高中物理人教版選修3-2訓練第四章7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動

第四章DISIZHANG電磁感應7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后篇鞏固提升基礎鞏固1.(多選)下列應用與渦流有關的是()A.家用電磁爐B.家用微波爐C.真空冶煉爐D.探雷器解析家用電磁爐和真空冶煉爐利用渦流的熱效應工作,探雷器利用渦流的磁效應工作,而微波爐利用高頻電磁波工作。答案ACD2.(多選)如圖所示,磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是()A.防止渦流而設計的 B.利用渦流而設計的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,并切割磁感線產(chǎn)生感應電流,也就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來。這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用。答案BC3.(多選)位于光滑水平面上的小車上放置一螺線管,一個比螺線管長但比螺線管細的條形磁鐵沿著螺線管的軸線以初速度v水平穿過,如圖所示,在此過程中()A.磁鐵做勻速直線運動 B.磁鐵做減速運動C.小車向右做加速運動 D.小車先加速后減速解析磁鐵水平穿入螺線管時,管中將產(chǎn)生感應電流,由楞次定律知該電流產(chǎn)生的磁場的作用力阻礙磁鐵的運動。同理,磁鐵穿出時該電流產(chǎn)生的磁場的作用力也阻礙磁鐵的運動,故整個過程中,磁鐵做減速運動,B項對。而對于小車上的螺線管來說,在此過程中,螺線管受到的安培力都是水平向右,這個安培力使小車向右運動,且一直做加速運動,C項對。答案BC4.在水平放置的光滑絕緣導軌上,沿導軌固定一個條形磁鐵,如圖所示。現(xiàn)有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙,使它們從導軌上的A點以某一初速度向磁鐵滑去。各滑塊在向磁鐵運動的過程中()A.都做勻速運動 B.甲、乙做加速運動C.甲、乙做減速運動 D.乙、丙做勻速運動解析甲、乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流,受電磁阻尼作用,做減速運動,丙則不會產(chǎn)生渦流,做勻速運動。答案C5.(多選)如圖所示,abcd是一小金屬塊,用一根絕緣細桿掛在固定點O,使金屬塊在直線OO'兩邊來回擺動,O的正下方有一水平方向的勻強磁場區(qū)域,磁感線方向跟紙面垂直,若摩擦和空氣阻力均不計,則()A.金屬塊進入或離開磁場區(qū)域時,都會產(chǎn)生感應電流B.金屬塊完全進入磁場區(qū)域后,金屬塊中無感應電流C.金屬塊開始擺動后,擺角會越來越小,擺角小到某一值后將不再減小D.金屬塊擺動過程中,機械能會完全轉(zhuǎn)化為金屬塊中產(chǎn)生的電能解析在小金屬塊進入或離開磁場時有感應電流產(chǎn)生,完全進入磁場后無感應電流,故可知小金屬塊最終將做一個等幅擺動。答案ABC6.磁電式電流表在運輸時往往用短路片把正負接線柱短接,想一想,這樣做有什么道理?解析這是因為短路片將電流表正負接線柱短接后與線圈組成閉合電路,由于指針和線圈是固定在一起的,所以指針擺動時會帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動,從而在線圈中產(chǎn)生感應電流,而感應電流會產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的效果,從而有效減輕了指針的擺動。答案見解析能力提升1.如圖所示,條形磁鐵從高h處自由下落,中途穿過一個固定的空心線圈。開關S斷開,條形磁鐵至落地用時t1,落地時速度為v1;S閉合,條形磁鐵至落地用時t2,落地時速度為v2,則它們的大小關系正確的是()A.t1>t2,v1>v2B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2D.t1<t2,v1>v2解析開關S斷開時,線圈中無感應電流,對條形磁鐵無阻礙作用,條形磁鐵自由下落,故a=g;當開關S閉合時,線圈中有感應電流,對條形磁鐵有阻礙作用,故a<g,所以t1<t2,v1>v2,選項D正確。答案D2.如圖所示,矩形線圈放置在水平薄木板上,有兩塊相同的蹄形磁鐵,四個磁極之間的距離兩兩相等,當兩塊蹄形磁鐵勻速向右運動時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到木板的摩擦力方向是()A.先向左,后向右B.先向左,后向右,再向左C.一直向右D.一直向左解析當兩蹄形磁鐵靠近線圈時,線圈要阻礙其靠近,線圈有向右移動的趨勢,受到木板的摩擦力方向向左,當蹄形磁鐵遠離線圈時,線圈要阻礙其遠離,線圈仍有向右移動的趨勢,受到木板的摩擦力方向仍是向左的,選項D正確。答案D3.如圖所示,光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,環(huán)2水平放置,均處于中間分割線上,在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵,當磁鐵沿中間分割線向右運動時,下列說法正確的是()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)都靜止解析條形磁鐵向右運動時,環(huán)1中磁通量保持為零不變,無感應電流,仍靜止;環(huán)2中磁通量變化,根據(jù)楞次定律,為阻礙磁通量的變化,感應電流的效果使環(huán)2向右運動。答案C4.(多選)如圖所示,有一鋁質(zhì)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()A.整個過程勻速B.進入磁場過程中做減速運動,穿出過程做加速運動C.進入和穿出磁場的過程均做減速運動D.穿出時的速度一定小于初速度解析小球在進入和穿出磁場時,有渦流產(chǎn)生,受阻力作用,做減速運動;完全處于磁場中時做勻速運動,C、D正確。答案CD5.如圖所示,蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動。當磁鐵按圖示方向繞OO'軸動時,線圈的運動情況是()A.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,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.線圈靜止不動解析當磁鐵轉(zhuǎn)動時,由楞次定律知,線圈中有感應電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的變化,即線圈將與磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相同,以阻礙磁通量的變化。但轉(zhuǎn)速一定小于磁鐵的轉(zhuǎn)速,如果兩者轉(zhuǎn)速相同,則線圈與磁鐵處于相對靜止,線圈不切割磁感線,無感應電流產(chǎn)生。答案C6.人造衛(wèi)星繞地球運行時,軌道各處地磁場的強弱并不相同,因此,金屬外殼的人造地球衛(wèi)星運行時,外殼中總有微弱的感應電流。試分析這一現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情況,它對衛(wèi)星的運動可能產(chǎn)生怎樣的影響?解析當穿過人造衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變化時,外殼中會有渦流產(chǎn)生,這一電能的產(chǎn)生是由機械能轉(zhuǎn)化來的。它會導致衛(wèi)星機械能減少,會使軌道半徑減小,造成衛(wèi)星離地高度下降。答案見解析7.如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連,水平軌道上方有一足夠長的金屬桿,桿上掛有一光滑螺線管A。在弧形軌道上方高為h的地方,無初速釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點),B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動,設A、B的質(zhì)量分別為M、m,若最終A、B速度分別為vA、vB。(1)螺線管A將向哪個方向運動?(2)全過程中整個電路所消耗的電能。解析(1)磁鐵B向右運動時,螺線管中產(chǎn)生感應電流,感應電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動作用,使得螺線管A向右運動。(2)全過程中,磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動能和螺線管中的電能,所以mgh=12M即E電=mgh12M答案(1)向右(2)mgh12M8.如圖所示,質(zhì)量為m=100g的鋁環(huán),用細線懸掛起來,環(huán)中央距地面高度h=0.8m,有一質(zhì)量為M=200g的小磁鐵(長度可忽略),以v0=10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán),落地點距鋁環(huán)原位置的水平距離為s=3.6m,則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看作平拋運動):(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜?(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v'=2m/s,在