物理选择性必修 第二册第二章 电磁感应3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动当堂检测题

第二章电磁感应

3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列说法中正确的是(　　)

A.感生电场由变化的磁场产生

B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场

C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定

D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向

解析磁场变化时在空间激发感生电场,其方向与所产生的感应电流方向相同,只能由楞次定律判断,A项正确。

答案A

2.(多选)在空间某处存在一变化的磁场,则下列说法中正确的是(　　)

A.在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流

B.在磁场中放一闭合线圈,线圈中不一定产生感应电流

C.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场

D.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定会产生电场

解析根据感应电流的产生条件,只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化,线圈中才产生感应电流,A错误,B正确;变化的磁场产生感生电场,与是否存在闭合线圈无关,C错误,D正确。

答案BD

3.(多选)如图所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小随时间变化而变化。下列说法中正确的是(　　)

A.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流可能减小

B.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流一定增大

C.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大

D.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变

解析线框中的感应电动势为E=S,设线框的电阻为R,则线框中的电流I=,因为B增大或减小时,可能减小,可能增大,也可能不变。故选项A、D正确。

答案AD

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

解析涡流能使导体发热。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。

答案BD

5.(2020全国Ⅱ卷)

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

解析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。

答案D

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

解析线圈通电后,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。

答案BC

7.

(多选)位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管,一个比螺线管长但比螺线管细的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过,如图所示,在此过程中(　　)

A.磁铁做匀速直线运动 

B.磁铁做减速运动

C.小车向右做加速运动 

D.小车先加速后减速

解析磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律知该电流产生的磁场的作用力阻碍磁铁的运动。同理,磁铁穿出时该电流产生的磁场的作用力也阻碍磁铁的运动,故整个过程中,磁铁做减速运动,B项正确。而对于小车上的螺线管来说,在此过程中螺线管受到的安培力都是水平向右,这个安培力使小车向右运动,且一直做加速运动,C项正确。

答案BC

8.磁电式电流表在运输时往往把正负接线柱短接,想一想,这样做有什么道理?

解析电流表正负接线柱短接后与线圈组成闭合电路,由于指针和线圈是固定在一起的,所以指针摆动时会带动线圈在磁场中做切割磁感线运动,从而产生感应电流,而感应电流会产生阻碍线圈转动的效果,从而有效减轻了指针的摆动。

答案见解析

关键能力提升练

9.

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.r2qk 

C.2πr2qk 

D.πr2qk

解析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。

答案D

10.如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开,条形磁铁从开始下落至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合,条形磁铁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=v2

C.t1<t2,v1<v2 

D.t1<t2,v1>v2

解析开关S断开时,线圈中无感应电流,对条形磁铁无阻碍作用,条形磁铁自由下落,故a=g;当开关S闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁铁有阻碍作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,选项D正确。

答案D

11.如图所示,矩形线圈放置在水平薄木板上,有两块相同的蹄形磁铁,四个磁极之间的距离两两相等,当两块蹄形磁铁匀速向右运动时,线圈仍静止不动,那么线圈受到木板的摩擦力方向是(　　)

A.先向左,后向右

B.先向左,后向右,再向左

C.一直向右

D.一直向左

解析当两蹄形磁铁靠近线圈时,线圈要阻碍其靠近,线圈有向右移动的趋势,受到木板的摩擦力方向向左,当蹄形磁铁远离线圈时,线圈要阻碍其远离,线圈仍有向右移动的趋势,受到木板的摩擦力方向仍是向左的,选项D正确。

答案D

12.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

解析条形磁铁向右运动时,环1中磁通量保持为零,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,使环2向右运动。

答案C

13.(多选)如图所示,有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径),小球              (　　)

A.整个过程匀速

B.进入磁场过程中做减速运动,穿出过程做加速运动

C.进入和穿出磁场的过程均做减速运动

D.穿出时的速度一定小于初速度

解析小球在进入和穿出磁场时,有感应电流产生,受阻力作用,做减速运动;完全处于磁场中时做匀速运动,C、D正确。

答案CD

14.

有一个铜盘,轻轻拨动它,能长时间地绕轴自由转动,如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘,但并不与铜盘接触(如图),铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。

解析把磁铁加在铜盘边缘,铜盘内就会产生涡流,起到电磁阻尼作用。

答案铜盘转动时如果加上磁场,则在铜盘中产生涡流,磁场对涡流的作用力阻碍铜盘的转动,故铜盘能在较短的时间内停止转动。