高中物理 4-7 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后強(qiáng)化作業(yè) 新人教版選修3-2

【成才之路】-學(xué)年高中物理4-7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后強(qiáng)化作業(yè)新人教版選修3-2基礎(chǔ)夯實(shí)1．下列應(yīng)用哪些與渦流有關(guān)()A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表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)生的電流答案：ABC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；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(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。2．下列說法正確的是()A．錄音機(jī)在磁帶上錄制聲音時(shí)，利用了電磁感應(yīng)原理B．自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象說明磁場(chǎng)具有能量C．金屬中的渦流會(huì)產(chǎn)生熱量，生活中的電磁爐是利用這一原理而工作的D．交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是利用電磁驅(qū)動(dòng)原理工作的答案：BCD解析：錄音機(jī)在磁帶上錄制聲音時(shí)，是利用了電流的磁效應(yīng)，使磁帶上的磁粉被磁化，A項(xiàng)錯(cuò)誤。自感現(xiàn)象說明磁場(chǎng)能夠儲(chǔ)存能量，互感現(xiàn)象說明磁場(chǎng)能夠攜帶能量，B項(xiàng)正確。電磁爐利用渦流工作，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)利用電磁驅(qū)動(dòng)原理工作，C、D項(xiàng)正確。3.如圖所示，在一個(gè)繞有線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、玻璃杯答案：C解析：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。4．(·濟(jì)南一中高二期中)如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場(chǎng)中，則()A．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于hB．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于hC．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于hD．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于h答案：BD解析：若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)中無渦流產(chǎn)生，無機(jī)械能損失，若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)中有渦流產(chǎn)生，機(jī)械能損失轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。5．(·棗莊高二檢測(cè))位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中()A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C．小車向右做加速運(yùn)動(dòng) D．小車先加速后減速答案：BC解析：本題為電磁驅(qū)動(dòng)，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運(yùn)動(dòng)情況。磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)。同理，磁鐵穿出時(shí)，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B是正確的。而對(duì)于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右的，這個(gè)安培力使小車向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C對(duì)。6.如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(不計(jì)各種摩擦)，現(xiàn)讓銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)。下面對(duì)觀察到的現(xiàn)象描述及解釋正確的是()A．銅盤中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去B．銅盤中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去C．銅盤中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流，銅盤將很快停下D．銅盤中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流，銅盤將越轉(zhuǎn)越快答案：C解析：銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律知，盤中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且受到阻尼作用，機(jī)械能很快轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦耳熱，銅盤將很快停下，故C對(duì)，A、B、D錯(cuò)。7.如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)。從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則()A．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生變化的電流D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的方向始終是abcda答案：BC解析：當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)而線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生變化的電流，故C對(duì)，D錯(cuò)；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈會(huì)處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。8.如圖所示，一狹長(zhǎng)的銅片能繞O點(diǎn)在紙平面內(nèi)擺動(dòng)，有界磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，銅片在擺動(dòng)時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用，很快就停止擺動(dòng)。如果在銅片上開幾個(gè)長(zhǎng)縫，銅片可以在磁場(chǎng)中擺動(dòng)較多的次數(shù)后才停止擺動(dòng)，這是為什么？解析：沒有開長(zhǎng)縫的銅片在磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場(chǎng)中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動(dòng)，因此銅片很快就停止擺動(dòng)。如果在銅片上開有多條長(zhǎng)縫，就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上，較大地削弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以擺動(dòng)多次后才停止擺動(dòng)。能力提升1．(·青州一中高二檢測(cè))如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是()A．2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流B．1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流C．該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定答案：AD解析：這是渦流的典型應(yīng)用之一。當(dāng)指針擺動(dòng)時(shí)，1隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對(duì)1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)。總之不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，2對(duì)1的效果總起到阻尼作用。所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來。2．如圖所示，光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A．兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)B．兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)C．環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)D．兩環(huán)都靜止答案：C解析：條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)1中磁通量保持為零不變，無感應(yīng)電流，仍靜止。環(huán)2中磁通量變化。根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應(yīng)電流的效果使環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)。3.如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑但用不同材料制成的圓管。豎直固定在相同高度，帶相同磁性的兩個(gè)小球同時(shí)從A、B管上端管口無初速度釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面。下面對(duì)于兩管的描述中可能正確的是()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管是用鐵制成的答案：AD解析：磁性小球通過金屬圓管過程中，將圓管看做由許多金屬圓環(huán)組成，小球的磁場(chǎng)使每個(gè)圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該電流的磁場(chǎng)阻礙磁性小球的下落，小球向下運(yùn)動(dòng)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球仍然做自由落體運(yùn)動(dòng)，穿過塑料、膠木圓管的時(shí)間比穿過金屬圓管的時(shí)間短。4．(·東營(yíng)市高二檢測(cè))兩個(gè)帶有中心軸的金屬圓圈a和b，其上都有多根輻向金屬條，現(xiàn)用兩根金屬導(dǎo)線分別將它們的中心軸與對(duì)方的邊緣接觸，整套裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，不計(jì)一切摩擦。若圓圈a在外力作用下以恒定的角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則圓圈b的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是()A．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．圓圈b的角速度等于圓圈a的角速度ωD．圓圈b的角速度小于圓圈a的角速度ω答案：BD解析：在a中找一輻條，根據(jù)右手定則可以判定出產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，其他輻條也產(chǎn)生同樣的電動(dòng)勢(shì)，各輻條產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電池并聯(lián)，并聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)為Ea，感應(yīng)電流的方向如圖。在b中找一輻條，由左手定則得出受力方向如圖，其他輻條受力也是使b順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B正確。由于b在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也產(chǎn)生反抗其發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eb，電路中的總電動(dòng)勢(shì)E＝Ea－Eb>0，可得Ea>Eb，即圓圈b的角速度小于圓圈a的角速度ω，D正確。5.如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點(diǎn)。O點(diǎn)正下方固定一個(gè)水平放置的鋁線圈。讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，下列說法中正確的是()A．磁鐵左右擺動(dòng)一次，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次B．磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場(chǎng)的斥力作用C．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力D．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力有時(shí)是阻力有時(shí)是動(dòng)力答案：C解析：磁鐵向下擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上面看)，并且磁鐵受到感應(yīng)電流對(duì)它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上面看)，磁場(chǎng)受感應(yīng)電流對(duì)它的作用力仍為阻力，阻礙它遠(yuǎn)離，所以磁鐵在左右擺動(dòng)一次過程中，電流方向改變3次，感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力，只有C項(xiàng)正確。6.彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來。如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它(如圖)，磁鐵就會(huì)很快地停下來，解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況。解析：當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就使磁鐵振動(dòng)時(shí)除了空氣阻力外，還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，彈簧振子的機(jī)械能損失較快，因而會(huì)很快停下來。7.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(zhǎng)度可忽略)，以10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為2m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個(gè)過程中，環(huán)中