1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业 五涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、不定项选择题1.安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈里通有交变电流,交变电流在“门”内产生交变磁场,金属物品通过“门”时能产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是()A.这个安检门也能检查出毒品携带者B.这个安检门只能检查出金属物品携带者C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流,也能检查出金属物品携带者D.这个安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流
2、的磁效应【解析】选B、D。这个安检门是利用涡流工作的,因而只能检查出金属物品携带者,A错,B对;若“门框”的线圈中通上恒定电流,只能产生恒定磁场,它不能使块状金属产生涡流,因而不能检查出金属物品携带者,C错;安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流的磁效应,D对。【补偿训练】 (2017金华高二检测)下列关于涡流的说法中正确的是()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.在硅钢中不能产生涡流【解析】选A。涡流本质上是感应电流,是自身构成回路,在穿过导体的磁通量变化时产生
3、的,所以A对B错,涡流不仅有热效应,同其他电流一样也有磁效应,C错,硅钢电阻率大,产生的涡流较大,但仍能产生涡流,D错。2.下列说法正确的是()A.把金属块放在变化的磁场中可产生涡流B.在匀强磁场中匀速运动的金属块会产生涡流C.涡流对生产和实验既有利又有害D.大块金属中无感应电动势产生,直接产生了涡流【解析】选A、C。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,A正确;在匀强磁场中匀速运动的金属块中磁通量没有发生变化不产生涡流,B错误;涡流既有有利的一面可以用来加热或冶炼金属,也有不利的一面如使某些元件发热,所以C正确;产生涡流的条件是在金属块中产生感应电流,即穿过金
4、属块的涡流是一种自成回路的感应电流,由闭合电路欧姆定律可知,有电流必有电动势,故D错误。3.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是()A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)要产生涡流,导体中的磁通量必须要发生变化。(2)只有在导体中才能产生涡流,绝缘体中不产生涡流。【解析】选C。通入恒定直流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,A、B错误;通入变化的电流,所产生的磁场发生变化,在空间产生感生电场,
5、小铁锅是导体,感生电场在导体内产生涡流,电能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁场在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温,C对,D错。4.如图所示,金属球(铜球)下端有通电的线圈,今把小球拉离平衡位置后释放,此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A.做等幅振动B.做阻尼振动C.振幅不断增大D.无法判定【解析】选B。小球在通电线圈磁场中运动,小球中产生涡流,故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动,做阻尼振动,故振幅越来越小,A、C、D错误,B正确。5.如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,磁场宽度大于球的直径。铜球在A点由静止释放,向右摆至最高点B,不考虑空气阻力,则下列说
6、法正确的是()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.铜球做等幅摆动【解题指南】电磁阻尼现象中要抓住两点:(1)金属能够自身形成闭合回路,形成涡流。(2)磁通量发生变化,有感应电流,阻碍相对运动。【解析】选B。铜球进入磁场和出磁场的过程中,都有涡流产生,阻碍铜球的摆动,从而有机械能转化为内能,A点高于B点,A、C错误,B正确;往复运动一段时间,由于铜球的一部分机械能转化为电能,其摆动幅度逐渐减小,当铜球完全进入磁场后,铜球最终将在磁场中做等幅摆动,D错误。【补偿训练】一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环,用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点,离O点下方处有一宽度为、垂
7、直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示。现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直,忽略空气阻力),摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场,则在达到稳定摆动的整个过程中,金属环产生的热量是()A.mgLB.mgC.mgD.mg(L+2r)【解析】选C。线圈在进入磁场和离开磁场时,磁通量发生变化,产生感应电流,机械能减少,最后线圈在磁场下面摆动,机械能守恒。在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热,在达到稳定摆动的整个过程中,金属环减少的机械能为mg,C正确。6.下列应用与涡流有关的是()A.高频感应冶炼炉B.探雷器和安检门C.收音机里的“磁性天线”D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电
8、流【解析】选A、B。高频感应冶炼炉,炉外线圈通入交变电流,炉内的金属中产生涡流,A项正确;探雷器和安检门都是利用涡流工作的,B项正确;收音机里的“磁性天线”利用的是互感现象,C项错误;闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流,不同于涡流,D项错误。7.如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是()A.2是磁铁,在1中产生涡流B.1是磁铁,在2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定【解析】选A、D。当指针摆动时,1随之转动,2是磁铁,那么在1中产生涡流,2对1的安培力将阻碍1的转动。总之,不管1向哪个方向转动,2对1的效果总起到阻碍作用,所以它能使
9、指针很快地稳定下来,故A、D项正确。【补偿训练】在水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,如图所示,现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙,使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各滑块在未接触磁铁前的运动情况是()A.都做匀速运动B.甲、乙做加速运动C.甲、乙做减速运动D.乙、丙做匀速运动【解析】选C。铜块、铝块向磁铁靠近时,穿过它们的磁通量发生变化,因此在其内部产生涡流,反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用,所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻碍而做减速运动,有机玻璃为非金属,不产生涡流现象。8.如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直
10、固定在相同高度。两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速度释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管描述可能正确的是()A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的【解析】选A、D。磁性小球穿过金属圆管过程中,将圆管看作由许多金属圆环组成,小球的磁场使每个圆环中产生感应电流,根据楞次定律,该电流阻碍磁性小球的下落,小球向下运动的加速度小于重力加速度;小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流,小球仍然做自由落体运动,穿过塑料、胶木圆管的时间比
11、穿过金属圆管的时间少。9.1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。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.圆盘内的涡电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【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)分析磁针的磁场分布情况。(2)把圆盘理解成“同心圆”和“辐条”模
12、型。【解析】选A、B。由于磁针位于圆盘的正上方,所以穿过圆盘的磁通量始终为零,故C错误;如果将圆盘看成由沿半径方向的“辐条”组成,则圆盘在转动过程中,“辐条”会切割磁感线产生感应电动势,在圆盘中产生涡电流,该涡电流产生的磁场导致磁针运动,故A、B正确;同时圆盘中的自由电子随圆盘一起转动形成电流,该电流对磁针没有作用力,D错误。二、非选择题10.如图所示,质量为m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8m,有一质量为M=200g的小磁铁(长度可忽略),以v0=10m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离x=3.6m,则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝
13、环后的运动看作平抛运动),求:(1)铝环向哪边偏斜?(2)若铝环在磁铁穿过后速度v=2m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g取10m/s2)【解析】(1)由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右偏斜(阻碍相对运动)。(2)由磁铁穿过铝环后飞行的水平距离可求出穿过后的速度v=m/s =9m/s由能量守恒可得:W电=M-Mv2-mv2=1.7J。答案:(1)向右偏斜(2)1.7J【总结提升】涡流现象中两种不同的能量转化方式(1)电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能。(2)电磁驱动中由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的
14、机械能而对外做功。11.(2017杭州高二检测)在质量为M=1kg的小车上竖直固定着一个质量m=0.2kg、高h=0.05m、总电阻R=100、n=100匝的矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同。现在线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,速度为v1=10m/s,随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图甲所示。已知小车(包括线圈)运动的速度v随车的位移x变化的v-x图象如图乙所示。求:(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d。(2)当小车的位移x=10cm时,线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a。(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量Q
15、。【解析】(1)由题图可知,从x=5cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,受安培力作用,小车做减速运动,速度v随位移x减小,当x=15cm时,线圈完全进入磁场,线圈中感应电流消失,小车做匀速运动,因此小车的水平长度l=10cm。当x=30cm时,线圈开始离开磁场,则d=30cm-5 cm=25 cm。(2)当x=10cm时,由图象可知,线圈右边切割磁感线的速度v2=8m/s,由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I=0.4A,此时线圈所受安培力F=nBIh=2N,小车的加速度a=1.67m/s2,方向水平向左。(3)由图象可知,线圈左边离开磁场时,小车的速度为v3=2m/s。线圈进入磁场和离开磁场时,克服安培力做功,线圈的动能减少,转化成电能,在线圈上产生电热。线圈电阻产生的热量Q=(M+m)-(M+m)=57.6J。答案:(1)10cm25cm(2)0.4A1.67m/s2,方向水平向左(3)57.6J关闭Word文档返回原板块
