高中物理人教版選修3-2訓(xùn)練第四章7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動

第四章DISIZHANG電磁感應(yīng)7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)下列應(yīng)用與渦流有關(guān)的是()A.家用電磁爐B.家用微波爐C.真空冶煉爐D.探雷器解析家用電磁爐和真空冶煉爐利用渦流的熱效應(yīng)工作,探雷器利用渦流的磁效應(yīng)工作,而微波爐利用高頻電磁波工作。答案ACD2.(多選)如圖所示,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()A.防止渦流而設(shè)計的 B.利用渦流而設(shè)計的C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動的作用解析線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動,鋁框隨之轉(zhuǎn)動,并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,也就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來。這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用。答案BC3.(多選)位于光滑水平面上的小車上放置一螺線管,一個比螺線管長但比螺線管細(xì)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線以初速度v水平穿過,如圖所示,在此過程中()A.磁鐵做勻速直線運動 B.磁鐵做減速運動C.小車向右做加速運動 D.小車先加速后減速解析磁鐵水平穿入螺線管時,管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律知該電流產(chǎn)生的磁場的作用力阻礙磁鐵的運動。同理,磁鐵穿出時該電流產(chǎn)生的磁場的作用力也阻礙磁鐵的運動,故整個過程中,磁鐵做減速運動,B項對。而對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,這個安培力使小車向右運動,且一直做加速運動,C項對。答案BC4.在水平放置的光滑絕緣導(dǎo)軌上,沿導(dǎo)軌固定一個條形磁鐵,如圖所示。現(xiàn)有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙,使它們從導(dǎo)軌上的A點以某一初速度向磁鐵滑去。各滑塊在向磁鐵運動的過程中()A.都做勻速運動 B.甲、乙做加速運動C.甲、乙做減速運動 D.乙、丙做勻速運動解析甲、乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流,受電磁阻尼作用,做減速運動,丙則不會產(chǎn)生渦流,做勻速運動。答案C5.(多選)如圖所示,abcd是一小金屬塊,用一根絕緣細(xì)桿掛在固定點O,使金屬塊在直線OO'兩邊來回擺動,O的正下方有一水平方向的勻強磁場區(qū)域,磁感線方向跟紙面垂直,若摩擦和空氣阻力均不計,則()A.金屬塊進入或離開磁場區(qū)域時,都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.金屬塊完全進入磁場區(qū)域后,金屬塊中無感應(yīng)電流C.金屬塊開始擺動后,擺角會越來越小,擺角小到某一值后將不再減小D.金屬塊擺動過程中,機械能會完全轉(zhuǎn)化為金屬塊中產(chǎn)生的電能解析在小金屬塊進入或離開磁場時有感應(yīng)電流產(chǎn)生,完全進入磁場后無感應(yīng)電流,故可知小金屬塊最終將做一個等幅擺動。答案ABC6.磁電式電流表在運輸時往往用短路片把正負(fù)接線柱短接,想一想,這樣做有什么道理?解析這是因為短路片將電流表正負(fù)接線柱短接后與線圈組成閉合電路,由于指針和線圈是固定在一起的,所以指針擺動時會帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動,從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,而感應(yīng)電流會產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的效果,從而有效減輕了指針的擺動。答案見解析能力提升1.如圖所示,條形磁鐵從高h處自由下落,中途穿過一個固定的空心線圈。開關(guān)S斷開,條形磁鐵至落地用時t1,落地時速度為v1;S閉合,條形磁鐵至落地用時t2,落地時速度為v2,則它們的大小關(guān)系正確的是()A.t1>t2,v1>v2B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2D.t1<t2,v1>v2解析開關(guān)S斷開時,線圈中無感應(yīng)電流,對條形磁鐵無阻礙作用,條形磁鐵自由下落,故a=g;當(dāng)開關(guān)S閉合時,線圈中有感應(yīng)電流,對條形磁鐵有阻礙作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,選項D正確。答案D2.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,四個磁極之間的距離兩兩相等,當(dāng)兩塊蹄形磁鐵勻速向右運動時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到木板的摩擦力方向是()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)兩蹄形磁鐵靠近線圈時,線圈要阻礙其靠近,線圈有向右移動的趨勢,受到木板的摩擦力方向向左,當(dāng)蹄形磁鐵遠離線圈時,線圈要阻礙其遠離,線圈仍有向右移動的趨勢,受到木板的摩擦力方向仍是向左的,選項D正確。答案D3.如圖所示,光滑水平絕緣面上有兩個金屬環(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動時,下列說法正確的是()A.兩環(huán)都向右運動B.兩環(huán)都向左運動C.環(huán)1靜止,環(huán)2向右運動D.兩環(huán)都靜止解析條形磁鐵向右運動時,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向右運動。答案C4.(多選)如圖所示,有一鋁質(zhì)金屬球以一定的初速度通過有界勻強磁場,則從球開始進入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑),小球()A.整個過程勻速B.進入磁場過程中做減速運動,穿出過程做加速運動C.進入和穿出磁場的過程均做減速運動D.穿出時的速度一定小于初速度解析小球在進入和穿出磁場時,有渦流產(chǎn)生,受阻力作用,做減速運動;完全處于磁場中時做勻速運動,C、D正確。答案CD5.如圖所示,蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)磁鐵按圖示方向繞OO'軸動時,線圈的運動情況是()A.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D.線圈靜止不動解析當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動時,由楞次定律知,線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的變化,即線圈將與磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相同,以阻礙磁通量的變化。但轉(zhuǎn)速一定小于磁鐵的轉(zhuǎn)速,如果兩者轉(zhuǎn)速相同,則線圈與磁鐵處于相對靜止,線圈不切割磁感線,無感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案C6.人造衛(wèi)星繞地球運行時,軌道各處地磁場的強弱并不相同,因此,金屬外殼的人造地球衛(wèi)星運行時,外殼中總有微弱的感應(yīng)電流。試分析這一現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情況,它對衛(wèi)星的運動可能產(chǎn)生怎樣的影響?解析當(dāng)穿過人造衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變化時,外殼中會有渦流產(chǎn)生,這一電能的產(chǎn)生是由機械能轉(zhuǎn)化來的。它會導(dǎo)致衛(wèi)星機械能減少,會使軌道半徑減小,造成衛(wèi)星離地高度下降。答案見解析7.如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連,水平軌道上方有一足夠長的金屬桿,桿上掛有一光滑螺線管A。在弧形軌道上方高為h的地方,無初速釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點),B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動,設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m,若最終A、B速度分別為vA、vB。(1)螺線管A將向哪個方向運動?(2)全過程中整個電路所消耗的電能。解析(1)磁鐵B向右運動時,螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動作用,使得螺線管A向右運動。(2)全過程中,磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動能和螺線管中的電能,所以mgh=12M即E電=mgh12M答案(1)向右(2)mgh12M8.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),落地點距鋁環(huán)原位置的水平距離為s=3.6m,則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看作平拋運動):(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜?(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v'=2m/s,在