高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng) 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)6

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(六)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(2023·秦皇島高二檢測(cè))下列關(guān)于渦流的說法中正確的是()A．渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的B．渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流C．渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)D．在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流【解析】渦流本質(zhì)上是感應(yīng)電流，是自身構(gòu)成回路，在穿過導(dǎo)體的磁通量變化時(shí)產(chǎn)生的，所以A正確，B錯(cuò)誤；渦流不僅有熱效應(yīng)，同其他電流一樣也有磁效應(yīng)，C錯(cuò)誤；硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但仍能產(chǎn)生渦流，D錯(cuò)誤．【答案】A2．(多選)(2023·全國(guó)卷Ⅰ)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖4-7-10所示．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后．下列說法正確的是()圖4-7-10A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．在圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向，會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】AB3．(多選)下列應(yīng)用哪些與渦流有關(guān)()A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電表D．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生的電流【解析】真空冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，使?fàn)t內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中會(huì)有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】ABC4．下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是()A．把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B．讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C．讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D．把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中【解析】渦流就是整個(gè)金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化．而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯(cuò)誤；把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，所以D正確．【答案】D5．(多選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因?yàn)?)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530048】A．增大渦流，提高變壓器的效率B．減小渦流，提高變壓器的效率C．增大鐵芯的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量D．增大鐵芯的電阻，以減小發(fā)熱量【解析】磁場(chǎng)變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，因而渦流也就越強(qiáng)．渦流能使導(dǎo)體發(fā)熱．變壓器的鐵芯是相互絕緣的薄片疊加而成，從而增加鐵芯的電阻率，以降低渦流強(qiáng)度，從而減少能量損耗，提高變壓器的效率．【答案】BD6．電磁爐熱效率高達(dá)90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強(qiáng)勁，安全可靠．如圖4-7-11所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()圖4-7-11A．當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差D．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用【解析】電磁爐就是采用渦流感應(yīng)加熱原理，其內(nèi)部通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流，使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，用來加熱和烹飪食物，從而達(dá)到煮食的目的，故A錯(cuò)誤，B正確；電磁爐工作時(shí)需要在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導(dǎo)體，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯(cuò)誤；由于線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用，D錯(cuò)誤．【答案】B7．金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所，關(guān)于金屬探測(cè)器的論述正確的是()A．金屬探測(cè)器可用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分蠦．金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí)，探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流C．金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流D．探測(cè)過程中金屬探測(cè)器與被測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測(cè)效果相同【解析】金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬，不能用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分校还蔄錯(cuò)誤；金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流；故B錯(cuò)誤，C正確；探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．【答案】C8．(2023·大綱全國(guó)卷)很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長(zhǎng)的豎直圓筒．一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊．讓條形磁鐵從靜止開始下落．條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)速率()A．均勻增大B．先增大，后減小C．逐漸增大，趨于不變D．先增大，再減小，最后不變【解析】利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象分析解答．開始時(shí)，條形磁鐵以加速度g豎直下落，則穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙條形磁鐵的下落．開始時(shí)的感應(yīng)電流比較小，條形磁鐵向下做加速運(yùn)動(dòng)，且隨下落速度增大，其加速度變小．當(dāng)條形磁鐵的速度達(dá)到一定值后，相應(yīng)銅環(huán)對(duì)條形磁鐵的作用力趨近于條形磁鐵的重力．故條形磁鐵先加速運(yùn)動(dòng)，但加速度變小，最后的速度趨近于某個(gè)定值．選項(xiàng)C正確．【答案】C[能力提升]9．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖4-7-12所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)．一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()圖4-7-12【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530049】A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2【解析】金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生渦流，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成焦耳熱，所能達(dá)到的最高位置越來越低，當(dāng)最高位置y＝a時(shí)，由于金屬塊中的磁通量不再發(fā)生變化，金屬塊中不再產(chǎn)生渦流，機(jī)械能也不再損失，金屬塊會(huì)在磁場(chǎng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過程中減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即Q＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2，所以D項(xiàng)正確．【答案】D10．(2023·廣東高考)如圖4-7-13所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()圖4-7-13A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B．在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒C．在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D．落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁塊在銅管中下落時(shí)，由于電磁阻尼作用，不做自由落體運(yùn)動(dòng)，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此在P中下落得慢，用時(shí)長(zhǎng)，到達(dá)底端速度小，C項(xiàng)正確，A、B、D錯(cuò)誤．【答案】C11．(多選)(2023·梅州高二檢測(cè))位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖4-7-14所示，在此過程中()圖4-7-14A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C．小車向右做加速運(yùn)動(dòng)D．小車先加速后減速【解析】磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的拓展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)．同理，磁鐵穿出時(shí)，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B是正確的．而對(duì)于小車上螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個(gè)安培力使小車向右一直做加速運(yùn)動(dòng)，C對(duì)．【答案】BC12．如圖4-7-15所示，在豎直平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo)軌，上端與電阻R相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面．一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng)，上升到某一高度后又返回到原處，整個(gè)過程金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)．下列說法正確的是()圖4-7-15A．金屬棒回到出發(fā)點(diǎn)的速度v大于初速度v0B．通過R的最大電流上升過程小于下落過程C．電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程D．所用時(shí)間上升過程大于下落過程【解析】要注意該過程中的功能關(guān)系：因?yàn)殡娮鑂上產(chǎn)生熱量，所以金屬棒回到出發(fā)點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；通過R的最大電流上升過程大于下落過程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程，選項(xiàng)C正確；所用時(shí)間上升過程小于下落過程，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】C13．如圖4-7-16所示，光滑弧形軌道和一足夠長(zhǎng)的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長(zhǎng)的金屬桿，桿上掛有一光滑螺線管A.在弧形軌道上高為h的地方，無初速度釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn))，B下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB.圖4-7-16(1)螺線管A將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2)全過程中整個(gè)電路所消耗的電能．【解析】(1)磁鐵B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)作用，使得螺線管A向右運(yùn)動(dòng)．(2)全過程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺線管中的電能，故mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋E電即E電＝mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B).【答案】(1)向右運(yùn)動(dòng)(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)14．(2023·合肥一中高二檢測(cè))如圖4-7-17所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)以10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看做平拋運(yùn)動(dòng))圖4-7-17【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530050】(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿