廣西專(zhuān)版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所,下列關(guān)于金屬探測(cè)器的說(shuō)法正確的是()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(guò)程中金屬探測(cè)器必需與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)答案C解析金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬,不能探測(cè)細(xì)小的砂石顆粒,選項(xiàng)A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,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器本身會(huì)產(chǎn)生變更的磁場(chǎng),不用必需與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖所示,在蹄形磁鐵的兩極間有一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)(不計(jì)各種摩擦),現(xiàn)讓銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。下面對(duì)視察到的現(xiàn)象描述及說(shuō)明正確的是()A.銅盤(pán)中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒(méi)有感應(yīng)電流,銅盤(pán)將始終轉(zhuǎn)動(dòng)下去B.銅盤(pán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒(méi)有感應(yīng)電流,銅盤(pán)將始終轉(zhuǎn)動(dòng)下去C.銅盤(pán)中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流,銅盤(pán)將很快停下D.銅盤(pán)中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流,銅盤(pán)將越轉(zhuǎn)越快答案C解析銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律知,盤(pán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),也產(chǎn)生感應(yīng)電流,并且受到阻尼作用,機(jī)械能很快轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦耳熱,銅盤(pán)將很快停下,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。3.高頻感應(yīng)爐是用來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的,右圖為冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖,爐內(nèi)放入被冶煉的金屬,線圈通入高頻交變電流,這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化,這種冶煉方法速度快,溫度易限制,并能避開(kāi)有害雜質(zhì)混入被冶煉金屬中,因此適于冶煉特種金屬。該爐的加熱原理是()A.利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B.利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)C.利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D.給線圈通電的同時(shí),給爐內(nèi)金屬也通了電答案C解析高頻感應(yīng)爐的原理:給線圈通以高頻交變電流后,線圈產(chǎn)生高頻變更的磁場(chǎng),磁場(chǎng)穿過(guò)金屬,在金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流,由于電流的熱效應(yīng),可使金屬熔化。故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,一個(gè)半圓形鋁框處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By=B0y+c,y為該點(diǎn)到地面的距離,c為常數(shù),B0為肯定值。鋁框平面與磁場(chǎng)垂直,直徑A.直徑ab受安培力方向與框的運(yùn)動(dòng)方向相同,為動(dòng)力B.半圓弧ab受安培力方向與框的運(yùn)動(dòng)方向相反,為阻力C.鋁框下落的加速度大小肯定小于重力加速度gD.鋁框下落加速度大小可能等于g答案C解析鋁框由靜止釋放下落的過(guò)程中,由楞次定律得鋁框有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?由左手定則得直徑ab受安培力方向?yàn)樨Q直向上,與框的運(yùn)動(dòng)方向相反,為阻力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在半圓弧ab上等高且左右對(duì)稱(chēng)的位置分別取一段電流元,由對(duì)稱(chēng)性和力的平行四邊形定則得,這兩段電流元所受安培力的合力豎直向下,所以半圓弧ab受的安培力豎直向下,與框的運(yùn)動(dòng)方向相同,為動(dòng)力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由于離地面距離大,所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度小,半圓弧ab受的安培力沒(méi)有直徑ab受的安培力大,所以整個(gè)鋁框所受合力豎直向上,即鋁框下落的加速度大小肯定小于重力加速度g,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。5.關(guān)于感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較,下列說(shuō)法正確的是 ()A.感生電動(dòng)勢(shì)是由于變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生了感生電場(chǎng),感生電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷產(chǎn)生作用而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)B.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體棒一起運(yùn)動(dòng)而受到洛倫茲力的作用產(chǎn)生定向移動(dòng),使導(dǎo)體棒兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)C.在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中,洛倫茲力對(duì)自由電荷做功D.感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)都是由于磁通量的變更引起的答案ABD解析由感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原理可知,選項(xiàng)A、B正確。在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中,某一方向上的洛倫茲力對(duì)自由電荷做正功,另一方向上的洛倫茲力對(duì)自由電荷做負(fù)功,整體上,洛倫茲力不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),都是由于磁通量的變更引起的,選項(xiàng)D正確。6.安檢門(mén)是一個(gè)用于平安檢查的“門(mén)”,“門(mén)框”內(nèi)有線圈,線圈里通有交變電流,交變電流在“門(mén)”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng),金屬物品通過(guò)“門(mén)”時(shí)能產(chǎn)生渦流,渦流的磁場(chǎng)又反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流,從而引起報(bào)警。以下關(guān)于這個(gè)安檢門(mén)的說(shuō)法正確的是()A.這個(gè)安檢門(mén)也能檢查出毒品B.這個(gè)安檢門(mén)只能檢查出金屬物品C.假如這個(gè)“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,也能檢查出金屬物品D.這個(gè)安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng)答案BD解析這個(gè)安檢門(mén)是利用渦流工作的,因而只能檢查出金屬物品,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。若“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng),它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流,因而不能檢查出金屬物品,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng),選項(xiàng)D正確。二、非選擇題7.如圖所示,一狹長(zhǎng)的銅片能繞O點(diǎn)在紙平面內(nèi)搖擺,有界的磁場(chǎng)其方向垂直紙面對(duì)里,銅片在搖擺時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用,很快就停止搖擺。假如在銅片上開(kāi)幾個(gè)長(zhǎng)縫,銅片可以在磁場(chǎng)中搖擺較多的次數(shù)后才停止搖擺,這是為什么?答案沒(méi)有開(kāi)長(zhǎng)縫的銅片在磁場(chǎng)中搖擺時(shí),銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流,渦流在磁場(chǎng)中所受的安培力總是阻礙銅片的搖擺,因此銅片很快就停止搖擺。假如在銅片上開(kāi)有多條長(zhǎng)縫,就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上,較大地減弱了渦流,阻力隨之減小,所以銅片可以搖擺多次后才停止搖擺。實(shí)力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~6題為多選題)1.高考運(yùn)用的金屬探測(cè)器,是在全國(guó)高考考生入場(chǎng)前統(tǒng)一運(yùn)用的合法預(yù)防考生作弊的協(xié)助檢測(cè)設(shè)施。其結(jié)構(gòu)原理圖可簡(jiǎn)化為下圖。探測(cè)器運(yùn)用的是電磁感應(yīng)的原理,放射線圈(外環(huán))產(chǎn)生垂直于線圈平面大小和方向交替變更的磁場(chǎng),內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈,用來(lái)收集被查金屬目標(biāo)發(fā)出的磁場(chǎng)(接收線圈能完全屏蔽放射線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng))。隨著磁場(chǎng)方向的反復(fù)變更,它會(huì)與任何金屬物發(fā)生作用,導(dǎo)致金屬物自身也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場(chǎng),來(lái)自金屬物的磁場(chǎng)進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后,檢測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲?，F(xiàn)已知某一時(shí)刻放射線圈放射一向下的磁場(chǎng),則下列說(shuō)法正確的是 ()A.假如放射線圈放射的向下的磁場(chǎng)增加,則金屬物中產(chǎn)生的渦流從俯視看沿順時(shí)針?lè)较駼.假如放射線圈放射的向下的磁場(chǎng)增加,則金屬物中渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也增加C.金屬物發(fā)出的磁場(chǎng)穿過(guò)接收線圈時(shí),接收線圈中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微弱的電流,探測(cè)器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一信號(hào)電流做出報(bào)警的D.金屬物發(fā)出的磁場(chǎng)穿過(guò)接收線圈時(shí),假如接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流從俯視看沿逆時(shí)針?lè)较?則金屬物發(fā)出的穿過(guò)接收線圈的磁場(chǎng)方向向上答案C解析當(dāng)放射線圈放射的向下磁場(chǎng)增加,依據(jù)楞次定律,則感應(yīng)磁場(chǎng)向上,依據(jù)右手螺旋定則,感應(yīng)電流方向從俯視看沿逆時(shí)針?lè)较?故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。假如放射線圈放射的向下磁場(chǎng)增加,則金屬物中產(chǎn)生渦流,但不能確定渦流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)接收線圈中產(chǎn)生一個(gè)微弱的電流,探測(cè)器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一信號(hào)電流發(fā)出報(bào)警聲,故選項(xiàng)C正確。假如接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流從俯視看沿逆時(shí)針?lè)较?則金屬物發(fā)出的穿過(guò)接收線圈的磁場(chǎng)可能方向向上、大小減弱,也可能方向向下、大小增加,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.下圖為高頻電磁爐的工作示意圖,它是采納電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的,它利用變更的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生變更的磁場(chǎng),當(dāng)變更的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生多數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速升溫,然后再加熱鍋內(nèi)食物。電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所汲取,不會(huì)泄漏,對(duì)人體健康無(wú)危害。關(guān)于電磁爐,以下說(shuō)法正確的是()A.電磁爐是利用變更的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B.電磁爐是利用變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底快速升溫,進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變更的磁場(chǎng)使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生熱量來(lái)對(duì)食物加熱的答案B解析電磁爐的工作原理是利用變更的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生變更的磁場(chǎng),變更的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部產(chǎn)生多數(shù)小渦流,使鍋體溫度上升后加熱食物,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B正確。使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)食物加熱是微波爐的加熱原理,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3.隨著科技的不斷發(fā)展,無(wú)線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。下圖給出了某品牌的無(wú)線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式無(wú)線充電的原理圖。關(guān)于無(wú)線充電,下列說(shuō)法正確的是()A.無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無(wú)線充電底座,全部手機(jī)都可以進(jìn)行無(wú)線充電答案C解析無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。充電底座接直流電源時(shí),無(wú)線充電設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng),不能夠正常運(yùn)用,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電磁感應(yīng)現(xiàn)象不會(huì)變更電流的頻率,接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同,選項(xiàng)C正確。被充電手機(jī)內(nèi)部,應(yīng)當(dāng)有一類(lèi)似金屬線圈的部件,與手機(jī)電池相連,當(dāng)有交變磁場(chǎng)時(shí),則出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因此一般手機(jī)不能夠利用無(wú)線充電設(shè)備進(jìn)行充電,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通溝通電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的有()A.增加線圈的匝數(shù)B.提高溝通電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯答案AB解析依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt知,增加線圈的匝數(shù)n,提高溝通電源的頻率即縮短溝通電源的周期(相當(dāng)于減小5.如圖所示,在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi),有始終徑略小于圓環(huán)口徑的帶正電的小球,正以速率v0沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變更磁場(chǎng),設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的電荷量不變,那么()A.小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大B.小球受到的磁場(chǎng)力不斷增大C.小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng),過(guò)一段時(shí)間后,沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)D.磁場(chǎng)力對(duì)小球始終不做功答案CD解析因?yàn)椴ＡA環(huán)所在處有勻稱(chēng)變更的磁場(chǎng),在四周產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場(chǎng),對(duì)帶正電的小球做功,由楞次定律可推斷感生電場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?在電場(chǎng)力作用下,小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng),后沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受環(huán)的彈力FN和磁場(chǎng)力F,而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,由于小球速度大小的變更、方向的變更以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變更,彈力FN和磁場(chǎng)力F不肯定始終在增大,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。磁場(chǎng)力始終與圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向垂直,所以磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功,選項(xiàng)D正確。6.渦流檢測(cè)是工業(yè)上無(wú)損檢測(cè)的方法之一。如圖所示,線圈中通以肯定頻率的正弦交變電流,靠近待測(cè)工件時(shí),工件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,同時(shí)線圈中的電流受渦流影響也會(huì)發(fā)生變更。下列說(shuō)法正確的是()A.渦流的磁場(chǎng)總是要阻礙穿過(guò)工件磁通量的變更B.渦流的頻率等于通入線圈的交變電流的頻率C.通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變更的作用力D.待測(cè)工件可以是塑料或橡膠制品答案ABC解析渦流是感應(yīng)電流,渦流的磁場(chǎng)總是阻礙穿過(guò)工件的磁通量的變更,而且渦流的頻率與線圈中交變電流的頻率相等,選項(xiàng)A、B正確。因待測(cè)工件中的渦流與通電線圈中的電流具有相同頻率,因此二者間必有周期性的作用力,選項(xiàng)C正確。渦流只能在金屬制品中產(chǎn)生,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題7.如圖所示,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(wú)初速