2019-2020年高中物理第四章电磁感应4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动检测新人教版.doc

2019-2020年高中物理第四章电磁感应4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动检测新人教版1下列关于涡流的说法中正确的是()A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B涡流不是感应电流，而是一种区别于感应电流的特殊电流C涡流有热效应，但没有磁效应D在硅钢中不能产生涡流【解析】涡流的本质是电磁感应现象，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误硅钢中产生的涡流较少，并不是不能产生涡流，D项错误【答案】A2.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如右图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属该炉的加热原理是()A利用线圈中电流产生的焦耳热B利用线圈中电流产生的磁场C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电【答案】C3甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如下图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()A甲环先停B乙环先停C两环同时停下D无法判断两环停止的先后【解析】由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的变化，所以甲环中不产生感应电流，乙环产生乙环的机械能不断地转化为电能，最终转化为焦耳热散失掉，所以乙环先停下来【答案】B4如下图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是()A铁 B木C铜 D铝【解析】小球做减速运动说明小球受到安培力的阻碍作用，即小球内产生了涡流，显然B不满足条件若小球材料是铁则会被磁化，应做加速运动，所以A错，C、D正确【答案】CD5.如右图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()A若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h【解析】若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失；若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能【答案】BD6高频焊接原理示意图，如下图所示，线圈通过高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用()A增大交变电流的电压B增大交变电流的频率C增大焊接缝的接触电阻D减小焊接缝的接触电阻【解析】交变电流频率越高，产生的磁场变化越快在工件中引起的感应电动势越大，感应电流就越大，产生的热量越大，B正确，焊接缝接触电阻越大，电压越大在此处产生的热量越大越容易熔化焊接【答案】BC7在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动时，转盘b()A沿与a盘相同的方向转动B沿与a盘相反的方向转动C转动的角速度一定大于a盘的角速度D转动的角速度可能等于a盘的角速度【解析】金属盘可看做由多根金属辐条组成，a盘在外力作用下逆时针转动时，圆盘切割磁感线，由右手定则可知，电动势方向由圆心到圆盘边缘通过导线和圆盘B组成闭合电路，而对b盘在安培力作用下顺时针转动，且转动角速度一定小于a盘的角速度，故选项B正确【答案】B8如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.(1)螺旋管A将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能【解析】磁铁沿水平轨道运动，A中产生感应电流，解答本题可由楞次定律判断螺线管A的运动方向，由能量守恒计算整个电路中消耗的电能(1)磁铁B向右运动时，螺旋管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺旋管A向右运动(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B动能和螺旋管中的电能，所以mghMvmvE电即E电mgh.【答案】(1)向右(2)mgh能力提升1.如图所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()A两环都向右运动B两环都向左运动C环1静止，环2向右运动D两环都静止【解析】条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止环2中磁通量变化根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动【答案】C2如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有 ()A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯【解析】该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金属体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热交流电源的频率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就越大，加热时间越短，增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场减弱，故A对、D错交流电源的频率增大，杯体内磁通量变化加快，产生的涡流增大，故B正确瓷为绝缘材料，不能产生涡流，故C错【答案】AB3光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是yx2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线)，一个金属块从抛物线上yb(ba)处以初速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热的总量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2【解析】金属块滑入磁场的过程中，会产生涡流，根据能的转化和守恒定律，机械能转化为电能，最后金属块将在磁场中往复运动，Qmgbmv2mgamg(ba)mv2，选项D正确【答案】D4如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线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】根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确【答案】D5.如图为电磁炉，是采用磁场感应涡流原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁感线，当磁感线通过导磁(如：铁质锅)的底部，而底部可看做由无数个导体圆环构成，当穿过圆环的磁通量发生变化时，圆环上就产生感应电流，即小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是1530 kHz的高频电流)它和普通电流一样要放出焦耳热，会使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物(1)为什么锅体必须是导磁性材料？(2)如下图所示为小天鹅电磁炉的结构示意图电磁灶是根据涡流原理给锅加热的，调查研究电磁灶与一般烹饪灶具比较具有哪些优点？(写出两条即可)【解析】(1)由于非导磁性材料不能有效汇聚磁感线，几乎不能形成涡流，所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好地产生热量所以，电磁炉使用的锅体材料导电性能相对较好，一般采用铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体，一般采用的锅有：铸造铁锅、生铁锅、不锈铁锅纯不锈铁锅材料由于其导磁性能非常低，所以在电磁炉上并不能正常工作(2)热效率高由于电磁灶是通过涡流而使磁性锅体发热的，它不存在热量再传导或辐射的过程，也就减少了传导和辐射过程中的热量损耗，热效率较高一般电炉的热效率为50%，煤气灶的热效率为40%，而电磁灶的热效应可达80%.控温准确电磁灶能方便而准确地根据用户的要求控制发热功率及烹调温度，热惯性小，断电即断磁，也就不再发热，而且使锅内温度分布均匀，烹调效果好安全可靠由于电磁灶使用时不产生明火，再加上灶台本身不发热，并且又附有多种自动保护功能，因此使用时，不会发生烫伤事故，也不会引起火灾、爆炸、中毒等事故清洁卫生由于电磁灶无明火，无烟，不会产生有害气体污染空气，还能保持锅体和灶台清洁，由于灶台面板为结晶陶瓷玻璃制成，即使食物溢出也不会焦糊，如有污物很容易擦净使用方便电磁灶体积小，重量轻，操作简单，一目了然，可随意搬动，便于携带，可以作为外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用【答案】见解析6如图所示，质量m100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h0.8 m，有一质量为M200 g的小磁铁(长度可忽略)，以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原来位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g10 m/s2)【解析】(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏(阻碍相对运动)(2)由能量守恒定律可得，系统损失的机械能产生了电能E电Mvmv2Mv.其中v1为穿过铝环后小磁铁的水平速度，由平抛运动的知识，得hgt2，lv1t.解得v19 m/s.则E电1.7 J.【答案】(1)铝环向右偏(2)1.7 J