2024年新教材高中物理2.3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE2.3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．(多選)如圖所示是用渦流金屬探測(cè)器探測(cè)地下金屬物的示意圖，下列說(shuō)法中正確的是(AD)A．探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生改變磁場(chǎng)B．只有有磁性的金屬物才會(huì)被探測(cè)器探測(cè)到C．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)樘筋^中產(chǎn)生了渦流D．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)榻饘傥镏挟a(chǎn)生了渦流解析：探測(cè)器內(nèi)線圈通有改變電流產(chǎn)生改變磁場(chǎng)，若有金屬，則金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警。選AD。2．下列應(yīng)用哪些與渦流無(wú)關(guān)(D)A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車(chē)的電磁式速度表C．家用電度表D．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生的電流解析：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(chē)速度表是磁電式電流表，指針搖擺時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電表(轉(zhuǎn)盤(pán)式)的轉(zhuǎn)盤(pán)中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，D錯(cuò)誤。3．如圖所示是一種冶煉金屬的感應(yīng)爐的示意圖，此種感應(yīng)爐應(yīng)接怎樣的電源(D)A．直流低壓B．直流高壓C．低頻溝通電D．高頻溝通電解析：線圈中的電流做周期性的改變，在旁邊的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而在導(dǎo)體中產(chǎn)生大量的熱，渦流現(xiàn)象也是電磁感應(yīng)；而溝通電的頻率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，故D正確，ABC錯(cuò)誤，故選D。4．將一個(gè)閉合金屬環(huán)用絕緣絲線懸于O點(diǎn)，如圖所示，虛線左邊有垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而右邊沒(méi)有磁場(chǎng)，將小球拉至圖示位置釋放后(C)A．金屬環(huán)的搖擺不會(huì)停下來(lái)，始終做等幅搖擺B．金屬環(huán)的搖擺幅度越來(lái)越小，小到某一數(shù)值后做等幅搖擺C．金屬環(huán)的搖擺最終會(huì)停下來(lái)D．金屬環(huán)最終停止在初始釋放位置解析：當(dāng)金屬環(huán)進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)磁通量發(fā)生改變，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙線圈運(yùn)動(dòng)，即有機(jī)械能通過(guò)安培力做負(fù)功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；所以環(huán)最終靜止，故ABD錯(cuò)誤，C正確。5．如圖所示，在光滑水平桌面上放一條形磁鐵，分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它一個(gè)初速度，讓其向磁鐵滾去，視察小球的運(yùn)動(dòng)狀況(C)A．都做勻速運(yùn)動(dòng)B．鐵球、鋁球都做減速運(yùn)動(dòng)C．鐵球做加速運(yùn)動(dòng)，鋁球做減速運(yùn)動(dòng)D．鋁球、木球做勻速運(yùn)動(dòng)解析：鐵球靠近磁鐵時(shí)被磁化，與磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引的作用力，故鐵球?qū)⒓铀龠\(yùn)動(dòng)；鋁球向磁鐵靠近時(shí)，穿過(guò)它的磁通量發(fā)生改變，因此在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的改變起阻礙作用，所以鋁球向磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受阻礙而減速；木球?yàn)榉墙饘?，既不能被磁化，也不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，所以磁鐵對(duì)木球不產(chǎn)生力的作用，木球?qū)⒆鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)。綜上所述，C項(xiàng)正確。6．掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示，無(wú)擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(A)解析：施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減STM的微小振動(dòng)，其原理是電磁阻尼，在振動(dòng)時(shí)通過(guò)紫銅薄板的磁通量改變，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng)，即促使其振動(dòng)衰減。方案A中，無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)，通過(guò)它的磁通量都發(fā)生改變；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。7．如圖所示，上下開(kāi)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(C)A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B．在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒C．在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D．落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大解析：小磁塊在內(nèi)壁光滑的塑料管Q中，從高處由靜止釋放做自由落體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒；小磁塊在內(nèi)壁光滑的銅管P中，則會(huì)產(chǎn)生電磁阻尼阻礙小磁塊的運(yùn)動(dòng)，相比Q中自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間要長(zhǎng)，C項(xiàng)正確、A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電磁阻尼產(chǎn)生焦耳熱，機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于機(jī)械能有損失，落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個(gè)磁極之間的距離兩兩相等，當(dāng)兩塊蹄形磁鐵勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈仍靜止不動(dòng)，那么線圈受到木板的摩擦力方向是(D)A．先向左、后向右 B．先向左、后向右、再向左C．始終向右 D．始終向左解析：當(dāng)兩蹄形磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈要阻礙其靠近，線圈有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，受木板的摩擦力方向向左，當(dāng)蹄形磁鐵遠(yuǎn)離時(shí)，線圈要阻礙其遠(yuǎn)離，仍有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，受木板的摩擦力方向仍是向左的，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題9．(12分)如圖所示，用手轉(zhuǎn)動(dòng)鋁框abcd，使它在磁鐵的兩極之間旋轉(zhuǎn)。試分析圖示位置時(shí)ab和cd兩條邊中感應(yīng)電流的方向和這兩條邊所受安培力的方向。松開(kāi)手后，鋁框的轉(zhuǎn)速會(huì)有什么改變？(摩擦和空氣阻力可以忽視)解析：從外向里看時(shí)，假設(shè)鋁框順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則ab邊向上切割磁感線，cd邊向下切割磁感線。由右手定則可判知電流方向?yàn)?/p>