管的時間少。答案:AD7.★一個半徑為r、質量為m、電阻為R的金屬圓環(huán),用一根長為l的絕緣細繩懸掛于O點,離O點下方lA.mgl B.mgC.mgD.解析:線圈在進入磁場和離開磁場時,磁通量發(fā)生改變,產生感應電流,機械能削減,最終線圈在磁場下面搖擺,機械能守恒。在整個過程中削減的機械能轉變?yōu)閮饶?在達到穩(wěn)定搖擺的整個過程中,金屬環(huán)削減的機械能為mg答案:C8.如圖所示,質量m=100g的鋁環(huán),用細線懸掛起來,環(huán)中心距地面高度h=0.8m,有一質量m0=200g的小磁鐵(長度可忽視),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