【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第2章3.渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)分層作業(yè)習(xí)題

第二章分層作業(yè)14渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.下列做法可能產(chǎn)生渦流的是()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2.(多選)冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖如圖所示。爐中裝有待冶煉的金屬,當(dāng)線圈中通有電流時(shí),通過(guò)產(chǎn)生渦流來(lái)熔化金屬。以下關(guān)于高頻感應(yīng)爐的說(shuō)法正確的是()A.高頻感應(yīng)爐的線圈中必須通有變化的電流才會(huì)產(chǎn)生渦流B.高頻感應(yīng)爐的線圈中通有恒定的電流也可以產(chǎn)生渦流C.高頻感應(yīng)爐是利用線圈中的電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化的D.高頻感應(yīng)爐是利用爐內(nèi)金屬中的渦流的熱效應(yīng)使金屬熔化的3.工業(yè)上探測(cè)物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)原理圖如圖所示,其原理是將線圈中通入電流,使被測(cè)物件內(nèi)產(chǎn)生渦流,借助探測(cè)線圈內(nèi)電流的變化測(cè)定渦流的改變,從而獲得被測(cè)物件內(nèi)部是否斷裂及斷裂位置的信息。關(guān)于以上應(yīng)用實(shí)例理解正確的是()A.線圈所連接的電源可以是直流電源B.線圈所連接的電源應(yīng)該是交流電源C.能被探測(cè)的物件可以是非導(dǎo)電材料D.工業(yè)渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了自感原理4.如圖所示,P是繞有閉合線圈的螺線管,將一磁鐵從距P上端h高處由靜止釋放,磁鐵豎直穿過(guò)P后落在海綿墊上。若僅增大h,重復(fù)操作,磁鐵穿過(guò)P的過(guò)程與原來(lái)相比,下列說(shuō)法正確的是()A.穿過(guò)線圈的磁通量變化量將增大B.線圈對(duì)磁鐵的平均阻力將變小C.通過(guò)線圈導(dǎo)線截面的電荷量相同D.磁鐵在螺線管中都在做自由落體運(yùn)動(dòng)5.金屬探測(cè)器廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所。下列關(guān)于金屬探測(cè)器的說(shuō)法正確的是()A.金屬探測(cè)器可用于食品生產(chǎn),防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分蠦.金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí),探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流C.金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí),被探測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流D.探測(cè)過(guò)程中,金屬探測(cè)器與被探測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的探測(cè)效果相同6.(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,一手持式封口機(jī)的工作原理是:當(dāng)接通電源時(shí),內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁感線穿過(guò)封口鋁箔材料時(shí),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,從而粘貼在待封容器的封口處,達(dá)到迅速封口的目的。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.封口材料可用普通塑料來(lái)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(guò)程中溫度過(guò)高,可適當(dāng)減小所通電流的頻率來(lái)解決D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口,但不適用于金屬容器B級(jí)關(guān)鍵能力提升練7.高速鐵路列車通常使用磁力剎車系統(tǒng)。磁力剎車工作原理可簡(jiǎn)述如下:將磁鐵的N極靠近一塊正在以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的圓形鋁盤,使磁感線垂直鋁盤向內(nèi),鋁盤隨即減速,如圖所示。圖中磁鐵左方鋁盤的甲區(qū)域(虛線區(qū)域)朝磁鐵方向運(yùn)動(dòng),磁鐵右方鋁盤的乙區(qū)域(虛線區(qū)域)朝離開磁鐵方向運(yùn)動(dòng)。下列有關(guān)鋁盤剎車的說(shuō)法正確的是()A.鋁盤甲區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向里的磁場(chǎng)B.鋁盤乙區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向外的磁場(chǎng)C.磁鐵與甲、乙兩區(qū)域的感應(yīng)電流之間的作用力,都會(huì)使鋁盤減速D.若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤,則磁鐵對(duì)空洞鋁盤的作用力變大8.(多選)(2023吉林通化梅河口第五中學(xué)高二期末)如圖所示為某種售貨機(jī)硬幣識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。虛線框內(nèi)存在磁場(chǎng),從入口A進(jìn)入的硬幣沿斜面滑落(忽略硬幣的滾動(dòng)),通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后,由測(cè)速器測(cè)出速度大小,若速度在某一合適范圍,擋板B自動(dòng)開啟,硬幣就會(huì)沿斜面進(jìn)入接收裝置;若超出該范圍則擋板C開啟,硬幣進(jìn)入另一個(gè)通道拒絕接收。下列說(shuō)法正確的是()A.磁場(chǎng)能使硬幣的速度增大得更快B.由于磁場(chǎng)的作用,硬幣的機(jī)械能減小C.硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程會(huì)受到來(lái)自磁場(chǎng)的阻力D.如果沒有磁場(chǎng),則測(cè)速器示數(shù)會(huì)更大9.(多選)電阻不可忽略的導(dǎo)電圓盤的邊緣用電阻不計(jì)的導(dǎo)電材料包裹,圓盤可繞過(guò)圓心O的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中接觸處在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生阻力,空氣阻力也忽略不計(jì)。用導(dǎo)線將電動(dòng)勢(shì)為E的電源、導(dǎo)電圓盤圓心O、圓盤邊緣導(dǎo)電材料、電阻和開關(guān)連接成閉合回路。如圖甲所示,圓盤區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),閉合開關(guān)S1,經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間,圓盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定;如圖乙所示,在A、O之間的一圓形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圓形磁場(chǎng)區(qū)域直徑小于圓盤半徑),閉合開關(guān)S2,經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間,圓盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。圖甲和圖乙中的兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域固定,其中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,則()A.從上往下看(俯視),圓盤都沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí),甲中圓盤轉(zhuǎn)速比乙中圓盤轉(zhuǎn)速大C.若斷開開關(guān)S1,甲中圓盤仍然勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D.若斷開開關(guān)S2,乙中圓盤仍然勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10.(2023廣東佛山高二期末)如圖所示,鋁制小球通過(guò)輕繩懸掛于O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方水平地面上放置一塊磁鐵。現(xiàn)將小球從a位置由靜止釋放,小球從左向右擺動(dòng),磁鐵始終保持靜止,忽略空氣阻力。(1)小球能否擺到右側(cè)與a點(diǎn)等高的c點(diǎn)?為什么?(2)小球從a位置出發(fā)擺到右側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中,磁鐵對(duì)地面的壓力大小如何變化?磁鐵所受的摩擦力方向如何?(無(wú)須說(shuō)明原因)

參考答案分層作業(yè)14渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)1.D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。A、B、C選項(xiàng)中穿過(guò)金屬塊的磁通量不變化,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.AD解析變化的電流才能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),引起磁通量的變化,產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象;恒定的電流不會(huì)使感應(yīng)爐中的磁通量發(fā)生變化,不會(huì)產(chǎn)生渦流,A正確,B錯(cuò)誤。當(dāng)感應(yīng)爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬時(shí),會(huì)在被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流,利用渦流的熱效應(yīng)使金屬熔化,而不是利用線圈中的電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化,C錯(cuò)誤,D正確。3.B解析為產(chǎn)生渦流,線圈所連接的電源必須是交流電源,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;能被探測(cè)的物件必須是導(dǎo)電材料,否則不會(huì)產(chǎn)生渦流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;工業(yè)渦流探傷技術(shù)是用通入電流的線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦流,借助探測(cè)線圈內(nèi)電流的變化測(cè)定渦流的改變的技術(shù),不是自感原理,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.C解析若僅增大h,對(duì)穿過(guò)線圈的磁通量沒有影響,所以穿過(guò)線圈的磁通量變化量相同,根據(jù)q=IΔt=ΔΦΔtR×Δt=Δ5.C解析金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬,不能探測(cè)細(xì)小的砂石顆粒,故A錯(cuò)誤;金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí),被探測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流,故B錯(cuò)誤,C正確;探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器應(yīng)與被探測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng),當(dāng)相對(duì)靜止時(shí)無(wú)法得出探測(cè)效果,故D錯(cuò)誤。6.CD解析由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理,故封口材料必須是金屬類材料,而且電源必須是交變電源,A、B錯(cuò)誤;減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,即控制溫度,C正確;封口材料應(yīng)是金屬類材料,但對(duì)應(yīng)被封口的容器不能是金屬,否則同樣會(huì)被熔化,只能是玻璃、塑料等材質(zhì),D正確。7.C解析鋁盤甲區(qū)域中的磁通量增大,由楞次定律可知,甲區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,則此感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直鋁盤向外,故A錯(cuò)誤;鋁盤乙區(qū)域中的磁通量減小,由楞次定律可知,乙區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,則此感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直鋁盤向里,故B錯(cuò)誤;由“來(lái)拒去留”可知,磁鐵與感應(yīng)電流之間有相互阻礙的作用力,則會(huì)使鋁盤減速,故C正確;若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤,這樣會(huì)導(dǎo)致渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱,則磁鐵對(duì)空洞鋁盤所產(chǎn)生的減速效果明顯低于實(shí)心鋁盤,故D錯(cuò)誤。8.BCD解析根據(jù)題意可知,硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)硬幣的磁通量發(fā)生變化,硬幣中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙硬幣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程會(huì)受到來(lái)自磁場(chǎng)的阻力,若磁場(chǎng)阻力大于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣將做減速運(yùn)動(dòng),若磁場(chǎng)阻力等于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣將勻速進(jìn)入磁場(chǎng),若磁場(chǎng)阻力小于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng),但速度增大得更慢,故A錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)題意可知,硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)硬幣的磁通量發(fā)生變化,硬幣中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙硬幣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)硬幣做負(fù)功,使硬幣的機(jī)械能減小,故B正確;如果沒有磁場(chǎng),對(duì)硬幣沒有阻礙作用,由動(dòng)能定理可知,硬幣到達(dá)測(cè)速器位置時(shí)速度更大一些,故D正確。9.AC解析根據(jù)左手定則可知,從上往下看(俯視),圓盤都沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),故A正確;兩盤穩(wěn)定后,感應(yīng)電流與電路中的電流相等,則有I=BLv2R=πnB10.答案(1)不能,原因見解析(2)磁鐵對(duì)地面的壓力大小先變大,后變小磁鐵所受的摩擦力方向水平向左解析(1)鋁制小球可以等效為很多垂直于運(yùn)動(dòng)平面的圓環(huán),這些圓環(huán)在擺動(dòng)過(guò)程中由于其磁通量發(fā)生變化,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流有熱效應(yīng),會(huì)使小球的機(jī)械能減小,因此小球不能擺到右側(cè)與a點(diǎn)等高的c點(diǎn)。(2)我們?nèi)∫粋€(gè)垂直于運(yùn)動(dòng)平面、平行于水平面的圓環(huán)來(lái)研究,當(dāng)它處于磁鐵N極正上方時(shí),圓環(huán)中的磁場(chǎng)如圖所示,在圓環(huán)從位置a到此位置過(guò)程中由楞次定律知圓環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生向下的磁場(chǎng),即圓環(huán)下方等效為N極,與磁