高中物理教科版2第一章電磁感應(yīng) 學業(yè)分層測評6渦流(選學)

學業(yè)分層測評(六)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是()A．把金屬塊放在勻強磁場中B．讓金屬塊在勻強磁場中勻速運動C．讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D．把金屬塊放在變化的磁場中【解析】渦流就是整個金屬塊中產(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錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，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】D2．下列應(yīng)用中哪些與渦流無關(guān)()【導學號：31310060】A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)D．閉合線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生的電流【解析】真空冶煉爐的爐外圍通入反復變化的電流，則爐內(nèi)的金屬中會產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動時，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，D正確．【答案】D3．(多選)電磁爐是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流，使鍋體發(fā)熱從而加熱食物的．下列相關(guān)的說法中正確的是()A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B．恒定磁場越強，電磁爐的加熱效果越好C．鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D．提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果【解析】電磁爐中通入的交流電產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場在鍋體中產(chǎn)生渦流，磁場的頻率越高，產(chǎn)生的渦流越大，產(chǎn)生的熱功率越大，則C、D選項正確．【答案】CD4．甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO′旋轉(zhuǎn)，當給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動后，由于阻力，經(jīng)相同的時間后便停止；若將環(huán)置于磁感應(yīng)強度B大小相同的勻強磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，如圖1-7-6所示，當甲、乙兩環(huán)同時以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動后，則下列判斷正確的是()【導學號：31310061】甲乙圖1-7-6A．甲環(huán)先停B．乙環(huán)先停C．兩環(huán)同時停下D．無法判斷兩環(huán)停止的先后【解析】甲不產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙產(chǎn)生感應(yīng)電流，機械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故先停下來．故B正確．【答案】B5．(多選)磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是()A．防止渦流而設(shè)計的 B．利用渦流而設(shè)計的C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動的作用【解析】線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生渦流，渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，所以這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用，故B、C正確．【答案】BC6．(多選)機場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品，安檢門中接有線圈，線圈中通以交變電流．關(guān)于其工作原理，以下說法正確的是()【導學號：31310062】A．人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．人體在線圈交變電流產(chǎn)生的磁場中運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流C．線圈產(chǎn)生的交變磁場會在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流D．金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】一般金屬物品不一定能被磁化，且地磁場很弱，即使金屬被磁化磁性也很弱，作為導體的人體電阻很大，且一般不會與金屬物品構(gòu)成回路，故A、B錯誤；安檢門利用渦流探測金屬物品的工作原理是：線圈中交變電流產(chǎn)生交變磁場，使金屬物品中產(chǎn)生渦流，故C正確；該渦流產(chǎn)生的磁場又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而線圈中交變電流的變化可以被檢測，故D正確．【答案】CD7．(多選)如圖1-7-7所示，半圓形曲面處于磁場中，光滑金屬球從高h的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)金屬球初速度為零，曲面光滑，則()圖1-7-7A．若是勻強磁場，球滾上的高度小于hB．若是勻強磁場，球滾上的高度等于hC．若是非勻強磁場，球滾上的高度等于hD．若是非勻強磁場，球滾上的高度小于h【解析】若是勻強磁場，則穿過球的磁通量不發(fā)生變化，球中無渦流，機械能沒有損失，故球滾上的高度等于h，選項A錯，B對；若是非勻強磁場，則穿過球的磁通量發(fā)生變化，球中有渦流產(chǎn)生，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故球滾上的最高高度小于h，選項C錯，D對．【答案】BD8．(多選)如圖1-7-8所示，一塊長方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的鋁球以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動，則()圖1-7-8A．鋁球的滾動速度將越來越小B．鋁球?qū)⒈３謩蛩贊L動C．鋁球的運動將逐漸偏離中線D．鋁球的運動速率會改變，但運動方向?qū)⒉粫l(fā)生改變【解析】鋁球中產(chǎn)生渦流，球的能量要損失．由于沿磁鐵中線運動，因此感應(yīng)電流所受安培力不會使球運動方向發(fā)生偏離，故A、D正確．【答案】AD[能力提升]9.如圖1-7-9所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強磁場，則從球開始進入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，小球()圖1-7-9A．整個過程做勻速運動B．進入磁場過程中做減速運動，穿出過程中做加速運動C．整個過程都做勻減速運動D．穿出時的速度一定小于初速度【解析】小球的運動主要有兩個階段．一是球進入磁場的過程，由于穿過小球的磁通量增加，在球內(nèi)垂直于磁場的平面上產(chǎn)生渦流，有電能產(chǎn)生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以產(chǎn)生的電能只能是由球的機械能轉(zhuǎn)化而來，由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，其速度減??；二是穿出磁場的過程，同理可得速度進一步減小，故D正確．【答案】D10．某磁場的磁感線如圖1-7-10所示，有銅盤自圖示A位置落至B位置，在下落過程中，自上向下看，銅盤中的渦流方向是()圖1-7-10【導學號：31310063】A．始終順時針B．始終逆時針C．先逆時針再順時針D．先順時針再逆時針【解析】把銅盤從A至B的全過程分成兩個階段處理：第一階段是銅盤從A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此過程中穿過銅盤磁通量的磁場方向向上且不斷增大，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向(自上向下看)是順時針的；第二階段是銅盤從具有最大磁通量位置O落到B位置，此過程中穿過銅盤磁通量的磁場方向向上且不斷減小，且由楞次定律判得感應(yīng)電流方向(自上向下看)是逆時針的．【答案】D11．(2023·廣東高考)如圖1-7-11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1-7-11A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁塊下落過程中，在銅管P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁塊受到向上的磁場力，不做自由落體運動，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落體運動，故選項A錯誤；根據(jù)功能關(guān)系知，在P中下落時，小磁塊機械能減少，在Q中下落時，小磁塊機械能守恒，故選項B錯誤；在P中加速度較小，在P中下落時間較長，選項C正確；由于在P中下落時要克服磁場力做功，機械能有損失，故知，落至底部時在P中的速度比在Q中的小，選項D錯誤．【答案】C12．(多選)(2023·江蘇高考)如圖1-7-12所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()圖1-7-12【導學號：31310064】A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯【解析】當電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢．瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會導致磁性減弱．所以選項A、B正確，選項C、D錯誤．【答案】AB13．(2023·常州高二檢測)光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖1-7-13所示，拋物線下半部分處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(圖中虛線所示)，一個金屬塊從拋物線上y＝b(b＞a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是()圖1-7-13A．mgb \f(1,2)mv2＋mgbC．mg(b－a) \f(1,2)mv2＋mg(b－a)【解析】金屬塊在進出磁場過程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱能，機械能要減少，上升的最大高度不斷降低，最后剛好滑不出磁場后，就做往復運動永不停止，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒，整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于機械能的損失，即：Q＝ΔE＝eq\f(1,2)mv2＋mg(b－a)，故D正確．【答案】D14．彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵．將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來．如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖1-7-14所示)，磁鐵就會很快地停下來，解釋這個現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況．圖1-7-14【導學號：31310065】【解析】當磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就使磁鐵振動時除了空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，彈簧振子的機械能損失較快，因而會很快停下來．【答案】見解析15．如圖1-7-15所示是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交流電的線圈，B是自行車零件，a是待焊接口，焊接時接口兩端接觸在一起，當A中通有交變電流時，B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來．圖1-7-15(1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？(2