人教版江苏专用高中物理选择性必修第二册课时分层作业7涡流、电磁阻尼和电磁驱动含答案

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课时分层作业(七)　涡流、电磁阻尼和电磁驱动题组一　涡流1．如图所示，一金属圆盘放在水平桌面上，金属圆盘正上方有一带铁芯的线圈。下列说法正确的是(　　)A．若线圈接直流电且电压一直变大，则金属圆盘对桌面的压力减小B．若线圈接直流电且电压一直变大，则金属圆盘中有逆时针方向的涡流C．若线圈电阻忽略不计，则无论接什么电源线圈中电流都趋于无穷大D．若线圈接交变电流，只增大交变电流的频率，金属圆盘的发热功率增大D　[若线圈接直流电且电压一直变大，则线圈中电流变大，穿过金属盘的磁通量增加，根据楞次定律推论可知，金属圆盘对桌面的压力增加；因磁场方向不确定，不能确定金属圆盘中的涡流方向，A、B错误；若线圈电阻忽略不计，当接直流电源时，线圈中电流趋于无穷大；若接交流电源，则线圈中会产生感应电动势阻碍电流的变化，则线圈中电流不会无穷大，C错误；若线圈接交变电流，只增大交变电流的频率，金属圆盘中产生的涡流变大，金属盘的发热功率增大，D正确。]2．关于涡流，下列说法中错误的是(　　)冶炼炉　　　电磁炉　　　　　阻尼摆　　　　硅钢片A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流B　[真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，A选项正确；要想产生涡流，必须是变化的磁场，因为变化的磁场才能产生电场，产生涡流，B选项错误；根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，C选项正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D选项正确。]3．如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　　)A．探测器内的探测线圈会产生恒定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流D　[探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。选D。]4．如图所示，用铝板制成U形框，将质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT。则(　　)A．悬线竖直，FT＝mgB．悬线竖直，FT＜mgC．速度v选择合适的大小，可使FT＝0D．因条件不足，FT与mg的大小关系无法确定A　[设上、下两板之间距离为d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知两板间电动势U＝Bdv，故在两板间产生从下向上的电场，电场强度E＝eq \f(U,d)＝Bv，小球若带正电，则受到向下的洛伦兹力qvB，向上的电场力qE＝qvB，故悬线的拉力FT＝mg，同理，小球若带负电，也可得到同样的结论，A正确。]5．如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以高频交流电时，待焊工件中就会产生感应电流，感应电流产生的热量将金属融化，把工件焊接在一起。很多自行车架就是用这种办法焊接的。下列说法正确的是(　　)A．通电时，待焊工件的各个位置都将发热融化，以完成焊接B．交流电的峰值不变，若频率越高，则焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升高得很快，是因为焊缝处比工件的其它部分电阻小D．改换成直流电源，一样可以完成焊接工作B　[高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故A、D错误，B正确；焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高，故C错误。]6．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流。关于其工作原理，以下说法正确的是(　　)A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流D　[金属物品一般不能被磁化，且地磁场很弱，即使被磁化，磁性很弱，人体的电阻很大，不能与金属构成回路产生感应电流，故A、B错误；安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，故C错误，D正确。]题组二　电磁阻尼与电磁驱动7．如图所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到(　　)A．从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动B．从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之逆时针转动C．无论磁铁向哪个方向转动，铝框都不会转动D．当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动A　[根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动，故A正确，B、C错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝框会逐渐减速直停止运动，故D错误。]8．如图甲所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图乙所示，若在其正下方固定一铜块(不与磁铁接触)，则摆动迅速停止。关于实验，以下分析与结论正确的是(　　)甲　　　　　　　　　乙A．如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象B．用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象C．在图乙情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少D．在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力C　[此现象的原理是当磁铁在铜块上面摆动时，在铜块中产生涡流，与磁场相互作用阻碍磁铁的运动；如果将磁铁的磁极调换，重复实验仍能观察到电磁阻尼现象；用闭合的铜制线圈替代铜块，仍能在线圈中产生感应电流，从而对磁铁产生阻碍作用，则重复实验仍能观察到电磁阻尼现象；在图乙情况中，下摆和上摆过程中均会产生涡流从而消耗机械能，则磁铁和锯条组成的系统机械能均减少；由上述分析可知，在摆动过程中铜块对磁铁有阻碍作用，同时铜块也要受磁铁的作用力。故选C。]9．如图所示，一块长方形光滑铝板A1水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝球以初速度v从板的左端沿中线向铝板的右端滚动，则(　　)A．铝球的滚动速度将越来越小B．铝球将保持匀速滚动C．铝球的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D．铝球的运动速率不变，但运动方向发生改变A　[由于铝球的移动，导致产生感应电动势，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其速度越来越小，A正确，B错误；运动的铝球受到安培力，与磁场方向垂直，因此不会偏向磁铁的N极或S极，C错误；铝球的运动速率会改变，但运动方向不会发生改变，当铝球的速度为零时，磁通量不变，则没有安培力出现，所以会停止，D错误。]10．一机械式车速表可用来测量车辆瞬时速率，其结构简图如图所示，主要由紧固在主动轴上的永久磁铁，带有指针的铝制速度盘等组成。不工作时，指针指在刻度盘最左侧的零点位置。当车开始向前启动时，主动轴带动永久磁铁转动，速度盘随之转动，指针指示相应车速。下列说法正确的是(　　)A．向前启动时，主动轴的转速可能小于指针转速B．倒车时指针指在零刻度C．铝制速度盘中的电流是由于盘的转动形成D．向前行驶时，速度盘中的安培力阻碍指针的偏转B　[由于电磁感应，永久磁铁将在铝制速度盘中产生涡流，涡流在永久磁铁磁场的驱动下，使指针产生偏转，因此主动轴的转速一定比指针转速大，且电流是涡流，故A、C错误；安培力作用使指针偏转，故D错误；因倒车时安培力反向作用，指针仍指在左侧零刻度，故B正确。]11．物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：将1 m 长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出，如图所示。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力，磁铁也没有与管壁接触)(　　)A．如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来B．如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来C．磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒D．如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间B　[如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铜管中运动受到阻力更大，原因：当磁铁运动时才会导致钢管的磁通量发生变化，才出现感应磁场阻碍原磁场的变化，所以运动时间变长，但一定会落下，故A错误，B正确；磁铁在铜管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作功产生热能，所以机械能不守恒，故C错误；如果将铜管换成塑料管，磁铁不会受到安培力阻力，因此出来的时间不变，故D错误。]12．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磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确的是(　　)甲　　　　　　乙A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力越小C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱C　[飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，A错误；人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，B错误；控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越大，受到的安培阻力越大，C正确；控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越强，D错误。]13．如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0≪L，先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是(　　)A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aB．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将停在最低点A　[金属线框进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→d→c→b→a，故A正确；金属线框离开磁场时由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→b→c→d→a，故B错误；根据能量转化和守恒，线圈每次经过边界时都会消耗机械能，故可知，金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等。如此往复摆动，最终金属线框在匀强磁场内摆动，由于d0≪L，单摆做简谐运动的条件是摆角小于等于10度，故最终在磁场内做简谐运动，故C、D错误。]