課時跟蹤檢測（九） 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動

課時跟蹤檢測（九）渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．在下列所示的四種磁場中，能產(chǎn)生恒定感生電場的是()解析：選C要產(chǎn)生恒定的感生電場，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定是恒定的，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，磁場必須是均勻變化的，故C正確。2.如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)磁感應(yīng)強度均勻增大時，此粒子的動能將()A．不變 B．增加C．減小 D．以上情況都有可能解析：選B當(dāng)磁場增強時，將產(chǎn)生逆時針方向的電場，帶正電的粒子將受到這個電場對它的電場力作用，動能增大，故B正確。3．(多選)電磁爐為新一代炊具，無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體，無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在。電磁爐的工作原理是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場通過含鐵質(zhì)鍋底部時，會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身快速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物，如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是()A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B．鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的C．磁場越強，電磁爐的加熱效果越好D．提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果解析：選BD電磁爐接交流電，其鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的，故A錯誤，B正確；電磁爐的加熱效果與磁場的強弱無關(guān)，只與磁場的變化快慢有關(guān)，故C錯誤；根據(jù)發(fā)熱原理可知，提高磁場變化的頻率，可增強渦流，提高電磁爐的加熱效果，故D正確。4．以下哪些現(xiàn)象沒有利用電磁阻尼規(guī)律()A．圖1中，線圈能使振動的條形磁鐵快速停下來B．圖2中，無缺口的鋁管比有缺口的鋁管能更快使強磁鐵勻速運動C．圖3中，U形磁鐵可以使高速轉(zhuǎn)動的鋁盤迅速停下來D．圖4中，轉(zhuǎn)動把手時下面的閉合銅線框會隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動解析：選D振動的條形磁鐵在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對磁鐵的相對運動有阻礙作用，能使振動的條形磁鐵快速停下來，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故A不符合；磁鐵通過無缺口的鋁管時產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，較大的感應(yīng)電流對磁鐵的相對運動有較大的阻礙作用，能更快使強磁鐵勻速運動，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故B不符合；U形磁鐵可以在高速轉(zhuǎn)動的鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)渦電流，感應(yīng)渦電流對鋁盤與磁鐵間的相對運動有阻礙作用，能使鋁盤迅速停下來，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故C不符合；轉(zhuǎn)動把手時下面的閉合銅線框隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動，這是利用了電磁驅(qū)動規(guī)律，故D符合。5.如圖所示，有一個銅圓盤，輕輕撥動它，能長時間地繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣，但并不與銅盤接觸，我們將觀察到的現(xiàn)象是()A．銅盤的轉(zhuǎn)動不受磁鐵的影響B(tài)．銅盤的轉(zhuǎn)動能持續(xù)更長時間C．銅盤能在較短的時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動D．由于磁鐵的影響，銅盤會反向轉(zhuǎn)動解析：選C當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于電路閉合，則出現(xiàn)感應(yīng)電流，處于磁場中的部分銅盤會受到安培力作用，此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動，使得銅盤能在較短的時間內(nèi)停止。6.(多選)高頻焊接原理示意圖如圖所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接，下列情況中能使焊接處消耗的電功率增大的是()A．增大交變電流的電壓，其他條件不變B．增大交變電流的頻率，其他條件不變C．感應(yīng)電流相同條件下，增大焊接縫的接觸電阻D．感應(yīng)電流相同條件下，減小焊接縫的接觸電阻解析：選ABC增大交變電流的電壓，其他條件不變，則線圈中交變電流增大，磁通量變化率增大，因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流也增大，那么焊接處消耗的電功率增大，故A正確；高頻焊接利用高頻交變電流產(chǎn)生高頻交變磁場，在焊接的金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，焊縫處消耗的電功率越大，故B正確；感應(yīng)電流相同條件下，增大焊接縫的接觸電阻，焊縫處消耗的電功率增大，故C正確，D錯誤。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，線圈中通以一定頻率的正弦交流電，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)生變化。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化B．渦流的頻率等于通入線圈的交流電的頻率C．通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力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化，而且渦流的頻率與線圈中交流電的頻率相等，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。8.一半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)用一根長為L的絕緣輕細(xì)桿懸掛于O1點，桿所在直線過圓環(huán)圓心，在O1點的正下方有一半徑為L＋2r的圓形勻強磁場區(qū)域，其圓心O2與O1點在同一豎直線上，O1點在圓形磁場區(qū)域邊界上，如圖所示?，F(xiàn)使絕緣輕細(xì)桿從水平位置由靜止釋放，下擺過程中金屬圓環(huán)所在平面始終與磁場垂直，擺動時間足夠長，已知重力加速度為g，不計空氣阻力及其他摩擦阻力，則下列說法正確的是()A．金屬圓環(huán)最終會靜止在O1點的正下方B．金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLC．金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋2r)D．金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋r)解析：選C圓環(huán)最終要在如圖中A、C位置間擺動，因為此時圓環(huán)中的磁通量不再發(fā)生改變，圓環(huán)中不再有感應(yīng)電流產(chǎn)生。由幾何關(guān)系可知，圓環(huán)在A、C位置時，其圓心與O1、O2的距離均為L＋r，則圓環(huán)在A、C位置時，圓環(huán)圓心到O1的豎直高度為eq\f(L＋2r,2)。由能量守恒可得金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(L＋2r)，C正確。9．如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中心距地面的高度h＝0.8m?，F(xiàn)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)，落地點與鋁環(huán)原位置的水平距離為x＝3.6m，小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動可看作平拋運動。(1)小磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若小磁鐵穿過鋁環(huán)后鋁環(huán)的速度為v′＝2m/s，則在小磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，鋁環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運動時，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對運動)。(2)由磁鐵穿過鋁環(huán)飛行的水平距離可求出穿過鋁環(huán)后磁鐵的速度v＝eq\f(x,\r(\f(2h,g)))＝9m/s，由能量守恒定律可得W電＝eq\f(1,2)Mv02－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J。答案：(1)鋁環(huán)向右偏斜(2)1.7Jeq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．純電動汽車是一種節(jié)能、環(huán)保的交通工具，它的制動能量回收系統(tǒng)通過能量回收再利用，可提高汽車對能量的利用效率。制動能量回收的原理是利用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，將車輛制動時的部分動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能存儲起來。關(guān)于制動能量回收，下列說法正確的是()A．制動能量回收利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．制動能量回收利用了電流的熱效應(yīng)C．制動能量回收時，將車輛制動時的全部動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．制動能量回收時，將車輛制動時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能解析：選A汽車在制動剎車過程中，動能減小，減小的動能一部分以電能的形式存儲，因此制動能量回收利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，選項A正確。11.(多選)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，如圖所示為一手持式封口機(jī)，它的工作原理是：當(dāng)接通電源時，內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁感線穿過封口鋁箔材料時，瞬間產(chǎn)生大量小渦流，致使鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在承封容器的封口處，達(dá)到迅速封口的目的。下列有關(guān)說法正確的是()A．封口材料可用普通塑料來代替鋁箔B．該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶C．封口過程中溫度過高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率來解決D．該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等材質(zhì)的容器封口但不適用于金屬容器解析：選CD由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理，故封口材料必須是金屬類材料，而且電源必須是交流電，故A、B錯誤；減小內(nèi)置線圈中所通過電流的頻率可以降低封口過程中產(chǎn)生的熱量，即控制溫度，故C正確；封口材料應(yīng)是金屬類材料，但對應(yīng)被封口的容器不能是金屬，否則使金屬容器發(fā)生渦流現(xiàn)象，使容器內(nèi)溫度升高，對容器內(nèi)物體可能造成破壞，故D正確。12．某種超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動力。其推進(jìn)原理可以簡化為如圖所示的模型，在水平面上相距b的兩根平行直導(dǎo)軌間，有豎直方向等距離分布的勻強磁場B1和B2，且B1＝B2＝B，每個磁場的長都是l，相間排列，所有這些磁場都以速度v向右勻速運動。這時跨在兩導(dǎo)軌間的長為l、寬為b的金屬框MNQP(懸浮在導(dǎo)軌正上方)在磁場力作用下將會由靜止開始向右運動。設(shè)金屬框的總電阻為R，運動中所受到的阻力恒為f，求：(1)列車在運動過程中金屬框產(chǎn)生的最大電流；(2)列車能達(dá)到的最大速度；(3)簡述要使列車快速停下可采取哪些可行措施。解析：(1)開始時金屬框相對磁場的運動速度最大，此時金屬框產(chǎn)生的電流最大，設(shè)為Im，則由題意得Im＝eq\f(2Bbv,R)。(2)分析列車受力，由牛頓第