2024-2025學(xué)年高中物理第4章電磁感應(yīng)7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGE7-課時(shí)分層作業(yè)(六)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)高頻焊接原理示意圖，如圖所示，線圈通以高頻溝通電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接，要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大可采納()A．增大交變電流的電壓B．增大交變電流的頻率C．增大焊接縫的接觸電阻D．減小焊接縫的接觸電阻ABC[增大交變電流的電壓和交變電流的頻率均可使電流的變更率增大，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和渦流均增大，焊接處的發(fā)熱功率增大，若增大焊接縫的接觸電阻，則焊接處的電壓、功率安排就越大，產(chǎn)生的熱量就會(huì)越大，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．]2．如圖所示，金屬探測(cè)器是用來探測(cè)金屬的儀器，關(guān)于其工作原理，下列說法中正確的是()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．只有有磁性的金屬才會(huì)被探測(cè)器探測(cè)到C．探測(cè)到金屬是因?yàn)榻饘僦挟a(chǎn)生了渦流D．探測(cè)到金屬是因?yàn)樘綔y(cè)器中產(chǎn)生了渦流C[金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)，被測(cè)金屬中產(chǎn)生了渦流，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，C正確；全部的金屬都能在變更的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．]3．彈簧上端固定，下端掛一條形磁鐵，使磁鐵上下振動(dòng)，磁鐵的振動(dòng)幅度不變．若在振動(dòng)過程中把線圈靠近磁鐵，如圖所示，視察磁鐵的振幅將會(huì)發(fā)覺()A．S閉合時(shí)振幅漸漸減小，S斷開時(shí)振幅不變B．S閉合時(shí)振幅漸漸增大，S斷開時(shí)振幅不變C．S閉合或斷開，振幅變更相同D．S閉合或斷開，振幅都不發(fā)生變更A[S斷開時(shí)，磁鐵振動(dòng)穿過線圈的磁通量發(fā)生變更，但線圈中無(wú)感應(yīng)電流，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)械能越來越少，振幅漸漸減小，A正確．]4．如圖所示，在光滑水平桌面上放一條形磁鐵，分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它們一個(gè)相同的初速度，讓其向磁鐵滾去，視察小球的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．都做勻速運(yùn)動(dòng)B．甲、乙做加速運(yùn)動(dòng)C．甲做加速運(yùn)動(dòng)，乙做減速運(yùn)動(dòng)，丙做勻速運(yùn)動(dòng)D．甲做減速運(yùn)動(dòng)，乙做加速運(yùn)動(dòng)，丙做勻速運(yùn)動(dòng)C[鐵球?qū)⒓铀龠\(yùn)動(dòng)，其緣由是鐵球被磁化后與磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引的磁力；鋁球?qū)p速運(yùn)動(dòng)，其緣由是鋁球內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)；木球?qū)蛩龠\(yùn)動(dòng)，其緣由是木球既不能被磁化，也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以磁鐵對(duì)木球不產(chǎn)生力的作用．]5．(多選)如圖所示，一光滑水平桌面的左半部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)一電阻不計(jì)的環(huán)形導(dǎo)線圈在此水平桌面上向右以某一速度起先滑行時(shí)()A．若整個(gè)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)，線圈肯定做勻速運(yùn)動(dòng)B．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過程，必做加速運(yùn)動(dòng)C．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過程，必做減速運(yùn)動(dòng)D．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過程，必定放熱ACD[整個(gè)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)時(shí)，無(wú)感應(yīng)電流，故不受安培力，線圈做勻速運(yùn)動(dòng)，A正確；線圈滑出磁場(chǎng)過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的安培力，故線圈做減速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B錯(cuò)誤，C、D正確．]6．如圖所示，閉合導(dǎo)線圓環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，起先時(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)，在此過程中，圓環(huán)將()A．產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(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)針方向的感應(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)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)D．產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)A[磁鐵起先轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)中穿過環(huán)向里的磁通量增加，依據(jù)楞次定律，環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為阻礙磁通量的變更，圓環(huán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，光滑弧形軌道和一足夠長(zhǎng)的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長(zhǎng)的金屬桿，桿上掛有一光滑螺線管A.在弧形軌道上高為h的地方，無(wú)初速度釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn))，B下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動(dòng)，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(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2)求全過程中整個(gè)電路所消耗的電能．[解析](1)磁鐵B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)作用，使得螺線管A向右運(yùn)動(dòng)．(2)全過程中，磁鐵削減的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺線管中的電能，故mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋E電即E電＝mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B).[答案](1)向右運(yùn)動(dòng)(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)如圖所示，在水平通電直導(dǎo)線的正下方，有一半圓形光滑弧形軌道，一導(dǎo)體圓環(huán)自軌道右側(cè)的P點(diǎn)無(wú)初速度滑下，下列推斷正確的是()A．圓環(huán)中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生B．圓環(huán)能滑到軌道左側(cè)與P點(diǎn)等高處C．圓環(huán)最終停到軌道最低點(diǎn)D．圓環(huán)將會(huì)在軌道上恒久滑動(dòng)下去AC[水平通電導(dǎo)線下方存在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，所以導(dǎo)體圓環(huán)在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過圓環(huán)的磁通量不斷變更，環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，A正確；由于渦流的存在，機(jī)械能不斷損失最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以圓環(huán)既到達(dá)不了左側(cè)與P點(diǎn)等高處，也不會(huì)恒久運(yùn)動(dòng)下去．最終要停在軌道的最低點(diǎn)，C正確，B、D錯(cuò)誤．]2．(多選)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，下列說法中正確的是()A．探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生變更磁場(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)生了渦流AD[探測(cè)器內(nèi)線圈通有變更電流產(chǎn)生變更磁場(chǎng)，若有金屬，則金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警．]3．(多選)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了聞名的“圓盤試驗(yàn)”．試驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用松軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．試驗(yàn)中發(fā)覺，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后．下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變更D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)AB[當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，選項(xiàng)A正確；圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁針施加磁場(chǎng)力作用，導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)，由安培定則可推斷出在中心方向豎直向下，其他位置關(guān)于中心對(duì)稱，此磁場(chǎng)不會(huì)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]4．(多選)地球是一個(gè)巨大的磁體，具有金屬外殼的人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若不能忽視所經(jīng)之處地磁場(chǎng)的強(qiáng)弱差別，則()A．運(yùn)行速率將越來越小B．運(yùn)行周期將越來越小C．軌道半徑將越來越小D．向心加速度將越來越小BC[衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變更，使衛(wèi)星中產(chǎn)生感應(yīng)電流，地磁場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生電磁阻尼作用，速率減小，而做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑越來越小，而軌道半徑一旦減小，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知速率將增大；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可得周期將減??；由an＝Geq\f(M,r2)，可得向心加速度將增大，B、C項(xiàng)正確．]5．如圖甲所示的是工業(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)，其原理是用電流線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測(cè)線圈測(cè)定渦電流的變更，從而獲得構(gòu)件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息．如圖乙所示的是一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)試驗(yàn)裝置，將一個(gè)套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立即跳起．關(guān)于對(duì)以上兩個(gè)運(yùn)用實(shí)例理解正確的是()甲乙A．渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)試驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象B．能被探測(cè)的物件和試驗(yàn)所用的套環(huán)必需是導(dǎo)電材料C．以上兩個(gè)案例中的線圈所連接電源都必需是變更的溝通電源D．以上兩個(gè)案例中的線圈所連接電源也可以都是穩(wěn)恒電源B[渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)試驗(yàn)演示了互感現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；能被探測(cè)的物件和試驗(yàn)所用的套環(huán)必需是導(dǎo)電材料，能使得在套環(huán)中形成感應(yīng)電流，選項(xiàng)B正確；以上兩個(gè)案例中渦流探傷技術(shù)的線圈所連接的必需是溝通電源，而跳環(huán)試驗(yàn)演示所連接電源是直流電源，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．]6．如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo)軌，上端與電阻R相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面．一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng)，上升到某一高度后又返回到原處，整個(gè)過程金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)．下列說法正確的是()A．金屬棒回到動(dòng)身點(diǎn)的速度v大于初速度v0B．通過R的最大電流上升過程小于下落過程C．電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程D．所用時(shí)間上升過程大于下落過程C[要留意該過程中的功能關(guān)系：因?yàn)殡娮鑂上產(chǎn)生熱量，所以金屬棒回到動(dòng)身點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；通過R的最大電流上升過程大于下落過程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程，選項(xiàng)C正確；所用時(shí)間上升過程小于下落過程，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(14分)7．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)一共釋放了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．[解析](1)設(shè)剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓環(huán)的速度為v′，由能量守恒得eq\f(1,2)mv2＝Q＋eq\f(1,2)