物理选择性必修 第二册3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动作业ppt课件

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1.下列做法可能产生涡流的是(　　)A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中
解析 涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化。A、B、C选项中穿过金属块的磁通量不变化,所以A、B、C错误。把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以D正确。
2.(多选)冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示。炉中装有待冶炼的金属,当线圈中通有电流时,通过产生涡流来熔化金属。以下关于高频感应炉的说法正确的是(　　)A.高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流才会产生涡流B.高频感应炉的线圈中通有恒定的电流也可以产生涡流C.高频感应炉是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化的D.高频感应炉是利用炉内金属中的涡流的热效应使金属熔化的
解析 变化的电流才能产生变化的磁场,引起磁通量的变化,产生电磁感应现象;恒定的电流不会使感应炉中的磁通量发生变化,不会产生涡流,A正确,B错误。当感应炉内装入被冶炼的金属时,会在被冶炼的金属中产生涡流,利用涡流的热效应使金属熔化,而不是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化,C错误,D正确。
3.工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图如图所示,其原理是将线圈中通入电流,使被测物件内产生涡流,借助探测线圈内电流的变化测定涡流的改变,从而获得被测物件内部是否断裂及断裂位置的信息。关于以上应用实例理解正确的是(　　)A.线圈所连接的电源可以是直流电源B.线圈所连接的电源应该是交流电源C.能被探测的物件可以是非导电材料D.工业涡流探伤技术运用了自感原理
解析 为产生涡流,线圈所连接的电源必须是交流电源,选项A错误,B正确;能被探测的物件必须是导电材料,否则不会产生涡流,选项C错误;工业涡流探伤技术是用通入电流的线圈使物件内产生涡流,借助探测线圈内电流的变化测定涡流的改变的技术,不是自感原理,选项D错误。
4.如图所示,P是绕有闭合线圈的螺线管,将一磁铁从距P上端h高处由静止释放,磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上。若仅增大h,重复操作,磁铁穿过P的过程与原来相比,下列说法正确的是(　　)A.穿过线圈的磁通量变化量将增大B.线圈对磁铁的平均阻力将变小C.通过线圈导线截面的电荷量相同D.磁铁在螺线管中都在做自由落体运动
解析 若仅增大h,对穿过线圈的磁通量没有影响,所以穿过线圈的磁通量变化量相同,根据 ,可知通过线圈导线截面的电荷量相同,故A错误,C正确;若仅增大h,磁铁经过线圈的时间减小,线圈中产生的感应电动势将增大,所以感应电流增大,线圈对磁铁的平均阻力将变大,故B错误;由于线圈的电磁阻尼作用,磁铁在螺线管中不可能做自由落体运动,故D错误。
5.金属探测器广泛应用于安检场所。下列关于金属探测器的说法正确的是(　　)A.金属探测器可用于食品生产,防止细小的砂石颗粒混入食品中B.金属探测器探测地雷时,探测器的线圈中产生涡流C.金属探测器探测金属时,被探测金属中感应出涡流D.探测过程中,金属探测器与被探测物体相对静止与相对运动的探测效果相同
解析 金属探测器只能探测金属,不能探测细小的砂石颗粒,故A错误;金属探测器探测金属时,被探测金属中感应出涡流,故B错误,C正确;探测过程中金属探测器应与被探测物体相对运动,当相对静止时无法得出探测效果,故D错误。
6.(多选)电磁感应铝箔封口机被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中,一手持式封口机的工作原理是:当接通电源时,内置线圈产生磁场,当磁感线穿过封口铝箔材料时,瞬间产生大量小涡流,致使铝箔自行快速发热,熔化复合在铝箔上的溶胶,从而粘贴在待封容器的封口处,达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是(　　)A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高,可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口,但不适用于金属容器
解析 由于封口机利用了电磁感应原理,故封口材料必须是金属类材料,而且电源必须是交变电源,A、B错误;减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量,即控制温度,C正确;封口材料应是金属类材料,但对应被封口的容器不能是金属,否则同样会被熔化,只能是玻璃、塑料等材质,D正确。
7.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下:将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘,使磁感线垂直铝盘向内,铝盘随即减速,如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域(虚线区域)朝磁铁方向运动,磁铁右方铝盘的乙区域(虚线区域)朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是(　　)
A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场C.磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力,都会使铝盘减速D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘,则磁铁对空洞铝盘的作用力变大
解析 铝盘甲区域中的磁通量增大,由楞次定律可知,甲区域感应电流方向为逆时针方向,则此感应电流的磁场方向垂直铝盘向外,故A错误;铝盘乙区域中的磁通量减小,由楞次定律可知,乙区域感应电流方向为顺时针方向,则此感应电流的磁场方向垂直铝盘向里,故B错误;由“来拒去留”可知,磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力,则会使铝盘减速,故C正确;若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘,这样会导致涡流产生的磁场减弱,则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘,故D错误。
8.(多选)(2023吉林通化梅河口第五中学高二期末)如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场,从入口A进入的硬币沿斜面滑落(忽略硬币的滚动),通过磁场区域后,由测速器测出速度大小,若速度在某一合适范围,挡板B自动开启,硬币就会沿斜面进入接收装置;若超出该范围则挡板C开启,硬币进入另一个通道拒绝接收。下列说法正确的是(　　)
A.磁场能使硬币的速度增大得更快B.由于磁场的作用,硬币的机械能减小C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力D.如果没有磁场,则测速器示数会更大
解析 根据题意可知,硬币进入磁场和离开磁场时,穿过硬币的磁通量发生变化,硬币中产生感应电流,感应电流会阻碍硬币的相对运动,即硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力,若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力,硬币将做减速运动,若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力,硬币将匀速进入磁场,若磁场阻力小于硬币重力沿斜面的分力,硬币继续加速运动,但速度增大得更慢,故A错误,C正确;根据题意可知,硬币进入磁场和离开磁场时,穿过硬币的磁通量发生变化,硬币中产生感应电流,感应电流会阻碍硬币的相对运动,对硬币做负功,使硬币的机械能减小,故B正确;如果没有磁场,对硬币没有阻碍作用,由动能定理可知,硬币到达测速器位置时速度更大一些,故D正确。
9.(多选)电阻不可忽略的导电圆盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹,圆盘可绕过圆心O的竖直轴转动,转动过程中接触处在转动时不会产生阻力,空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘圆心O、圆盘边缘导电材料、电阻和开关连接成闭合回路。如图甲所示,圆盘区域内有竖直向下的匀强磁场,闭合开关S1,经足够长时间,圆盘转速稳定;如图乙所示,在A、O之间的一圆形区域内有竖直向下的匀强磁场(圆形磁场区域直径小于圆盘半径),闭合开关S2,经足够长时间,圆盘转速稳定。图甲和图乙中的两个磁场区域固定,其中的磁感应强度大小均为B,则(　　)
A.从上往下看(俯视),圆盘都沿逆时针方向转动B.转速稳定时,甲中圆盘转速比乙中圆盘转速大C.若断开开关S1,甲中圆盘仍然匀速转动D.若断开开关S2,乙中圆盘仍然匀速转动
答案 AC解析 根据左手定则可知,从上往下看(俯视),圆盘都沿逆时针方向转动,故A正确;两盘稳定后,感应电流与电路中的电流相等,则有 ,甲的磁场区域大,切割磁感线的半径长,所以稳定后甲的转速小,故B错误;断开开关S1,由于甲的磁场充满整个圆盘,沿圆盘每条半径方向的感应电动势都一样大,电荷只在盘心和盘边缘处积累,不会形成涡流,所以甲中圆盘仍然匀速转动,故C正确;由于乙的磁场只存在一部分区域,断开开关S2,乙盘中会形成涡流,所以乙中圆盘受到安培阻力作用,不能做匀速转动,故D错误。
10.(2023广东佛山高二期末)如图所示,铝制小球通过轻绳悬挂于O点,在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从a位置由静止释放,小球从左向右摆动,磁铁始终保持静止,忽略空气阻力。
(1)小球能否摆到右侧与a点等高的c点?为什么?(2)小球从a位置出发摆到右侧最高点的过程中,磁铁对地面的压力大小如何变化?磁铁所受的摩擦力方向如何?(无须说明原因) 
答案 (1)不能,原因见解析(2)磁铁对地面的压力大小先变大,后变小　磁铁所受的摩擦力方向水平向左解析 (1)铝制小球可以等效为很多垂直于运动平面的圆环,这些圆环在摆动过程中由于其磁通量发生变化,会产生感应电流,电流有热效应,会使小球的机械能减小,因此小球不能摆到右侧与a点等高的c点。