2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選擇性必修2

PAGE7-渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.電磁爐具有無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、無(wú)微波輻射、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。電磁爐是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線通過(guò)鐵質(zhì)鍋底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生多數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物。下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.鍋體可以用不導(dǎo)電的陶瓷制成B.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的C.恒定磁場(chǎng)越強(qiáng),電磁爐的加熱效果越好D.提高磁場(chǎng)改變的頻率,可提高電磁爐的加熱效果【解析】選D。鍋體中的渦流是由改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生的。故A、B、C錯(cuò)誤;提高磁場(chǎng)改變的頻率,可提高電磁爐的加熱效果。故D正確。2.電磁爐是利用渦流加熱的,它利用交變電流通過(guò)線圈產(chǎn)生改變磁場(chǎng),當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁感線通過(guò)鍋底時(shí),即會(huì)產(chǎn)生多數(shù)小渦流,使鍋體本身高速發(fā)熱,從而達(dá)到烹飪食物的目的。下列的鍋具或容器中,適用于電磁爐的是()A.煮中藥的瓦罐 B.不銹鋼鍋C.玻璃茶杯 D.塑料盆【解析】選B。煮中藥的瓦罐、玻璃茶杯、塑料盆都不是鐵質(zhì)鍋,不能被磁化,因而不能形成渦流(即電流),故不能用來(lái)加熱食物,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。3.如圖所示,使一個(gè)銅盤(pán)繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì),轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的。現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán),則()A.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢B.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變快C.銅盤(pán)仍以原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)D.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否改變,要依據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來(lái)確定【解析】選A。當(dāng)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)時(shí),銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析,因?yàn)殂~盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅盤(pán)的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能,銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)漸漸變慢,A項(xiàng)正確。4.金屬探測(cè)器是用來(lái)探測(cè)金屬的儀器,關(guān)于其工作原理,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(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)到金屬物是因?yàn)榻饘傥镏挟a(chǎn)生了渦流D.探測(cè)到金屬物是因?yàn)樘綔y(cè)器中產(chǎn)生了渦流【解析】選C。金屬探測(cè)器利用渦流探測(cè)金屬物品原理是:線圈中產(chǎn)生改變的磁場(chǎng),會(huì)在金屬物品產(chǎn)生改變的感應(yīng)電流,而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的改變的磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,引起線圈中電流發(fā)生改變,從而被探測(cè)到,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。5.如圖所示,水平方向的磁場(chǎng)垂直于光滑曲面,閉合小金屬環(huán)從高h(yuǎn)的曲面上端無(wú)初速度滑下,又沿曲面的另一側(cè)上升,則 ()A.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)在左側(cè)上升的高度小于hB.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)在左側(cè)上升的高度大于hC.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)在左側(cè)上上升度等于hD.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h【解析】選D。若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),穿過(guò)小環(huán)的磁通量不變,沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,其機(jī)械能守恒,高度不變,則環(huán)在左側(cè)上升的高度等于h,故A、B錯(cuò)誤;若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),穿過(guò)小環(huán)的磁通量改變,小環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能減小,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,高度將減小,則環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h,故C錯(cuò)誤,D正確。6.物理課上,老師做了一個(gè)“奇妙”的試驗(yàn):如圖所示,將30cm長(zhǎng)的銅管豎直放置,一磁性很強(qiáng)的磁鐵從上管口由靜止釋放,視察到磁鐵用較長(zhǎng)時(shí)間才從下管口落出。對(duì)于這個(gè)試驗(yàn)現(xiàn)象同學(xué)們經(jīng)分析探討作出相關(guān)的推斷,你認(rèn)為正確的是(下落過(guò)程中不計(jì)空氣阻力,磁鐵與管壁沒(méi)有接觸) ()A.假如磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵會(huì)停留在銅管中,恒久不落下來(lái)B.磁鐵在銅管中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,由于不計(jì)空氣阻力,所以機(jī)械能守恒C.假如磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵在銅管中運(yùn)動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng),但肯定會(huì)落下來(lái)D.假如將銅管換成塑料管,磁鐵從塑料管中出來(lái)也會(huì)用較長(zhǎng)時(shí)間【解析】選C。假如磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵在銅管中運(yùn)動(dòng)受到阻力更大,緣由:當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)導(dǎo)致銅管的磁通量發(fā)生改變,才出現(xiàn)感應(yīng)磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的改變,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng),但肯定會(huì)落下,故A錯(cuò)誤,C正確;磁鐵在銅管中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,雖不計(jì)空氣阻力,但在過(guò)程中,出現(xiàn)安培力做功產(chǎn)生熱能,所以機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;假如將銅管換成塑料管,磁鐵不會(huì)受到安培力阻力,做自由落體運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖1所示為電吉他的拾音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi),當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后,螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。(1)金屬弦的作用類似“探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象”試驗(yàn)中鐵芯的作用,則被撥動(dòng)后靠近螺線管的過(guò)程中,通過(guò)放大器的電流方向?yàn)開(kāi)_______(以圖像為準(zhǔn),選填“向上”或“向下”)。

(2)下列說(shuō)法正確的有________。

A.金屬弦上下振動(dòng)的周期越大,螺線管內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變也越快B.金屬弦上下振動(dòng)過(guò)程中,經(jīng)過(guò)相同位置時(shí)速度越大,螺線管中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大C.電吉他通過(guò)拾音器發(fā)出的聲音隨感應(yīng)電流強(qiáng)度增大而變響,增減螺線管匝數(shù)會(huì)起到調(diào)整音量的作用D.電吉他通過(guò)拾音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦振動(dòng)頻率相同(3)若由于金屬弦的振動(dòng),螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間的改變?nèi)鐖D2所示,則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的改變?yōu)閳D3中的________。

【解析】(1)金屬弦靠近螺線管時(shí),線圈中磁場(chǎng)變強(qiáng),依據(jù)楞次定律可得通過(guò)放大器的電流方向?yàn)橄蛳隆?2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的改變率有關(guān),與線圈匝數(shù)有關(guān),所以選項(xiàng)B、C正確;電吉他通過(guò)拾音器發(fā)出的聲音頻率與感應(yīng)電流的頻率相同,即與金屬弦振動(dòng)頻率相同,故A錯(cuò)誤,D正確。(3)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的改變率,所以感應(yīng)電流的大小取決于磁通量的改變率,所以選項(xiàng)D正確。答案:(1)向下(2)B、C、D(3)D8.(12分)如圖是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖,鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B,線圈A與電源連接,線圈B的兩端和電阻連成一個(gè)閉合電路,在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),彈簧K并不能馬上將銜鐵D拉起,即連接著工作電路的觸頭C要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能離開(kāi)。依據(jù)所學(xué)的學(xué)問(wèn),說(shuō)明這種繼電器的工作原理?！窘馕觥坑深}意可知,當(dāng)S接通后,線圈A中產(chǎn)生磁場(chǎng),穿過(guò)線圈B的磁通量要增加,依據(jù)楞次定律:增反減同,結(jié)合右手螺旋定則可知,B中產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流,當(dāng)將S斷開(kāi),導(dǎo)致穿過(guò)線圈B的磁通量減小變慢,依據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用。答案:見(jiàn)解析(15分鐘·40分)9.(7分)(多選)關(guān)于渦流,下列說(shuō)法中正確是()A.高頻感應(yīng)冶煉爐是利用渦流來(lái)熔化金屬的裝置B.家用電磁爐是利用渦流來(lái)加熱食物的C.阻尼擺搖擺時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能增大渦流【解析】選A、B、C。高頻感應(yīng)冶煉爐是用渦流來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的,爐內(nèi)放入被冶煉的金屬,線圈內(nèi)通入高頻交變電流,這時(shí)被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流就能被熔化,故A正確;電磁爐利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具放置爐面時(shí),在鍋具底部產(chǎn)生渦流來(lái)加熱食物,故B正確;阻尼擺搖擺時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬板從磁場(chǎng)中穿過(guò)時(shí),金屬板板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)金屬板的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用,故C正確;在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象,要損耗能量,變壓器的鐵芯不用整塊的硅鋼鐵芯,其目的是減小渦流,故D錯(cuò)誤。10.(7分)(多選)科技的發(fā)展使得電能的無(wú)線傳輸成為可能,下圖是某品牌手機(jī)無(wú)線充電的原理圖,通過(guò)對(duì)原理圖的理解,下列說(shuō)法正確的是()A.無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電磁感應(yīng)”B.只有將充電座接到溝通電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無(wú)線充電底座,全部手機(jī)都可以進(jìn)行無(wú)線充電【解析】選A、B、C。由工作圖易知,無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電磁感應(yīng)”,即A項(xiàng)正確;只有將充電座接到溝通電源上才能產(chǎn)生交變電磁場(chǎng),進(jìn)而在接收線圈中產(chǎn)生電流,從而對(duì)手機(jī)充電,即B項(xiàng)正確;由電磁感應(yīng)定律易知,接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同,即C項(xiàng)正確;手機(jī)內(nèi)部應(yīng)有與圖中接收線圈功能相同的裝置,否則無(wú)法進(jìn)行無(wú)線充電,即D項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示,一金屬銅盤(pán)緊靠U形磁鐵的兩極而不接觸,U形磁鐵在銅盤(pán)正中心。當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)起來(lái),會(huì)帶動(dòng)銅圓盤(pán)跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng),在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致U形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,U形磁鐵的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了改變D.圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁鐵方向相反【解析】選A、B。銅盤(pán)中有自由電子,在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí),這些電子受到洛倫茲力,會(huì)沿半徑方向運(yùn)動(dòng),圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而形成渦流。這個(gè)渦流反過(guò)來(lái)又會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力,使得銅盤(pán)隨著磁極轉(zhuǎn)動(dòng)。故A、B正確;依據(jù)對(duì)稱性原理,U形磁鐵的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量不變,故C錯(cuò)誤;依據(jù)楞次定律可知,圓盤(pán)會(huì)阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以圓盤(pán)以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤。11.(7分)(多選)如圖所示為電磁爐的加熱原理圖,爐體支板的下方埋有線圈,電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感線通過(guò)鍋底部時(shí)產(chǎn)生多數(shù)小渦流,使鍋體快速發(fā)熱,從而加熱鍋中的食物。下列關(guān)于電磁爐說(shuō)法正確的是()A.可以接入穩(wěn)恒電源使其工作B.可以將陶瓷材料制作的鍋放在爐面上加熱C.其他條件不變,線圈中電流的有效值越大,對(duì)同一個(gè)鍋體產(chǎn)生的熱功率越大D.其他條件不變,線圈中電流的頻率越高,對(duì)同一個(gè)鍋體產(chǎn)生的熱功率越大【解析】選C、D。穩(wěn)恒電源在線圈中產(chǎn)生恒定的電流,激發(fā)恒定的磁場(chǎng),穿過(guò)金屬鍋的磁通量不變,不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,沒(méi)有渦流產(chǎn)生,故A錯(cuò)誤;要使鍋底能產(chǎn)生渦流,鍋必需是導(dǎo)電性能好的金屬,故不行以將陶瓷材料制作的鍋放在爐面上加熱,故B錯(cuò)誤;其他條件不變,線圈中電流的有效值越大,磁場(chǎng)的改變量就越大,線圈中磁通量的改變率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,渦流越大,對(duì)同一個(gè)鍋體產(chǎn)生的熱功率也就越大,故C正確;其他條件不變,線圈中電流的頻率越高,線圈中磁通量的改變率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,渦流越大,對(duì)同一個(gè)鍋體產(chǎn)生的熱功率越大,故D正確。12.(19分)如圖所示,在光滑的水平面上有一半徑r=10cm、電阻R=1Ω、質(zhì)量m=1kg的金屬環(huán),以速度v=10m/s向一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)滑去。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里,B=0.5T。從環(huán)剛起先進(jìn)入磁場(chǎng)算起,到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)圓環(huán)釋放了32J的熱量,求:(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率。(2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度?！窘馕觥?1)取金屬環(huán)為探討對(duì)象,從剛進(jìn)入磁場(chǎng)至一半進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,由能量守恒定律可知,環(huán)削減的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為熱能,設(shè)此時(shí)的速