人教版物理選修3-2第七節(jié)習(xí)題及答案

渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)【測(cè)控導(dǎo)航】知識(shí)點(diǎn)題號(hào)及難易度基礎(chǔ)中檔較難1.渦流的產(chǎn)生條件12.渦流的熱效應(yīng)及綜合應(yīng)用310113.渦流的防止與應(yīng)用24.電磁驅(qū)動(dòng)5、875.電磁阻尼4、69基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是(D)A.把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)C.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D.把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中解析:渦流就是整個(gè)金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流,所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,即穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化.而A、B、C中磁通量不變化,所以A、B、C錯(cuò)誤;把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí),穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生了變化,有渦流產(chǎn)生,所以D正確.2.磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是(BC)A.防止渦流 B.利用渦流C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析:線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng),并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,就是渦流.渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái).所以,這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用.3.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)生變化磁場(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)生渦流解析:金屬探測(cè)器利用金屬物產(chǎn)生渦流的原理進(jìn)行工作.在探頭內(nèi)通入不均勻變化的電流,探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈就產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),地下的金屬物會(huì)因渦流而溫度升高,故A、D項(xiàng)正確.4.彈簧上端固定,下端掛一只條形磁鐵,使磁鐵上下振動(dòng),磁鐵的振動(dòng)幅度不變.若在振動(dòng)過(guò)程中把線圈靠近磁鐵,如圖所示,觀察磁鐵的振幅將會(huì)發(fā)現(xiàn)(A)A.S閉合時(shí)振幅逐漸減小,S斷開(kāi)時(shí)振幅不變B.S閉合時(shí)振幅逐漸增大,S斷開(kāi)時(shí)振幅不變C.S閉合或斷開(kāi),振幅變化相同D.S閉合或斷開(kāi),振幅都不發(fā)生變化解析:S斷開(kāi)時(shí),磁鐵振動(dòng)時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化,但線圈中無(wú)感應(yīng)電流,故振幅不變;S閉合時(shí),有感應(yīng)電流,有電能產(chǎn)生,磁鐵的機(jī)械能越來(lái)越少,振幅逐漸減小,故A正確.5.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)磁極之間的距離相等,當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過(guò)線圈時(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.一直向右 D.一直向左解析:當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過(guò)線圈時(shí),線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈受到的安培力阻礙線圈相對(duì)磁鐵的向左運(yùn)動(dòng),故線圈有相對(duì)木板向右運(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.本題直接從電磁驅(qū)動(dòng)角度分析線圈受力,使問(wèn)題簡(jiǎn)單明了.6.(2012汕頭二中高二檢測(cè))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,兩個(gè)相同的磁性小球同時(shí)從A、B管上端管口無(wú)初速度釋放,穿過(guò)A管的小球比穿過(guò)B管的小球先落到地面,下列對(duì)于兩管的描述中可能正確的是(AD)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管是用鋁制成的解析:磁性小球通過(guò)金屬圓管過(guò)程中,將圓管看成由許多金屬圓環(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,該電流阻礙小球的下落,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,仍做自由落體運(yùn)動(dòng),穿過(guò)塑料、膠木圓管的時(shí)間比穿過(guò)金屬圓管的時(shí)間短,故可能正確的為A、D.7.如圖所示,閉合導(dǎo)線環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng),開(kāi)始時(shí)磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi),若條形磁鐵突然繞OO′軸,N極向紙里,S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),在此過(guò)程中,圓環(huán)將(A)A.產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)B.產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)上端向外,下端向里轉(zhuǎn)動(dòng)C.產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)D.產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)解析:當(dāng)條形磁鐵的N極向紙里,S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),閉合導(dǎo)線環(huán)的總的磁通量是向里增加的,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)向外,故感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较?再根據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)的原理知,導(dǎo)線環(huán)應(yīng)隨磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng),即上端向里、下端向外轉(zhuǎn)動(dòng).選項(xiàng)A正確.8.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(shuō)法中正確的是(C)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)都靜止解析:條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí),環(huán)1中磁通量為零不變,無(wú)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).故C項(xiàng)正確.素能提升9.如圖所示,通有恒定電流的螺線管豎直放置,一銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落,在下落過(guò)程中,環(huán)面始終保持水平.銅環(huán)先后經(jīng)過(guò)軸上1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3.位置2處于螺線管的中心,位置1、3與位置2等距,則(ABD)A.a1<a2=g B.a3<a1<gC.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2解析:圓環(huán)落入螺線管及從螺線管飛出時(shí),環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力均向上,故a1<g,a3<g,但經(jīng)過(guò)位置3時(shí)速度較快,ΔΦΔt較大,所受安培力較大,故a3<a110.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線,如圖所示,拋物線的方程y=x2,其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的上邊界是y=a的直線(圖中的虛線所示),一個(gè)小金屬塊從拋物線y=b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑,假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng),則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是(D)A.mgb B.12mvC.mg(b-a) D.mg(b-a)+12mv解析:最終金屬塊將在磁場(chǎng)內(nèi)y=a線以下沿拋物線上下滑動(dòng),由能量守恒可知選項(xiàng)D正確.只要穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化,金屬塊中就會(huì)有渦流產(chǎn)生,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.11.如圖所示,質(zhì)量為m=100g的鋁環(huán),用細(xì)線懸掛起來(lái),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v0=10m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁環(huán),落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為l=3.6m,則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看做平拋運(yùn)動(dòng)):(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜?(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度為v′=