2020-2022北京高二(上)期末物理匯編：渦流、電磁阻尼和電磁驅動

2020-2022北京高二（上）期末物理匯編

渦流、電磁阻尼和電磁驅動一、單選題（2022?北京?人大附中高二期末）如圖所示，電磁爐是利用感應電流（渦流）的加熱原理工作的。下列關于電磁爐的說法，正確的是（ ）磁感線A.電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱B.電磁爐面板采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部C.電磁爐面板采用金屬材料，通過面板渦流發(fā)熱傳導到鍋里，再加熱鍋內(nèi)食品D.電磁爐的鍋具一般不用銅鍋，是因為銅鍋中不能形成渦流（2021?北京市第十二中學高二期末）關于渦流，下列說法中錯誤是（）A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B.家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的C.阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流（2021?北京市第十二中學高二期末）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為。，總電阻為4R（指拉直時兩端的電阻），磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2八電阻為R的導體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時，B點的線速度為V,則這時AB兩端的電壓大小為（ ）A.2Bav B.Bav CBav D.Bav3 6 3（2020?北京?人大附中高二期末）1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“阿拉果圓盤實驗”，實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示，實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后，下列說法正確的是（ ）A.因為穿過圓盤的磁通量不變，圓盤上沒有感應電流B.穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化從而產(chǎn)生沿圓盤邊緣的環(huán)形電流C.圓盤內(nèi)局部面積的磁通量變化產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生磁場導致磁針轉動D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成了環(huán)形電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動（2021?北京?楊鎮(zhèn)第一中學高二期末）如圖所示，將一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極間，鋁框可以繞豎直軸線。。'自由轉動.轉動磁鐵，會發(fā)現(xiàn)靜止的鋁框也會發(fā)生轉動.下列說法正確的是（ ）L.C鋁框是因為磁鐵吸引鋁質材料而轉動的D.鋁框是因為受到安培力而轉動的（2020?北京?高二期末）如圖所示，光滑水平地面上豎直放置兩根圓柱形鋁管，其粗細，長短均相同，其中管甲無縫，管乙有一條平行于軸線的細縫，兩枚略小于管內(nèi)徑的相同小磁鐵α、b，同時從兩管上端由靜止釋放，穿過鋁管后落到地面（忽略空氣阻力）。下列說法正確的是（）甲 乙a、b一定同時落地a、b下落過程中都是機械能守恒C.落地時，a比b的速度小D.落地時，a、b的速度相等二、多選題（2022?北京?101中學高二期末）某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應電動勢B.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應電動勢C.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用（2020?北京?人大附中高二期末）如圖所示，用導線環(huán)繞在一金屬塊上許多匝，當導線中通以交變電流時，金屬塊中的磁通量會不斷變化從而產(chǎn)生感應電流，這些電流的分布就像水中的漩渦一樣，我們把它叫做渦電流，簡稱渦流。渦流會消耗電能產(chǎn)生熱量，下列判斷正確的有（）0A?產(chǎn)生感應電動勢的非靜電力是渦旋電場給電荷的作用力B.如果想增大渦流發(fā)熱，可以僅增大金屬材料的電阻率C如果想增大渦流發(fā)熱，可以僅增加線圈的匝數(shù)D.如果想增大渦流發(fā)熱，在線圈電流強度不變的條件下，可以僅增大電流頻率三、填空題（2021?北京朝陽?高二期末）（1）某同學欲將如圖1所示的微安表改裝成量程為4V的電壓表。已知微安表的內(nèi)阻為300Q，需要（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）R=的電阻。（2）該同學用改裝后的電壓表測量某段電路兩端的電壓時，指針所指位置如圖2所示，則所測的電壓為 V。（3）微安表在運輸時需要用導體把正負兩個接線柱連在一起，請說明這樣做的理由。四、解答題（2021?北京朝陽?高二期末）現(xiàn)代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖甲所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室。圖乙為真空室的俯視圖，電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場在環(huán)形真空室內(nèi)感生出同心環(huán)狀的感生電場，電子在感生電場的作用下被加速，并在洛侖茲力的作用下做圓周運動。已知電子的質量為m、電荷量為e，做圓周運動的軌道半徑為R。某段時間內(nèi)，電磁體線圈產(chǎn)生的磁場方向向上，磁場分布如圖甲所示，穿過電子圓形軌道平面的磁通量隨時間變化的關系為①=①+kt0（k>0,且為已知量）。電子加速過程中忽略相對論效應。（1）若在電子軌道上放置一等大的金屬細圓環(huán)，求金屬圓環(huán)的感生電動勢￡咸；感（2）求電子運動軌道處感生電場的場強大小E；(3)求電子軌道處磁感應強度B隨時間的變化率率It。乙真空室俯視圖參考答案B【詳解】A.電磁爐不可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱，因為陶瓷鍋不能產(chǎn)生渦流，A錯誤；BC.為了讓面板不發(fā)熱，電磁爐面板采用陶瓷材料；鐵鍋產(chǎn)生渦流，發(fā)熱部分為鐵鍋底部和側壁，直接加熱鍋內(nèi)食品，B正確C錯誤；D,電磁爐的鍋具一般不用銅鍋，是因為鐵磁性材料的磁化性質加強了渦流的效果，銅鍋能產(chǎn)生但是效果不明顯，D錯誤。故選BoB【詳解】A.真空冶煉爐是利用渦流產(chǎn)熱來熔化金屬的，A正確.B.要想產(chǎn)生渦流，必須是變化的磁場，因為變化的磁場才能產(chǎn)生電場，產(chǎn)生渦流，B錯誤.C.根據(jù)楞次定律可知，阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動，C正確.D.渦流會造成能量的損失，所以變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，為了減小渦流造成的能量損失，D正確.A【詳解】圖示位置時感應電動勢為一一一y一E=B-2a?=Bav2此時導體棒AB相當于電源，則電源內(nèi)阻Rr=2而1 1 1 = 1 R 2R2R外得外電路電阻為R=R

外AB兩端的電壓大小TT RL2八U=—外—E=—BavR+r3外故選AoC【詳解】A.穿過圓盤的磁通量不變，但是圓盤局部面積的磁通量發(fā)生變化，所以在圓盤上有不同的感應電流，從而產(chǎn)生渦流，所以A錯誤；B.穿過整個圓盤的磁通量沒有發(fā)生了變化，所以沿圓盤邊緣沒有產(chǎn)生環(huán)形電流，所以B錯誤；C.圓盤內(nèi)局部面積的磁通量變化產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生磁場導致磁針轉動，所以C正確；D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成了環(huán)形電流而產(chǎn)生的磁場，由安培定則可判斷出磁場的方向在中心方向豎直向下，其它位置關于中心對稱，則此電流產(chǎn)生的磁場不會導致磁針轉動，所以D錯誤；故選C。D【詳解】AB、根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，則導致鋁框與磁鐵轉動方向相同，但快慢不一，故AB錯誤；CD、轉動磁鐵時，導致鋁框的磁通量增加，從而產(chǎn)生感應電流，出現(xiàn)安培力，導致鋁框轉動，所以鋁框是因為受到安培力而轉動的，故C錯誤，D正確；故選D.C【詳解】AB.管甲無縫，管乙有一條平行于軸線的細縫，所以下落過程中α受到安培阻力，而b不受安培阻力，所以小磁鐵b在管乙中下落的速度要大于α在甲管中的下落速度，故α、b一定不會同時落地，由于a球克服安培力做功，所以機械能不守恒，故AB錯誤；CD.由于小磁鐵b只受重力，小磁鐵a受重力還受安培阻力，由小磁鐵b的加速度較大，所以落地時，a比b的速度小，故C正確，D錯誤。故選C。ABD【詳解】AB.未接導線時或者接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈都切割磁感線，都會產(chǎn)生感應電動勢，選項AB正確；C.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈沒有感應電流，從而不受安培力的作用，選項C錯誤；D.接上導線后，根據(jù)楞次定律，表內(nèi)線圈受到安培力產(chǎn)生阻尼作用，而使得表針晃動減弱，選項D正確。故選ABD。ACD【詳解】A.產(chǎn)生感應電動勢的非靜電力是渦旋電場給電荷的作用力，A正確；B.根據(jù)P=Er可知，如果想增大渦流發(fā)熱，可以僅減小金屬材料的電阻率，從而減小電阻，B錯誤；C.根據(jù)P=Er可知，如果想增大渦流發(fā)熱，可以僅增加線圈的匝數(shù)，從而增加感應電動勢，C正確；D.在線圈電流強度不變的條件下，僅增大電流頻率，則產(chǎn)生的感應電動勢會變大，從而可增大渦流發(fā)熱，D正確。故選ACD。串聯(lián)1.97χ104 1.70V利用電磁阻尼原理，目的是保護電表指針，防止指針打壞【詳解】(1)[1]把微安表改裝成電壓表,需要串聯(lián)一個分壓電阻，故選填“串聯(lián)”。[2]已知微安表的滿偏電流為I=200A=2x10-4Ag分壓電阻的阻值為U 4R=--R= —300=1.97X104Ig2X10-4g(2)[3]圖2的讀數(shù)為I=85A=8.5X10TA所測電壓為U=I(R+R)=8,5X10-5X2x104V=1.70Vg(3)[4]微安表在運輸過程中由于振動會使指針不停的擺動，可能導致指針損壞，若將正負接線柱接在一起，就相當于把電表的線圈電路組成閉合回路，當指針擺動時，產(chǎn)生感應電流，進而就有安培力作用，安培力會阻礙指針的