學(xué)年高中學(xué)習(xí)物理第四章節(jié)電磁感應(yīng)渦流電磁阻尼電磁驅(qū)動總結(jié)練習(xí)新人教版選修

7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每題6分，共60分)1．出名物理學(xué)家弗曼曾設(shè)計過一個實驗，以下列圖。在一塊絕緣板的中部安裝一個線圈，線圈接有電源，板的周圍有好多帶負(fù)電的小球，整個裝置支撐起來，忽略各處的摩擦，當(dāng)電源接通的剎時，以下關(guān)于圓盤的說法中正確的選項是()A．圓盤將逆時針轉(zhuǎn)動B．圓盤將順時針轉(zhuǎn)動C．圓盤不會轉(zhuǎn)動D．無法確定圓盤可否會動答案A解析線圈接通電源剎時，產(chǎn)生向上的磁場，向上增大的磁場產(chǎn)生順時針方向的感生電場，由于小球帶負(fù)電，負(fù)電荷碰到的電場力與電場方向相反，則有逆時針方向的電場力，故圓盤將沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。A正確。2.(多項選擇)以下列圖是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的表示圖，以下說法中正確的選項是()A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生變化的磁場B．只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C．探測到地下的金屬物是由于探頭中產(chǎn)生了渦流D．探測到地下的金屬物是由于金屬物中產(chǎn)生了渦流答案AD解析探測器內(nèi)線圈通有變化電流產(chǎn)生變化磁場，若有金屬，則金屬中會產(chǎn)生渦流，渦流磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。A、D正確。3．以下列圖，使一個銅環(huán)繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動，且假設(shè)摩擦等阻力不計，轉(zhuǎn)動是勻速的?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則()A．銅盤轉(zhuǎn)動將變慢B．銅盤轉(zhuǎn)動將變快C．銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動D．銅盤的轉(zhuǎn)動速度可否變化，要依照磁鐵的上下兩端的極性來決定答案A解析當(dāng)一個蹄形磁鐵移近銅盤時，銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生感覺電流，由楞次定律可知感覺電流受的安培力阻攔其相對運動，因此銅盤的轉(zhuǎn)動將變慢。A正確。4．以下列圖，蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都能夠繞OO′軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)磁鐵按圖示方向繞OO′軸轉(zhuǎn)動，線圈的運動情況是()A．俯視，線圈順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D．線圈靜止不動答案C解析依照楞次定律可知，為了阻攔磁通量的變化，線圈的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)該與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向一致，但是線圈的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)速，故C項正確。5．(多項選擇)機(jī)場、車站和重要活動場所的安檢門都安裝有金屬探測器，其探測金屬物的原理簡化為：探測器中有一個通有交變電流的線圈，當(dāng)線圈周圍有金屬物時，金屬物中會產(chǎn)生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使探測器報警。設(shè)線圈中交變電流的大小為I、頻率為f，要提高探測器的矯捷度，可采用的措施是()A．增大IB．減小fC．增大fD．同時減小I和f答案AC解析增大線圈中交變電流I的大小和頻率f，可使金屬物中產(chǎn)生的渦流增大，從而提高探測器的矯捷度，選項A、C正確。6．以下列圖為一圓滑軌道，其中MN部分為一段對稱的圓弧，兩側(cè)的直導(dǎo)軌與圓弧相切，MN部分如同下列圖的勻強(qiáng)磁場，有一較小的金屬盤如圖放置在P點，將金屬盤由靜止自由釋放，經(jīng)好多次來回運動后，以下判斷正確的選項是()A．金屬盤還能夠上升到與P等高處B．金屬盤最后將靜止在最低點C．金屬盤上升的最大高度與MN等高D．金屬盤上升的最大高度素來在變小答案C解析金屬盤進(jìn)入和穿出磁場時，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生渦流，機(jī)械能減少，機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，因此金屬盤不能夠上升到與P等高處，故A錯誤。隨著最大高度不斷降低，最后金屬盤將在MN間做往來運動，磁通量不變，不產(chǎn)生渦流，機(jī)械能守恒，故B、D錯誤，C正確。7．以下列圖，圓滑水平絕緣面上有兩個金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直放置，環(huán)2水平放置，均處于平面中間切割線上，在平面中間切割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間切割線向右運動時，以下說法中正確的選項是()A．兩環(huán)都向右運動B．兩環(huán)都向左運動C．環(huán)1靜止，環(huán)2向右運動D．兩環(huán)都靜止答案C解析條形磁鐵向右運動時，環(huán)1中磁通量為零不變，無感覺電流，仍靜止。環(huán)2中磁通量變化，依照楞次定律，為阻攔磁通量的變化，感覺電流的收效使環(huán)2向右運動，故C項正確。8.在水平面上放置兩個完好相同的帶中心軸的金屬圓盤，它們互相用導(dǎo)線把中心軸和對方圓盤的邊緣相連接，組成電路以下列圖，一勻強(qiáng)磁場穿過兩圓盤垂直向外，若不計所有摩擦，當(dāng)a盤在外力作用下做逆時針轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)盤b()A．沿與a盤相同的方向轉(zhuǎn)動B．沿與a盤相反的方向轉(zhuǎn)動C．轉(zhuǎn)動的角速度可能大于a盤的角速度D．轉(zhuǎn)動的角速度可能等于a盤的角速度答案B解析以下列圖，金屬圓盤可看做由多根金屬輻條組成，a盤在外力作用下逆時針轉(zhuǎn)動時，圓盤切割磁感線，由右手定則判知，電動勢方向為由O1→A，在閉合電路中有方向為O1AO2BO1的感覺電流，而對b盤，由左手定則和能的轉(zhuǎn)變和守恒定律判知，b盤順時針轉(zhuǎn)動且其轉(zhuǎn)動的角速度必然小于a盤的角速度，選項B正確。9．(多項選擇)地球是一個巨大的磁體，擁有金屬外殼的人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動，若不能夠忽略所經(jīng)之處地磁場的強(qiáng)弱差別，則()A．運行速率將越來越小B．運行周期將越來越小C．軌道半徑將越來越小D．向心加速度將越來越小答案BC解析衛(wèi)星運動時，穿過衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變化，使衛(wèi)星中產(chǎn)生感覺電流，地磁場對衛(wèi)星產(chǎn)生電磁阻尼作用，衛(wèi)星速率減小而做向心運動，軌道半徑越來越小，而軌道半徑一旦減小，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可得速率將增大；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可得周期將減小；由an＝Geq\f(M,r2)，可得向心加速度將增大，B、C項正確。10．以下列圖，一個銅質(zhì)圓環(huán)，無初速度地自地址Ⅰ下落到地址Ⅱ，若圓環(huán)下落時其軸線與磁鐵懸線重合，圓環(huán)面向來水平。地址Ⅰ與地址Ⅱ的高度差為h，則運動時間()A．等于eq\r(\f(2h,g))B．大于eq\r(\f(2h,g))C．小于eq\r(\f(2h,g))D．無法判斷答案B解析依照楞次定律，當(dāng)圓環(huán)穿過磁鐵的過程中，圓環(huán)中產(chǎn)生感覺電動勢和感覺電流，會阻攔圓環(huán)相關(guān)于磁鐵的運動，因此圓環(huán)向下運動的加速度小于重力加速度g，因此圓環(huán)下落的時間變長，即t>eq\r(\f(2h,g))，故B正確，A、C、D錯誤。二、非選擇題(共2小題，40分)11．(20分)在現(xiàn)代家庭的廚房中，電磁爐(如圖甲)是家庭主婦特別喜歡的炊具，它擁有熱效率高、溫控正確、安全性好、干凈衛(wèi)生等特點。利用以下資料并結(jié)合已學(xué)習(xí)的電磁學(xué)知識解析、談?wù)撓嚓P(guān)問題。如圖乙所示是描述電磁爐工作原理的表示圖。電磁爐的內(nèi)部有一個金屬線圈，當(dāng)電流經(jīng)過線圈時，會產(chǎn)生磁場，這個磁場的大小和方向是隨電流不斷變化的，這個變化的磁場又會使放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生感覺電流，由于鍋底有電阻，因此感覺電流又會在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng)，這些熱能便能起到加熱物體的作用。由于電磁爐是由電磁感覺產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，因此不是所有的鍋或器具都適用。適合放在電磁爐上烹飪的器擁有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋；不適用的有陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等。綜合以上資料解析以下問題：(1)在電磁爐加熱食品的過程中涉及的物理原理有(回答三個即可)：①______________________________________________________________________；②______________________________________________________________________；③______________________________________________________________________。(2)電磁爐的鍋不能夠用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是____________________；電磁爐所用的鍋不能夠用鋁鍋、銅鍋的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐還能夠起到加熱作用嗎？為什么？答案見解析解析(1)①電流的磁效應(yīng)(或電生磁)；②電磁感覺現(xiàn)象(或磁生電)；③電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律)。(2)陶瓷和玻璃是絕緣體，不能夠產(chǎn)生電磁感覺現(xiàn)象；鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低。(3)能起到加熱作用，由于線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感覺電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用。12．(20分)如圖，素來導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的圓滑平行導(dǎo)軌上，并與之親密接觸；導(dǎo)體棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻(圖中未畫出)；導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感覺強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。開始時，給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌的初速度v0。在導(dǎo)體棒的運動速度由v0減小至v1的過程中，經(jīng)過控制負(fù)載電阻的阻值使導(dǎo)體棒中的電流強(qiáng)度I保持恒定。導(dǎo)體棒素來在磁場中運動。若不計導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感覺電動勢的平均值和負(fù)載電阻上耗資的平均功率。答案eq\f(1,2)Bl(v0＋v1)eq\f(1,2)BIl(v0＋v1)－I2r解析導(dǎo)體棒所受的安培力為：F＝BIl①依照題意可知，該力的大小不變，導(dǎo)體棒做勻減速直線運動，因此在導(dǎo)體棒的速度從v0減小到v1的過程中，平均速度為：eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)(v0＋v1)②