47 渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 習(xí)題

1、4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 習(xí)題1(2011年哈師大附中高二檢測(cè))下列應(yīng)用與渦流有關(guān)的是()A家用電磁爐B家用微波爐C真空冶煉爐 D探雷器解析：選ACD.家用電磁爐、真空冶煉爐、探雷器都是利用渦流工作，而家用微波爐是利用微波直接作用于食物圖4782高頻感應(yīng)爐是用來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，如圖478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(xiàn)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(xiàn)圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B利用線(xiàn)圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)C利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)

2、金屬中產(chǎn)生的渦流D給線(xiàn)圈通電的同時(shí)，給爐內(nèi)金屬也通了電解析：選C.高頻感應(yīng)爐的線(xiàn)圈通入高頻交變電流時(shí)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)就能使金屬中產(chǎn)生渦流，利用渦流的熱效應(yīng)加熱進(jìn)行冶煉故選項(xiàng)C正確A、B、D錯(cuò)誤圖4793.如圖479所示，金屬球(銅球)下端有通電的線(xiàn)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(wú)法判定解析：選B.小球在通電線(xiàn)圈的磁場(chǎng)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與線(xiàn)圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，做阻尼振動(dòng)圖47104.老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，老

3、師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，如圖4710所示，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是()A磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)C無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)D無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選B.右環(huán)閉合，在此過(guò)程中可產(chǎn)生感應(yīng)電流，環(huán)受安培力作用，橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)，左環(huán)不閉合，無(wú)感應(yīng)電流，無(wú)以上現(xiàn)象，選B.圖47115如圖4711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(chǎng)，球滾上的高度小于hB若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于hC若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于hD若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的

4、高度小于h解析：選BD.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則穿過(guò)球的磁通量不發(fā)生變化，球中無(wú)渦流，機(jī)械能沒(méi)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(chǎng)，則穿過(guò)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)一、選擇題圖47121如圖4712所示，在一個(gè)繞有線(xiàn)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(xiàn)圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)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、玻璃杯解析：選C.通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，在空

5、間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)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(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫2變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，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(chǎn)生更多的熱量D增大鐵芯中的電阻，以減少發(fā)熱量解析：選BD.不使用整塊硅鋼而采用很薄的硅鋼片，這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻，來(lái)減少電能轉(zhuǎn)化成鐵芯的內(nèi)能，提高效率，是防止渦流而采取的措施圖47133(2011年合肥高二檢測(cè))如圖4713所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動(dòng)

6、，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的材料可能是()A鐵 B木C鋁 D塑料解析：選C.木球、塑料球在光滑水平面上將做勻速運(yùn)動(dòng)，B、D錯(cuò)誤；鐵球受磁鐵的吸引在光滑水平面上將做加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；鋁球受電磁阻尼作用在光滑水平面上將做減速運(yùn)動(dòng)，C正確圖47144.某磁場(chǎng)磁感線(xiàn)如圖4714所示，有銅圓板自圖示A位置落至B位置，在下落過(guò)程中，自上向下看，圓板中的渦電流方向是()A始終順時(shí)針B始終逆時(shí)針C先順時(shí)針再逆時(shí)針D先逆時(shí)針再順時(shí)針解析：選C.把圓板從A至B的全過(guò)程分成兩個(gè)階段處理：第一階段是圓板自A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此過(guò)程中穿過(guò)圓板磁通量的磁場(chǎng)方向向上且不斷增大由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向

7、(自上向下看)是順時(shí)針的；第二階段是圓板從具有最大磁通量位置O落到B位置，此過(guò)程穿過(guò)圓板磁通量的磁場(chǎng)方向向上且不斷減小，由楞次定律判得感應(yīng)電流方向(自上向下看)是逆時(shí)針的圖47155如圖4715所示，掛在彈簧下端的條形磁鐵在閉合線(xiàn)圈內(nèi)振動(dòng)，如果空氣阻力不計(jì)，則下列說(shuō)法中正確的是()A磁鐵的振幅不變B磁鐵做阻尼振動(dòng)C線(xiàn)圈中產(chǎn)生方向不變的電流D線(xiàn)圈中產(chǎn)生方向變化的電流解析：選BD.盡管不知道條形磁鐵的下端是N極還是S極，但是，在條形磁鐵上下振動(dòng)的過(guò)程中，周期性地靠近(或遠(yuǎn)離)閉合線(xiàn)圈，使穿過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁通量不斷變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流根據(jù)楞次定律可知，閉合線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)必然阻礙條形磁鐵的振動(dòng)

8、，使其機(jī)械能不斷減小，從而做阻尼振動(dòng)；同時(shí)由于條形磁鐵在靠近線(xiàn)圈和遠(yuǎn)離線(xiàn)圈時(shí)，穿過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁通量方向不變，但磁通量的增減情況剛好相反根據(jù)楞次定律可知，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向不斷地做周期性變化，即線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是方向變化的電流圖47166如圖4716所示，矩形線(xiàn)圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個(gè)磁極之間的距離相等，當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈仍靜止不動(dòng)，那么線(xiàn)圈受到木板的摩擦力方向是()A先向左，后向右 B先向左、后向右、再向左C一直向右 D一直向左解析：選D.當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，線(xiàn)圈受到的安培力阻礙線(xiàn)圈相對(duì)磁鐵的向左運(yùn)動(dòng)，故線(xiàn)圈有相對(duì)木板

9、向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故受到的靜摩擦力總是向左選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤圖47177如圖4717所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則從球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑)，小球()A整個(gè)過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)B進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過(guò)程中球做加速運(yùn)動(dòng)C整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng) D穿出時(shí)的速度一定小于初速度解析：選D.小球的運(yùn)動(dòng)主要研究?jī)蓚€(gè)階段：一是球進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，由于穿過(guò)小球的磁通量增加，在球內(nèi)垂直磁場(chǎng)的平面上產(chǎn)生渦流，有電能產(chǎn)生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以產(chǎn)生的電能只能是由球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)，由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，其速度減小

10、；二是穿出磁場(chǎng)的過(guò)程，同理可得速度進(jìn)一步減小，故選項(xiàng)D正確圖47188如圖4718所示，條形磁鐵從h高處自由下落，中途穿過(guò)一個(gè)固定的空心線(xiàn)圈，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，至落地用時(shí)t1，落地時(shí)速度為v1；S閉合時(shí)，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()At1t2，v1v2Bt1t2，v1v2Ct1t2，v1v2Dt1t2，v1v2解析：選D.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流，對(duì)磁鐵無(wú)阻礙作用，故磁鐵自由下落，ag；當(dāng)S閉合時(shí)，線(xiàn)圈中有感應(yīng)電流阻礙磁鐵下落，故ag，所以t1t2，v1v2.9一個(gè)半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，離O點(diǎn)下方處有一寬度

11、為、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖4719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(guò)程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場(chǎng)，則在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是()圖4719AmgL Bmg(r)Cmg(Lr) Dmg(L2r)解析：選C.線(xiàn)圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)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(xiàn)圈在磁場(chǎng)下面擺動(dòng)，機(jī)械能守恒在整個(gè)過(guò)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(guò)程中，金屬環(huán)減少的機(jī)械能為mg(Lr)圖472010. (2010年高考大綱全國(guó)卷)如圖4720，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向

12、里，磁場(chǎng)上邊界b和下邊界d水平在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線(xiàn)圈，線(xiàn)圈上下邊的距離很短，下邊水平線(xiàn)圈從水平面a開(kāi)始下落已知磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離若線(xiàn)圈下邊剛通過(guò)水平面b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線(xiàn)圈所受到的磁場(chǎng)力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則()AFd>Fc>Fb BFc<Fd<FbCFc>Fb>Fd DFc<Fb<Fd解析：選D.金屬線(xiàn)圈進(jìn)入與離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線(xiàn)圈受到向上的磁場(chǎng)力即安培力，根據(jù)FIlB，EBlv，I可得：F，由此可知線(xiàn)圈所受到的磁場(chǎng)力大小與速度大小成正比當(dāng)線(xiàn)圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，沒(méi)有安培力，故Fc

13、 0；通過(guò)水平面b時(shí)，有v2ghab，則vb；通過(guò)水平面d時(shí)設(shè)線(xiàn)圈剛完全進(jìn)入時(shí)的速度為vb，有vv2ghbd，則vd，而hbdhab，故vdvb，則FdFb，所以本題答案為D.二、非選擇題圖472111.如圖4721所示，光滑弧形軌道和一足夠長(zhǎng)的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長(zhǎng)的金屬桿，桿上掛有一光滑螺旋管A.在弧形軌道上高為h的地方，無(wú)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)恰好沿螺旋管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)螺旋管A將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2)全過(guò)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)，螺旋管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)作用，使得螺旋管A向右運(yùn)動(dòng)(2)全過(guò)程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺旋管中的電能，所以mghMvmvE電即E電mghMvmv.答案：(1)向右運(yùn)動(dòng)(2)mghMvmv圖472212如圖4722所示，在光滑的水平面上有一半徑r10 cm、電阻R1 、質(zhì)量m1 kg的金屬環(huán)，以速度v10 m/s向一有界磁場(chǎng)滑去勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，B0.5 T，從環(huán)剛進(jìn)入磁場(chǎng)算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓環(huán)一共釋放了32 J的熱量，求：(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)