《2020版高中物理 第四章 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》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高中物理 第四章 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（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)
1.如圖為手機(jī)無(wú)線充電的原理圖,下列哪種裝置的工作原理與其相同( A )
A.電磁爐 B.電動(dòng)機(jī)
C.回旋加速器 D.速度選擇器
解析:手機(jī)無(wú)線充電及電磁爐均應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理;而電動(dòng)機(jī)是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力;回旋加速器利用電場(chǎng)的加速及磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn);速度選擇器采用的是帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);故選項(xiàng)A正確.
2.(2019·山東滕州月考)物理課上,老師做了一個(gè)“電磁阻尼”實(shí)驗(yàn):如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個(gè)磁鐵,將磁鐵托起到某一高度后放開(kāi),磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái);如果在磁鐵下方放一個(gè)固定的鋁制圓環(huán),使磁極上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它
2、,磁鐵就會(huì)很快地停下來(lái).某同學(xué)另找器材再探究此實(shí)驗(yàn).他安裝好器材,經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):磁鐵下方放置圓環(huán),并沒(méi)有對(duì)磁鐵的振動(dòng)產(chǎn)生影響,對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn),其原因可能是( D )
A.彈簧的勁度系數(shù)太小
B.磁鐵的質(zhì)量太小
C.磁鐵的磁性太強(qiáng)
D.圓環(huán)的材料與老師用的不同
解析:只要能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流,都能對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤;若圓環(huán)的材料為非金屬材料,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,無(wú)法對(duì)磁鐵產(chǎn)生阻礙作用,故選項(xiàng)D正確.
3.如圖所示,一個(gè)閉合的矩形金屬框abcd與一根絕緣輕桿B相連,輕桿上端O點(diǎn)是一個(gè)固定轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸與線框平面垂直,線框靜止時(shí)恰位于蹄形磁鐵的正中央,線框平面
3、與磁感線垂直.現(xiàn)將線框從靜止釋放,在左右擺動(dòng)過(guò)程中,線框受到磁場(chǎng)力的方向是( B )
A.向左擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向向左;向右擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向向右
B.向左擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向向右;向右擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向向左
C.向左擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向先向左后向右;向右擺動(dòng)的過(guò)程中,受力方向先向右后向左
D.擺動(dòng)過(guò)程中始終不受力
解析:從阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看,由于磁通量的變化是由線框和磁場(chǎng)間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的,因此感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙線框相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng).要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)對(duì)線框因產(chǎn)生感應(yīng)電流而產(chǎn)生的作用力——安培力一定和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,即線框向左擺動(dòng)時(shí)受安培力方向向右,線
4、框向右擺動(dòng)時(shí)受安培力方向向左,所以選項(xiàng)B正確.
4.(多選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理,是通過(guò)電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在面板上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流.它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn).下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法中正確的是( AD )
A.電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部
B.電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品
C.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱
D.可以通過(guò)改變電子線路的頻率來(lái)改變電磁爐的功率
解析:電磁爐是利用電磁感應(yīng)加熱原理制成的烹飪器具.由高頻感應(yīng)加熱線圈、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成
5、.使用時(shí),加熱線圈中通入交變電流,線圈周圍便產(chǎn)生一交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)的磁感線大部分通過(guò)金屬鍋體,在鍋底中產(chǎn)生大量渦流,從而產(chǎn)生烹飪所需的熱.所以電磁爐發(fā)熱部分為鐵鍋底部,不能用陶瓷材料,產(chǎn)生的熱量不通過(guò)面板加熱,故面板可采用陶瓷材料,選項(xiàng)A,D正確,B,C錯(cuò)誤.
5.如圖所示,條形磁鐵從h高處自由下落,中途穿過(guò)一個(gè)固定的空心線圈,開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),至落地用時(shí)t1,落地時(shí)速度為v1;開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),至落地用時(shí)t2,落地時(shí)速度為v2,則它們的大小關(guān)系正確的是( D )
A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2
C.t1v2
解析:當(dāng)開(kāi)關(guān)
6、S斷開(kāi)時(shí),線圈中無(wú)感應(yīng)電流,對(duì)磁鐵無(wú)阻礙作用,故磁鐵自由下落,a=g;當(dāng)S閉合時(shí),線圈中有感應(yīng)電流阻礙磁鐵下落,故av2,選項(xiàng)D正確.
6.甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO′旋轉(zhuǎn),當(dāng)給以相同的初始角速度開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后,由于阻力,經(jīng)相同的時(shí)間后停止;若將環(huán)置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行,乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直,如圖所示,當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后,則下列判斷正確的是( B )
A.甲環(huán)先停 B.乙環(huán)先停
C.兩環(huán)同時(shí)停下 D.無(wú)法判斷兩環(huán)停止的先后
解析:由于轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)甲環(huán)的磁通量不變,穿過(guò)乙環(huán)的變化,所
7、以甲環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,乙環(huán)產(chǎn)生.乙環(huán)的機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)
化為電能,最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱散失掉,所以乙環(huán)先停下來(lái),故
B正確.
7.(多選)渦流檢測(cè)是工業(yè)上無(wú)損檢測(cè)的方法之一.如圖所示,線圈中通以一定頻率的正弦式交變電流,靠近待測(cè)工件時(shí),工件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,同時(shí)線圈中的電流受渦流影響也會(huì)發(fā)生變化.下列說(shuō)法中正確的是( ABC )
A.渦流的磁場(chǎng)總是要阻礙穿過(guò)工件磁通量的變化
B.渦流的頻率等于通入線圈的交變電流的頻率
C.通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力
D.待測(cè)工件可以是塑料或橡膠制品
解析:根據(jù)楞次定律得知:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,故渦流的
8、磁場(chǎng)總是要阻礙穿過(guò)工件磁通量的變化,選項(xiàng)A正確;感應(yīng)電流的頻率與原電流的頻率是相同的,渦流的頻率等于通入線圈的交變電流的頻率,選項(xiàng)B正確;因?yàn)榫€圈交變電流是周期變化的,故在工件中引起的交變電流也是周期性變化的,可知通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力,選項(xiàng)C正確;電磁感應(yīng)只能發(fā)生在金屬物體上,故待測(cè)工件只能是金屬制品,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
8.(2018·福建莆田期中)如圖所示,Ⅰ是豎直放置的閉合的接有毫安表的螺線管,Ⅱ是懸掛在彈簧下端的(不大)強(qiáng)磁鐵棒,現(xiàn)使之在Ⅰ中振動(dòng).試用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析將會(huì)出現(xiàn)什么
現(xiàn)象,并說(shuō)明原因.
答案:由于磁鐵棒Ⅱ在線圈中振動(dòng),線圈Ⅰ內(nèi)磁通量不斷發(fā)
9、生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,毫安表指針偏轉(zhuǎn).此過(guò)程中由于機(jī)械能向電能不斷轉(zhuǎn)化,磁鐵棒的振幅不斷減小,直至停止振動(dòng),原振動(dòng)的能量全部轉(zhuǎn)化為電能在線圈中消耗.
9.(多選)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)定渦電流的改變,從而獲得物件內(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(kāi)關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置,將一個(gè)套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過(guò)其中,閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間,套環(huán)將立刻跳起.關(guān)于對(duì)以上兩個(gè)運(yùn)用實(shí)例的理解正確的是( BC )
A.渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理,跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了
10、自感現(xiàn)象
B.能被探測(cè)的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料
C.渦流探傷技術(shù)中的線圈所連接電源必須是變化的交流電源
D.渦流探傷技術(shù)中的線圈所連接電源也可以是直流電源
解析:渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理,跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了互感現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;能被探測(cè)的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料,選項(xiàng)B正確;渦流探傷技術(shù)中的線圈所連接的必須是交流電源,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.
10.(多選)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中,一手持式封口機(jī),它的工作原理是:當(dāng)接通電源時(shí),內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁感線穿過(guò)封口鋁箔材料時(shí),瞬間產(chǎn)生大量小渦流,致使鋁箔自行快速發(fā)熱,熔
11、化復(fù)合在鋁箔上的溶膠,從而粘貼在承封容器的封口處,達(dá)到迅速封口的目的.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( CD )
A.封口材料可用普通塑料來(lái)代替鋁箔
B.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶
C.封口過(guò)程中溫度過(guò)高,可適當(dāng)減小所通電流的頻率來(lái)解決
D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口,但不適用于金屬容器
解析:由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理,故封口材料必須是金屬類材料,而且電源必須是交流電,A,B錯(cuò)誤;減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,即控制溫度,C正確;封口材料應(yīng)是金屬類材料,但對(duì)應(yīng)被封口的容器不能是金屬,否則同樣會(huì)被熔化,只能是玻璃、塑料等材質(zhì),D正確.
12、11.(2019·河南焦作檢測(cè))如圖所示,一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放,使圓環(huán)在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),擺動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)有界的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,A,B為該磁場(chǎng)的豎直邊界,不計(jì)空氣阻力,則( B )
A.圓環(huán)穿過(guò)磁場(chǎng)后,還能擺至原來(lái)的高度
B.在進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),圓環(huán)中均有感應(yīng)電流
C.圓環(huán)進(jìn)入磁場(chǎng)后離平衡位置越近速度越大,感應(yīng)電流也越大
D.圓環(huán)最終將靜止在平衡位置
解析:當(dāng)金屬環(huán)擺動(dòng)的范圍超出磁場(chǎng)時(shí),金屬環(huán)進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)環(huán)的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而產(chǎn)生焦耳熱,損失機(jī)械能,擺動(dòng)幅度越來(lái)越小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確.當(dāng)金屬環(huán)完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)金屬環(huán)的
13、磁通量不發(fā)生變化,環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流,機(jī)械能無(wú)損失,擺動(dòng)幅度不再變化,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤.
12.著名物理學(xué)家弗曼曾設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn),如圖所示.在一塊絕緣板的中部安裝一個(gè)線圈,線圈接有電源,板的四周有許多帶負(fù)電的小球,整個(gè)裝置支撐起來(lái),忽略各處的摩擦,當(dāng)電源接通的瞬間,下列關(guān)于圓盤(pán)的說(shuō)法中正確的是( A )
A.圓盤(pán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
B.圓盤(pán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.圓盤(pán)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)
D.無(wú)法確定圓盤(pán)是否會(huì)動(dòng)
解析:線圈接通電源瞬間,產(chǎn)生向上的磁場(chǎng),向上增大的磁場(chǎng)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng),因?yàn)樾∏驇ж?fù)電,小球受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向相反,則有逆時(shí)針?lè)较虻碾妶?chǎng)力,故圓盤(pán)將沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).A正確.
13.
14、在水平面上放置兩個(gè)完全相同的帶中心軸的金屬圓盤(pán),它們彼此用導(dǎo)線把中心軸和對(duì)方圓盤(pán)的邊緣相連接,組成電路如圖所示,一勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)兩圓盤(pán)垂直向外,若不計(jì)一切摩擦,當(dāng)a盤(pán)在外力作用下做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤(pán)b( B )
A.沿與a盤(pán)相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.沿與a盤(pán)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能大于a盤(pán)的角速度
D.轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能等于a盤(pán)的角速度
解析:如圖所示,金屬圓盤(pán)可看做由多根金屬輻條組成,a盤(pán)在外力作用下逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤(pán)切割磁感線,由右手定則知,電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛蒓1→A,在閉合電路中有方向?yàn)镺1AO2BO1的感應(yīng)電流,而對(duì)b盤(pán),由左手定則和能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知,b盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且其
15、轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于a盤(pán)的角速度,選項(xiàng)B正確.
14.如圖所示,一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落,穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵(質(zhì)量為m),銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸始終保持重合,則懸掛磁鐵的繩子中拉力F隨時(shí)間t變化的圖象可能是( B )
解析:銅環(huán)閉合,銅環(huán)在下落過(guò)程中,穿過(guò)銅環(huán)的磁通量不斷變化,銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流;由楞次定律可知,感應(yīng)電流總是阻礙磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),當(dāng)銅環(huán)在磁鐵上方時(shí),感應(yīng)電流阻礙銅環(huán)靠近磁鐵,給銅環(huán)一個(gè)向上的安培力,因此拉力大于重力;當(dāng)銅環(huán)位于磁鐵下方時(shí),銅環(huán)要遠(yuǎn)離磁鐵,感應(yīng)電流阻礙銅環(huán)的遠(yuǎn)離對(duì)銅環(huán)施加一個(gè)向上的安培力,則拉力大于重力;當(dāng)銅環(huán)處于磁鐵中部
16、時(shí),磁通量不變,則沒(méi)有感應(yīng)電流,沒(méi)有安培力,因此拉力等于重力,故A,C,D錯(cuò)誤,B正確.
15.如圖所示,水平放置的光滑導(dǎo)軌MN,PQ上放有長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的金屬棒ab,導(dǎo)軌左端與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源組成回路,整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng),并與開(kāi)關(guān)S串聯(lián).求閉合開(kāi)關(guān)后,金屬棒可達(dá)到的最大速度.
解析:閉合開(kāi)關(guān)后,金屬棒在安培力的作用下向右運(yùn)動(dòng).當(dāng)金屬棒的速度為v時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,它與電源電動(dòng)勢(shì)方向相反,從而導(dǎo)致電路中的電流減小,安培力減小,金屬棒的加速度減小,即金屬棒做加速度越來(lái)越小的變加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)加速度為零時(shí),金屬棒的速度達(dá)到最大值,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)大小相等,回路中電流為零,此后導(dǎo)體棒將以這個(gè)最大的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).金屬棒速度最大時(shí),有E=BLvm,解得vm=.
答案:
- 6 -
2020版高中物理 第四章 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
