新教材2023_2024学年高中物理第2章电磁感应分层作业13涡流电磁阻尼和电磁驱动新人教版选择性必修第二册

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第二章分层作业13　涡流、电磁阻尼和电磁驱动A级 必备知识基础练1.(2023福建福州高二期中)如图所示,金属探测器是用来探测金属的仪器。关于其工作原理,下列说法正确的是(　　)A.探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B.只有有磁性的金属才会被探测器探测到C.探测到金属是因为金属中产生了涡流D.探测到金属是因为探测器中产生了涡流2.(多选)法国科学家阿拉果的“圆盘实验”中,将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。下列说法正确的是(　　)A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动3.(2023山西临汾高二月考)如图所示,在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽,有一质量为m、电荷量为q的带正电小球,在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动。现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场,则(　　)A.小球速度变大B.小球速度变小C.小球速度不变D.小球速度可能变大也可能变小4.(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采用一整块硅钢,这是为了(　　)A.增大涡流B.减小涡流C.产生更多的热量D.减小发热量5.管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.库仑 B.霍尔C.洛伦兹 D.法拉第6.(多选)如图所示,磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是(　　)A.使线圈偏转角度更大B.使线圈偏转后尽快停下来C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用7.(多选)如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动。从上向下看,当磁铁逆时针转动时,则(　　)A.线圈将逆时针转动,转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动,转速比磁铁小C.线圈将产生感应电流D.线圈中感应电流的方向始终是abcdaB级 关键能力提升练8.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　　)A.0 B.r2qkC.2πr2qk D.πr2qk9.如图所示,条形磁体从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开,条形磁体从开始下落至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合,条形磁体从开始下落至落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是(　　)A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v210.如图所示,轻质弹簧一端固定在天花板上,另一端连接条形磁体,一个铜盘放在条形磁体的正下方的绝缘水平桌面上,控制磁体使弹簧处于原长,然后由静止释放磁体,不计磁体与弹簧之间的磁力作用,且磁体运动过程中未与铜盘接触,下列说法正确的是(　　)A.磁体所受弹力与重力等大反向时,磁体的加速度为零B.磁体下降过程中,俯视铜盘,铜盘中产生顺时针方向的涡旋电流C.磁体从静止释放到第一次运动到最低点的过程中,磁体减少的重力势能等于弹簧弹性势能D.磁体从静止释放到最终静止的过程中,磁体减少的重力势能大于铜盘产生的焦耳热11.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示,抛物线的方程为y=x2,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y=a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y=b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑,假设曲面足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量是(　　)A.mgb B.mv2C.mg(b-a) D.mg(b-a)+mv212.图甲为磁控健身车,图乙为其车轮处结构示意图,在金属飞轮的外侧有一些磁体(与飞轮不接触),人用力蹬车带动飞轮旋转时,磁体会对飞轮产生阻碍,拉动旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下列说法正确的是(　　)A.飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力B.飞轮转速一定时,磁体越靠近飞轮,飞轮受到的阻力越小C.磁体和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,受到的阻力越小D.磁体和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,内部的涡流越弱
分层作业13　涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.C　金属探测器探测金属时,其内部的探测线圈会产生变化的磁场,使被测金属中产生涡流,故选项A、D错误,C正确;所有的金属都能在变化的磁场中产生涡流,选项B错误。2.AB　圆盘在磁针的磁场中转动时产生了感应电动势,圆盘本身构成闭合回路,形成涡流,涡流产生的磁场导致磁针转动,选项A、B正确,D错误;圆盘转动过程中磁针的磁场穿过圆盘的磁通量没有变化,选项C错误。3.D　磁场的变化使空间内产生感生电场,但没有说明磁场是变大还是变小,所以产生的感生电场的方向可能与小球运动方向相同也可能相反,即小球的速度可能变大也可能变小,D项正确。4.BD　涡流能使导体发热。变压器的铁芯是相互绝缘的硅钢片叠加而成的,从而降低涡流强度,减少能量损耗,提高变压器的效率。5.D　线圈中的高频交变电流产生交变磁场,钢管处于交变磁场中,由于电磁感应产生交变电流,交变电流通过接缝处,接缝处电阻很大,根据焦耳定律Q=I2Rt知,接缝处会产生大量的热量,熔化材料。此焊接过程利用的电磁学规律是电磁感应,电磁感应的发现者是法拉第,A、B、C错误,D正确。6.BC　线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来,这样做是起电磁阻尼的作用。7.BC　当磁铁逆时针转动时,相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线,线圈中产生感应电流,故C正确;线圈相对磁铁转过90°后,其感应电流方向不再是abcda,D错误;由楞次定律的推广含义可知,线圈将与磁极同向转动,但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度,如果两者的角速度相同,磁感线与线圈会处于相对静止状态,线圈不切割磁感线,无感应电流产生,A错误,B正确。8.D　变化的磁场产生的感生电动势为E=πr2=kπr2,小球在环上运动一周感生电场对其所做的功W=qE=πr2qk,D项正确,A、B、C项错误。9.D　开关S断开时,线圈中无感应电流,对条形磁体无阻碍作用,条形磁体自由下落,故a=g;当开关S闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁体有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,选项D正确。10.D　磁体上下运动时,由于穿过铜盘的磁通量发生变化,则在铜盘中会产生感应电流,铜盘对磁体有磁场力,阻碍磁体的运动,则当磁体所受弹力与重力等大反向时,此时磁体还受到下面铜盘的作用力,故此时磁体的加速度不为零,选项A错误;根据楞次定律,磁体下降过程中,俯视铜盘,铜盘中产生逆时针方向的涡旋电流,选项B错误;磁体从静止释放到第一次运动到最低点的过程中,由于有电能产生,则磁体减少的重力势能等于弹簧弹性势能与产生的电能之和,选项C错误;磁体最终静止时弹簧有弹性势能,则磁体从静止释放到最终静止的过程中,磁体减少的重力势能等于铜盘产生的焦耳热与弹簧弹性势能之和,选项D正确。11.D　金属块在曲面上滑动的过程中,由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。初状态机械能E1=mgb+mv2,末状态机械能E2=mga,总热量Q=E1-E2=mg(b-a)+mv2。故选D。12.A　飞轮在磁场中做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,根据楞次定律可知,磁场会对运动的飞轮产生阻力,以阻碍飞轮与磁场之间的相对运动,所以飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力,故A正确;磁体越靠近飞轮,飞轮处的磁感应强度越强,所以在飞轮转速一定时,磁体越靠近飞轮,飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大,飞轮受到的阻力越大,故B错误;磁体和飞轮间的距离一定时,根据法拉第电磁感应定律可知,飞轮转速越大,飞轮上产生的感应电流越大,飞轮受到的阻力越大,故C、D错误。