2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)練習(xí)含解析新人教版選修3-2

PAGE5-渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．下列關(guān)于渦流的說(shuō)法中正確的是()A．渦流跟平常常見(jiàn)的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^(guò)導(dǎo)體的磁通量改變而產(chǎn)生的B．渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特別電流C．渦流有熱效應(yīng)，但沒(méi)有磁效應(yīng)D．在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流解析：渦流本質(zhì)上是感應(yīng)電流，是自身構(gòu)成的回路，在穿過(guò)導(dǎo)體的磁通量改變時(shí)產(chǎn)生的，故A正確，B錯(cuò)誤；渦流既有熱效應(yīng)，又有磁效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但仍能產(chǎn)生渦流，故D錯(cuò)誤．答案：A2．(多選)安檢門(mén)是一個(gè)用于平安檢查的“門(mén)”，“門(mén)框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門(mén)”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬物品通過(guò)“門(mén)”時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)又反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警．以下關(guān)于這個(gè)安檢門(mén)的說(shuō)法正確的是()A．這個(gè)安檢門(mén)能檢查出毒品攜帶者B．這個(gè)安檢門(mén)只能檢查出金屬物品攜帶者C．假如這個(gè)“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者D．這個(gè)安檢門(mén)工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)解析：這個(gè)安檢門(mén)是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯(cuò)，B對(duì)．若“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯(cuò)．安檢門(mén)工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對(duì)．答案：BD3．如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采納電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的，它利用改變的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生改變的磁場(chǎng)，當(dāng)改變的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生多數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速升溫，然后再加熱鍋內(nèi)食物．電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波，完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所汲取，不會(huì)泄漏，對(duì)人體健康無(wú)危害．關(guān)于電磁爐，以下說(shuō)法中正確的是()A．電磁爐是利用改變的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B．電磁爐是利用改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底快速升溫，進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C．電磁爐是利用改變的磁場(chǎng)使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)食物加熱的D．電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生熱量來(lái)對(duì)食物加熱的解析：電磁爐的工作原理是利用改變的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生改變的磁場(chǎng)，改變的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部產(chǎn)生多數(shù)小渦流，使鍋體溫度上升后加熱食物，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確；而選項(xiàng)C是微波爐的加熱原理，C錯(cuò)誤．答案：B4.如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有志向邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B.不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是()A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線上B．A點(diǎn)高于B點(diǎn)C．A點(diǎn)低于B點(diǎn)D．銅環(huán)將做等幅搖擺解析：銅環(huán)進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能要損耗，所以B點(diǎn)應(yīng)當(dāng)?shù)陀贏點(diǎn)．答案：B5．(多選)如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說(shuō)法中正確的是()A．2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流B．1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流C．該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定解析：這是渦流的典型應(yīng)用之一．當(dāng)指針搖擺時(shí)，1隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對(duì)1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)．總之不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，2對(duì)1的效果總起到阻尼作用，所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來(lái)．答案：AD6．(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解析：增大交變電流的電壓和交變電流的頻率均可使電流的改變率增大，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均正確，D錯(cuò)誤．答案：ABC7．(多選)如圖所示，A、B為大小、形態(tài)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()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)金屬圓管的過(guò)程中，將圓管看作由很多金屬圓環(huán)組成，小球的運(yùn)動(dòng)使每個(gè)圓環(huán)中磁通量發(fā)生改變產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)楞次定律，該電流的磁場(chǎng)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運(yùn)動(dòng)不會(huì)使圓管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球仍做自由落體運(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，故可能正確的是A、D.答案：AD8.如圖所示，在一蹄形磁鐵下面放一個(gè)銅盤(pán)，銅盤(pán)和磁鐵均可以自由繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩磁極靠近銅盤(pán)，但不接觸．當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤(pán)將()A．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)B．以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)C．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵反向轉(zhuǎn)動(dòng)D．靜止不動(dòng)解析：因磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)，在銅盤(pán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而受安培力作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由楞次定律可知安培力的作用是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以銅盤(pán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度小于磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，所以選項(xiàng)B正確．答案：B[B組素養(yǎng)提升]9.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)垂直紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)．一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長(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()A．mgb B.eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2解析：由初狀態(tài)到末狀態(tài)(金屬塊在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng))能量守恒．初狀態(tài)機(jī)械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2末狀態(tài)機(jī)械能E2＝mga焦耳熱Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2.答案：D10．(多選)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了聞名的“圓盤(pán)試驗(yàn)”．試驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)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(jué)，當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后．下列說(shuō)法中正確的是()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)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C．在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了改變D．圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)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)解析：當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故選項(xiàng)A正確．如圖所示，圓盤(pán)上存在很多小的閉合回路，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)小的閉合回路的磁通量發(fā)生改變，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，故選項(xiàng)B正確．在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量始終為0，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤(pán)軸線方向，會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AB11．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)中心距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽視)，以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3.6m．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)看作平拋運(yùn)動(dòng))，問(wèn)：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度為2m/s，在磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))．(2)由磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)飛行的水平距離可求出磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的速度為v＝eq\f(x,\r(\f(2h,g)))＝9m/s，由能量守恒可得W電＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J.答案：(1)鋁環(huán)向右偏(2)1.7J[C組學(xué)霸沖刺]12．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)產(chǎn)生了32J的電熱，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)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)化為電熱能，設(shè)此時(shí)的速度為v1，則有Q＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)m