物理选择性必修 第二册3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动巩固练习
展开A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的
B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流
C.涡流有热效应,但没有磁效应
D.在硅钢片中不能产生涡流
2.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
3.如图所示,用铜线缠绕成线圈通上合适的电流,就可以隔空对金属进行加热了,把螺丝刀放进线圈,一会就会烧红了.下列说法正确的是( )
A.线圈中通入的是恒定电流
B.线圈中通入的是交变电流
C.塑料棒放进线圈里也可以进行隔空加热
D.线圈中的电流产生热对物体进行隔空加热
4.安检门原理图如图所示,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈.若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向(左视图)均匀增大的电流,则下列说法正确的是(电流方向判断均从左向右观察)( )
A.有金属片通过时,金属片中会感应出涡流
B.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流的方向可能改变
C.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流的方向为顺时针
D.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流可能逐渐减小
5.如图所示,条形磁铁用细线悬挂在O点,O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是( )
A.磁铁左右摆动一次,线圈内感应电流的方向改变2次
B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用
C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
6.
如图所示,上端开口、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
7.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铁(与飞轮不接触),人用力蹬车带动飞轮旋转时,磁铁会对飞轮产生阻碍,拉动旋钮拉线可以改变磁铁与飞轮间的距离.下列说法正确的有( )
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B.飞轮转速一定时,磁铁越靠近飞轮,飞轮受到的阻力越小
C.磁铁和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,受到的阻力越小
D.磁铁和飞轮间的距离一定时,飞轮转速越大,内部的涡流越弱
8.
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
9.某输电线路横穿公路时,要在地下埋线.为了保护输电线不被压坏,可预先铺设结实的过路钢管,再让输电线从钢管中穿过.输电线穿过钢管的方案有两种(如图所示):甲方案是铺设两根钢管,两条输电线分别从两根钢管中穿过;乙方案是只铺设一根钢管,两条输电线都从这一根钢管中穿过.如果输电线输送的电流很大,以下说法正确的是( )
A.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流,甲乙两方案都是可行的
B.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流,甲乙两方案都是不可行的
C.若输送的电流是交变电流,甲方案不可行,乙方案可行
D.若输送的电流是恒定电流,甲方案不可行,乙方案可行
10.(多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频交流电,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是( )
A.增大交变电流的电压,其他条件不变
B.增大交变电流的频率,其他条件不变
C.感应电流相同条件下,增大焊接缝的接触电阻
D.感应电流相同条件下,减小焊接缝的接触电阻
11.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置,比靠摩擦力刹车更稳定.如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看),过山车的两侧装有铜片,停车区的轨道两侧装有强力磁铁,当过山车进入停车区时,铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来.下列说法正确的是( )
A.磁力刹车利用了电流的磁效应
B.磁力刹车属于电磁驱动现象
C.磁力刹车的过程中动能转化为电能,最终转化成内能
D.过山车的质量越大,进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大
12.图中A是三个一样的强磁体,B、C和D均是一样的紫铜管,在紫铜管C和D上锯去一部分(白色区域),如图中的乙图和丙图所示.现将强磁体释放,强磁体在B、C和D中下落的时间分别是t1、t2和t3,关于下落时间说法正确的是( )
A.t1=t2=t3B.t1>t2>t3
C.t1>t3>t2D.t1
A.A、B两点在同一水平线上
B.A点高于B点
C.A点低于B点
D.铜环最终将做等幅摆动
14.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焦耳热总量为多少?
15.如图所示,光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连,水平轨道上方有一足够长的金属杆,杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方,无初速度释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动,设A、B的质量分别为M、m,若最终A、B速度分别为vA、vB.
(1)螺线管A将向哪个方向运动?
(2)求全过程中整个电路所消耗的电能.
课时素养评价7 涡流 电磁阻尼 电磁驱动
1.解析:涡流是一种特殊的电磁感应现象,它是感应电流,既有热效应,又有磁效应.硅钢片中能产生涡流,但电流较小,A正确.
答案:A
2.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纸面向外,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纸面向里,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,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,D错误.
答案:C
3.解析:当线圈中通入恒定电流时,就会产生稳定的磁场,稳定的磁场在线圈中的金属中就不会产生感应电流,这个感应电流叫涡流,金属就不会产生热,A错误;当线圈中通入的是交变电流时,线圈就会产生交变磁场,交变磁场在线圈中的金属中就会感应出涡流,金属就会产生热,B正确;塑料棒是绝缘体,放进线圈里不会感应出涡流,不会产生热,也就不可以进行隔空加热,C错误;线圈中的电流产生变化的磁场,变化的磁场在线圈中的金属中感应出涡流,涡流在金属中产生热,这是对金属进行隔空加热的原理,D错误.
答案:B
4.解析:通电线圈中的电流均匀增大,则产生的磁场均匀增大,有金属片通过时,穿过金属片中的磁通量均匀增大,金属片中会感应出涡流,A正确;金属片中涡流的磁场与通电线圈中产生的磁场方向相反,虽然会对接收线圈中磁通量的增大有一定的阻碍作用,但不能阻止接收线圈中磁通量增大,所以接收线圈中的感应电流的方向不会改变,B错误;无金属片通过时,接收线圈中的磁通量由左向右均匀增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针,根据法拉第电磁感应定律可知接收线圈中的感应电动势不变,感应电流不变,C、D错误.
答案:A
5.解析:磁铁向下摆动时,根据楞次定律,线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看),并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力,阻碍它靠近;磁铁向上摆动时,根据楞次定律,线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看),磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力,阻碍它远离,所以磁铁在左右摆动一次过程中,电流方向改变3次,感应电流对它的作用力始终是阻力,C正确.
答案:C
6.解析:小磁块下落过程中,在铜管P中产生感应电流,小磁块受到向上的磁场力,不做自由落体运动,而在塑料管Q中只受到重力,在Q中做自由落体运动,A错误;根据功能关系知,在P中下落时,小磁块机械能减少,在Q中下落时,小磁块机械能守恒,B错误;在P中加速度较小,在P中下落时间较长,C正确;由于在P中下落时要克服磁场力做功,机械能有损失,故落至底部时在P中的速度比在Q中的小,D错误.
答案:C
7.解析: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铁对它的安培力,故A正确;磁铁越靠近飞轮,飞轮处的磁感应强度越强,所以在飞轮转速一定时,磁铁越靠近飞轮,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;磁铁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.
答案:A
8.解析:条形磁铁向右运动时,环1中磁通量保持为零不变,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,感应电流的效果使环2向右运动,C正确.
答案:C
9.解析:若甲图通交流电,由于正弦变化的电场产生余弦变化的磁场,而余弦变化的磁场又产生正弦变化的电场,则每根钢管中都产生涡旋电流;导致能源损耗较大.若乙图通交流电,由于两根导线一根是火线,一根是零线,它们的电流方向是相反的.故相互排斥.但工程上可以将其在一根管内做好绝缘隔离.问题在于由交流电产生的涡旋电流:由于两根导线方向相反,所以如果它们相互足够靠近,则它们在周围的每一点上产生大小几乎相等,方向相反的感应电流,这样能使涡旋电流强度减弱到很小;若甲乙两图通恒定电流,则都产生恒定的磁场,恒定的磁场不产生电场.因此不产生涡流.没有能量损耗;C正确,A、B、D错误.
答案:C
10.解析:增大交变电流的电压,其他条件不变,则线圈中交变电流增大,磁通量变化率增大,因此产生的感应电动势增大,感应电流也增大,那么焊接处消耗的电功率增大,A正确;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产生感应电流,根据法拉第电磁感应定律分析可知,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,焊缝处消耗的电功率越大,B正确;感应电流相同条件下,增大焊接缝的接触电阻,焊缝处消耗的电功率增大,C正确,D错误.
答案:ABC
11.解析:磁力刹车过程会产生涡流,属于电磁感应现象,并非是电流的磁效应,也不属于电磁驱动现象,A、B错误;磁力刹车的过程中,铜片穿过磁铁时产生涡流,在磁场中受到安培力作用,阻碍过山车的运动,故磁力刹车的过程中动能转化为电能,最终转化成内能,C正确;过山车的速度越大,进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大,和质量无关,D错误.
答案:C
12.解析:由图可知三根紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度关系为l1>l2>l3,紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度越长,强磁体下落过程中,在紫铜管中形成的感应电流的磁场对强磁体的阻碍时间越长,则强磁体下落时间越长,因此t1>t2>t3,B正确.
答案:B
13.解析:铜环在进入和穿出磁场的过程中,穿过环的磁通量发生变化,环中有感应电流产生,将损耗一定的机械能,所以A点高于B点.铜环的摆角会越来越小,最终出不了磁场,而做等幅摆动,B、D正确.
答案:BD
14.解析: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+eq \f(1,2)mv2,
末状态机械能E2=mga,
由能量守恒定律得产生的焦耳热Q=E1-E2=mg(b-a)+eq \f(1,2)mv2.
答案:mg(b-a)+eq \f(1,2)mv2
15.解析:(1)磁铁B向右运动时,螺线管中产生感应电流,感应电流产生电磁驱动作用,使得螺线管A向右运动.
(2)全过程中,磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能,故
mgh=eq \f(1,2)Mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) +eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) +E电
解得E电=mgh-eq \f(1,2)Mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) -eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) .
答案:(1)向右运动 (2)mgh-eq \f(1,2)Mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) -eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B))
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练
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