2020高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 第7節(jié) 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動練習(xí)（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE13-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第四章第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動「基礎(chǔ)達標(biāo)練」1．（多選)安檢門是一個用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，金屬物品通過“門”時能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警．以下關(guān)于這個安檢門的說法正確的是()A．這個安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個“門框”的線圈中通上恒定電流,也能檢查出金屬物品攜帶者D．這個安檢門工作時，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)解析：選BD這個安檢門是利用渦流工作的,因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯，B對；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯；安檢門工作時,既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對．2．桌面上放一銅片，如圖所示，一條形磁鐵的N極自上而下接近銅片的過程中，銅片對桌面的壓力(）A．增大B．減小C．不變D．無法判斷是否變化解析：選A磁鐵的N極接近銅片時，自上而下穿過銅片的磁通量增大，在銅片內(nèi)會產(chǎn)生逆時針方向繞行的感應(yīng)電流（如圖所示)，使銅片上方呈現(xiàn)N極,阻礙磁鐵接近．根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵對銅片有同樣大小的作用力，使銅片增加對桌面的壓力．3．下列有關(guān)金屬探測器工作原理敘述正確的是（)A．金屬探測器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的B．當(dāng)金屬探測器在探測到金屬時，會在探測器內(nèi)部產(chǎn)生渦流，致使蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲C．金屬探測器自身不產(chǎn)生迅速變化的磁場時，仍可以探測到金屬物質(zhì)而正常工作D．金屬探測器在正常工作時，自身會產(chǎn)生迅速變化的磁場，從而使探測器附近的金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，影響原來的磁場，引發(fā)報警解析：選D金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A、C錯誤；金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應(yīng)出渦流，故B錯誤；探測過程中工作時，當(dāng)探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化，產(chǎn)生渦流，影響原來的磁場，引發(fā)報警，故D正確．4．(多選)關(guān)于渦流，下列說法中正確是（)A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B．家用電磁爐是利用渦流來加熱食物的C．阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能增大渦流解析：選ABC高頻冶煉爐是用渦流來熔化金屬對其進行冶煉的，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬,線圈內(nèi)通入高頻交變電流，這時被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流就能被熔化，故A正確;電磁爐利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場,當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具放置爐面時，鐵磁性鍋體被磁化，在鍋具底部產(chǎn)生交變的渦流來加熱食物，故B正確；阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動，當(dāng)金屬板從磁場中穿過時，金屬板板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會對金屬板的運動產(chǎn)生阻礙作用,故C正確；在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象，要損耗能量，不用整塊的硅鋼鐵芯，其目的是為了減小渦流，故D錯誤．5．（多選）1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是（）A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動解析：選AB由于磁針位于圓盤的正上方，所以穿過圓盤的磁通量始終為零，故C錯誤；如果將圓盤看成由沿半徑方向的“輻條”組成，則圓盤在轉(zhuǎn)動過程中,“輻條"會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在圓盤中產(chǎn)生渦電流，該渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針運動，故A、B正確;同時圓盤中的自由電子隨圓盤一起轉(zhuǎn)動形成電流,該電流對磁針沒有作用力，D錯誤．6.高頻感應(yīng)爐是用來熔化金屬對其進行冶煉的,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)混入被冶煉金屬中，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，給爐內(nèi)金屬也通了電解析：選C高頻感應(yīng)爐的原理：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)生渦流，由于電流的熱效應(yīng)，可使金屬熔化．故只有C正確．7．如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置．小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部．則小磁塊（)A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大解析:選C小磁塊從銅管P中下落時，P中的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個向上的磁場力，阻礙小磁塊向下運動，因此小磁塊在P中不是做自由落體運動，而塑料管Q中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此Q中小磁塊做自由落體運動,A錯誤；P中磁場力對小磁塊做負(fù)功，機械能不守恒，B錯誤；由于在P中小磁塊下落的加速度小于g,而Q中小磁塊做自由落體運動，因此從靜止開始下落相同高度,在P中下落的時間比在Q中長，C正確；根據(jù)動能定理可知，小磁塊落到底部時在P中的速度比在Q中的小，D錯誤．8．一個半徑為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，離O點下方eq\f（L，2)處有一寬度為eq\f（L，4)、垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域,如圖所示．現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點O等高位置A處由靜止釋放（細(xì)繩張直，忽略空氣阻力），擺動過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場，則在達到穩(wěn)定擺動的整個過程中，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：選C線圈在進入磁場和離開磁場時，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，機械能減少，最后線圈在磁場下面擺動，機械能守恒．在整個過程中減少的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁?，在達到穩(wěn)定擺動的整個過程中，金屬環(huán)減少的機械能為mgeq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(3，4）L＋r))，C正確．「能力提升練」1．一位物理老師用一段銅導(dǎo)線和一塊磁鐵演奏一曲《菊花臺》的視頻驚艷網(wǎng)友，網(wǎng)友直呼“史上最牛物理老師”．他是這么做的：在一塊木板上固定兩顆螺絲釘，用一段銅導(dǎo)線纏繞在兩顆螺絲釘之間，擴音器通過導(dǎo)線與兩螺絲釘連接．將磁鐵放在銅導(dǎo)線旁邊，手指撥動銅導(dǎo)線，另一只手握著螺絲刀壓著銅導(dǎo)線,并在銅導(dǎo)線上滑動，優(yōu)美動聽的樂曲就呈現(xiàn)出來了．根據(jù)上面所給的信息，你認(rèn)為下面說法正確的是（）A．手指撥動銅導(dǎo)線,銅導(dǎo)線的振動引起空氣振動而發(fā)出聲音B．手指撥動銅導(dǎo)線，使銅導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過擴音器放大后發(fā)聲C．聲音的音調(diào)變化是通過手指撥動銅導(dǎo)線力的大小來實現(xiàn)的D．手指撥動銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線中產(chǎn)生直流電流解析：選B手指撥動銅導(dǎo)線發(fā)聲是由于銅導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過擴音器放大后發(fā)聲,選項A錯誤，B正確；螺絲刀壓著銅導(dǎo)線在銅導(dǎo)線上滑動,實質(zhì)是改變銅導(dǎo)線切割磁感線的有效長度，從而改變感應(yīng)電流，變化的電流通過導(dǎo)線傳到擴音器中，便產(chǎn)生不同音調(diào)的聲音,所以聲音的音調(diào)變化不是通過手指撥動銅導(dǎo)線產(chǎn)生的，選項C錯誤；手指撥動銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線振動切割磁感線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，銅導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小、方向均改變，選項D錯誤．2．電磁爐熱效率高達90％，爐面無明火，無煙無廢氣,“火力”強勁，安全可靠．圖示是描述電磁爐工作原理的示意圖,下列說法正確的是(）A．當(dāng)恒定電流通過線圈時，會產(chǎn)生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進而發(fā)熱工作C．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用D．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差解析：選B電磁爐線圈中通以交變電流，產(chǎn)生交變磁場，鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的,A選項錯誤，B選項正確；在鍋和電磁爐中間放一紙板,不會影響電磁爐的加熱作用，C選項錯誤;陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料，不會產(chǎn)生渦流，D選項錯誤．3．(2019·湖北模擬）隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進入人們的視線．小到手表、手機，大到電腦、電動汽車的充電，都已經(jīng)實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化．下圖給出了某品牌的無線充電手機利用電磁感應(yīng)方式無線充電的原理圖．關(guān)于無線充電,下列說法正確的是（)A．無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B．只有將充電底座接到直流電源上才能對手機進行充電C．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D．只要有無線充電底座,所有手機都可以進行無線充電解析：選C無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A選項錯誤；充電底座接直流電源時，無線充電設(shè)備不會產(chǎn)生交變磁場，不能夠正常使用,B選項錯誤；電磁感應(yīng)現(xiàn)象不會改變電流的頻率,接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同，C選項正確;被充電手機內(nèi)部，應(yīng)該有一類似金屬線圈的部件，與手機電池相連，當(dāng)有交變磁場時,則出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，因此普通手機不能夠利用無線充電設(shè)備進行充電，D選項錯誤．4.（多選)低頻電渦流傳感器可用來測量自動化生產(chǎn)線上金屬板的厚度．如圖，在線圈L1中通以低頻交流電，它周圍會產(chǎn)生交變磁場,其正下方有一個與電表連接的線圈L2，金屬板置于L1、L2之間．當(dāng)線圈L1產(chǎn)生的變化磁場透過金屬板,L2中會產(chǎn)生感應(yīng)電流．由于金屬板厚度不同，吸收電磁能量強弱不同,導(dǎo)致L2中感應(yīng)電流的強弱不同,則（）A．金屬板吸收電磁能量，是由于穿過金屬板的磁場發(fā)生變化，板中產(chǎn)生渦流B．金屬板越厚，渦流越弱C．L2中產(chǎn)生的是直流電D．L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電解析：選AD當(dāng)線圈L1產(chǎn)生的變化磁場透過金屬板，板中產(chǎn)生渦流，從而吸收電磁能量，A選項正確；金屬板越厚，產(chǎn)生的渦流越強，B選項錯誤；根據(jù)電磁感應(yīng)原理，L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電，C選項錯誤，D選項正確．5.如圖所示，在光滑的水平面上，有一半徑r＝10cm、電阻R＝1Ω、質(zhì)量m＝1kg的金屬環(huán)以速度v＝10m/s向一有界磁場滑去．勻強磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度B＝0.5T．從環(huán)剛進入磁場算起，到剛好有一半進入磁場時，圓環(huán)釋放了32（1)此時圓環(huán)中電流的瞬時功率；(2）此時圓環(huán)運動的加速度．解析：(1）由能量守恒eq\f(mv2,2）＝Q＋eq\f(mv′2,2)而P＝eq\f（E2,R）＝eq\f（B·2r·v′2，R）二式聯(lián)立可得P＝0。36W.(2)a＝eq\f(BIL,m)＝eq\f(B22r2v′,mR)＝6×10－2m/s2，方向向左．答案:(1)0。36W（2)6×10－2m/s2,6．如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán),用細(xì)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v0＝10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？（2）若鋁環(huán)在磁鐵穿過后