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课后提升作业 六 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.(多选)下列说法中正确的是()A.交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的B.微安表的表头在运输时常把两个接线柱用导线连接是利用电磁阻尼C.为了减小变压器工作时铁芯中的涡流,常用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯D.互感现象不能传递能量【解析】选A、B、C。电动机是通电线圈在磁场中受到安培力作用,利用电磁驱动的原理工作的,故A正确;闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流,从而出现安培阻力,因此在运输时,表头接线柱用导线相连,故B正确;变压器工作时铁芯中产生涡流,为减小涡流,因此使用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯,故C正确;互感现象能传递能量,如变压器,故D错误。2.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,下列说法中正确的是()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】选C。条形磁铁向右运动时,环1中磁通量为零不变,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,感应电流产生的效果使环2向右运动,故C正确。3.(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈里通有交变电流,交变电流在“门”内产生交变磁场,金属物品通过“门”时能产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是()A.这个安检门也能检查出毒品携带者B.这个安检门只能检查出金属物品携带者C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流,也能检查出金属物品携带者D.这个安检门工作时,既利用了电磁感应原理,也利用了电流的磁效应【解析】选B、D。这个安检门是利用涡流工作的,因而只能检查出金属物品携带者,A错,B对。若“门框”的线圈中通上恒定电流,只能产生恒定磁场,它不能使块状金属产生电流,因而不能检查出金属物品携带者,C错。安检门工作时,既利用了电磁感应原理,也利用了电流的磁效应,D对。4.如图所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况()A.都做匀速运动B.铁球、铝球都做减速运动C.铁球做加速运动,铝球做减速运动D.铝球、木球做匀速运动【解析】选C。铁球靠近磁铁时被磁化,与磁铁之间产生相互吸引的作用力,故铁球将加速运动;铝球向磁铁靠近时,穿过它的磁通量发生变化,因此在其内部产生涡流,涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用,所以铝球向磁铁运动时会受到阻碍而减速;木球为非金属,既不能被磁化,也不产生涡流,所以磁铁对木球不产生力的作用,木球将做匀速运动。综上所述,C项正确。5.(多选)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是()A.2是磁铁,在1中产生涡流B.1是磁铁,在2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定【解析】选A、D。当指针摆动时,1随之转动,2是磁铁,那么在1中产生涡流,2对1的安培力将阻碍1的转动;总之不管1向哪个方向转动,2对1的效果总起到阻尼作用,所以它能使指针很快地稳定下来,A、D正确。6.(多选)如图所示,abcd是一小金属块,用一根绝缘细杆挂在固定点O,使金属块在竖直线OO左右来回摆动,穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟纸面垂直,若摩擦和空气阻力均不计,则()A.金属块进入或离开磁场区域时,都会产生感应电流B.金属块完全进入磁场区域后,金属块中无感应电流C.金属块开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小D.金属块摆动的过程中,机械能会完全转化为金属块中产生的电能【解析】选A、B、C。在小金属块进入或离开磁场时有感应电流产生,完全进入磁场后无感应电流,故可知小金属块最终将做一个等幅摆动。金属块在摆动过程中,机械能将部分转化为金属块的电能和电阻产生的内能,故D错误,A、B、C正确。【补偿训练】(多选)如图所示,闭合小金属环从高h处的光滑曲面右上端无初速滚下,又沿曲面的另一侧上升,整个曲面处在磁场中,则()A.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于h【解析】选B、D。如果是匀强磁场,闭合小金属环在滚动过程中无感应电流产生,闭合小金属环的机械能是守恒的,环在左侧滚上的高度等于h,A错、B对;如果是非匀强磁场,闭合小金属环在滚动过程中有感应电流产生,闭合小金属环的机械能转化为内能,环在左侧滚上的高度小于h,C错、D对。二、非选择题(14分。需写出规范的解题步骤)7.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,杆上挂有一光滑螺线管A。在弧形轨道上高为h的地方,无初速度释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管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)螺线管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】(1)磁铁B向右运动时,螺线管中产生感应电流,感应电流产生电磁驱动作用,使得螺线管A向右运动。(2)全过程中,磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能,所以mgh=12Mv2A+12mvB2+E电即E电=mgh-12MvA2-12mvB2。答案:(1)向右运动(2)mgh-12MvA2-12mvB2【补偿训练】如图所示,质量m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8m,有一质量M=200g的小磁铁(长度可忽略),以10m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m,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作平抛运动):(1)铝环向哪边偏斜?(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g取10m/s2)【解析】(1)由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右偏斜(阻碍相对运动)。(2)磁铁穿过铝环后的速度v=xt又h=12gt2解得v=9m/s由能量守恒可得E电=12Mv02-12Mv2-12mv2=1.7J答案:(1)铝环向右偏斜(2)1.7J
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