2023年新教材高中物理第2章电磁感应3涡流电磁阻尼和电磁驱动课后提升训练新人教版选择性必修第二册

这是一份2023年新教材高中物理第2章电磁感应3涡流电磁阻尼和电磁驱动课后提升训练新人教版选择性必修第二册，共6页。
第二章　3　A组·基础达标1．(多选)关于电磁感应现象中的感生电场，下列说法正确的是(　　)A．感生电场不同于静电场，其电场线是闭合曲线B．由感生电场产生的感生电动势的表达式为E＝nC．感生电场产生感生电动势中的非静电力是洛伦兹力D．感生电动势对应的非静电力对自由电荷不做功【答案】AB　【解析】磁场变化时在空间激发的电场称为感生电场，不同于静止电荷产生的电场(静电场)，其电场线是闭合曲线，A正确；变化的磁场引起磁通量的变化，进而产生感生电动势，所以感生电动势的表达式为E＝n，B正确；感生电场产生感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力，即电场力，对自由电荷做功，C、D错误．2．(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了(　　)A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大涡流，减小铁芯的发热量D．减小涡流，减小铁芯的发热量【答案】BD　【解析】涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的．所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的就是减小涡流，从而减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率．故B、D正确．3．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是(　　) A B C D【答案】A　【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A选项中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；在B、D选项中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故B、D错误；在C选项中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故C错误．4．(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，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应【答案】BD　【解析】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错误，B正确；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涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．5．(多选)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．如图，在线圈L1中通以低频交流电，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流．由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同，则(　　)A．金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交流电【答案】AD　【解析】当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，板中产生涡流，从而吸收电磁能量，A正确；金属板越厚，产生的涡流越强，B错误；根据电磁感应原理，L2中产生的是与L1中同频率的交流电，C错误，D正确．6．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块(　　)A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大【答案】C　【解析】小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运动，A错误；P中磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P中下落的时间比在Q中长，C正确；根据动能定理可知，小磁块落到底部时在P中的速度比在Q中的小，D错误．7．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是(　　)A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场在金属物中产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的【答案】B　【解析】电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误．8．如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？解：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动多次后才停止摆动．B组·能力提升9．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线，小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是(　　)A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电【答案】C　【解析】无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象，A错误；充电底座接直流电源时，无线充电设备不会产生交变磁场，不能够正常使用，B错误；电磁感应现象不会改变电流的频率，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，C正确；被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件，与手机电池相连，当有交变磁场时，则出现感应电动势，因此普通手机不能够利用无线充电设备进行充电，D错误．10．(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一．如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．下列说法正确的是(　　)A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品【答案】ABC　【解析】涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性的作用力，C正确；涡流只能在金属制品中产生，D错误．11．(多选)如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置．一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑．重力加速度大小为g.下列说法正确的是(　　)A．金属球会运动到半圆轨道的另一端B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流C．金属球受到的安培力做负功D．系统产生的总热量为mgR【答案】CD　【解析】金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，C正确，A、B错误；根据能量守恒定律得系统产生的总热量为mgR，D正确．12．超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距为b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，且B1＝B2＝B，每个磁场的宽度都是a，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动．这时跨在两导轨间的长为a、宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动．设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f.(1)求列车在运动过程中金属框产生的最大电流；(2)求列车能达到的最大速度；(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施．解：(1)开始时金属框产生的电流最大，设为Im，则由题意得Im＝＝.(2)分析列车受力可知，加速度a＝，当列车速度增大时，安培力变小，加速度变小，当加速度a＝0时，列车速度达到最大，有F＝f，而F＝2Bb，得vm＝v－.(3)要使列车停下来可采取的措施有：切断电源、改变磁场方向、增大阻力等．