2024-2025學(xué)年高中物理第4章電磁感應(yīng)7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動課時分層作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGE7-課時分層作業(yè)(六)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)高頻焊接原理示意圖，如圖所示，線圈通以高頻溝通電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接，要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大可采納()A．增大交變電流的電壓B．增大交變電流的頻率C．增大焊接縫的接觸電阻D．減小焊接縫的接觸電阻ABC[增大交變電流的電壓和交變電流的頻率均可使電流的變更率增大，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動勢和渦流均增大，焊接處的發(fā)熱功率增大，若增大焊接縫的接觸電阻，則焊接處的電壓、功率安排就越大，產(chǎn)生的熱量就會越大，故A、B、C正確，D錯誤．]2．如圖所示，金屬探測器是用來探測金屬的儀器，關(guān)于其工作原理，下列說法中正確的是()A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．只有有磁性的金屬才會被探測器探測到C．探測到金屬是因為金屬中產(chǎn)生了渦流D．探測到金屬是因為探測器中產(chǎn)生了渦流C[金屬探測器探測金屬時，探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生變更的磁場，被測金屬中產(chǎn)生了渦流，故選項A、D錯誤，C正確；全部的金屬都能在變更的磁場中產(chǎn)生渦流，選項B錯誤．]3．彈簧上端固定，下端掛一條形磁鐵，使磁鐵上下振動，磁鐵的振動幅度不變．若在振動過程中把線圈靠近磁鐵，如圖所示，視察磁鐵的振幅將會發(fā)覺()A．S閉合時振幅漸漸減小，S斷開時振幅不變B．S閉合時振幅漸漸增大，S斷開時振幅不變C．S閉合或斷開，振幅變更相同D．S閉合或斷開，振幅都不發(fā)生變更A[S斷開時，磁鐵振動穿過線圈的磁通量發(fā)生變更，但線圈中無感應(yīng)電流，振幅不變；S閉合時有感應(yīng)電流，有電能產(chǎn)生，磁鐵的機械能越來越少，振幅漸漸減小，A正確．]4．如圖所示，在光滑水平桌面上放一條形磁鐵，分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它們一個相同的初速度，讓其向磁鐵滾去，視察小球的運動狀況是()A．都做勻速運動B．甲、乙做加速運動C．甲做加速運動，乙做減速運動，丙做勻速運動D．甲做減速運動，乙做加速運動，丙做勻速運動C[鐵球?qū)⒓铀龠\動，其緣由是鐵球被磁化后與磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引的磁力；鋁球?qū)p速運動，其緣由是鋁球內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙其相對運動；木球?qū)蛩龠\動，其緣由是木球既不能被磁化，也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以磁鐵對木球不產(chǎn)生力的作用．]5．(多選)如圖所示，一光滑水平桌面的左半部分處于豎直向下的勻強磁場內(nèi)，當一電阻不計的環(huán)形導(dǎo)線圈在此水平桌面上向右以某一速度起先滑行時()A．若整個線圈在磁場內(nèi)，線圈肯定做勻速運動B．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做加速運動C．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做減速運動D．線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必定放熱ACD[整個線圈在磁場內(nèi)時，無感應(yīng)電流，故不受安培力，線圈做勻速運動，A正確；線圈滑出磁場過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到阻礙它運動的安培力，故線圈做減速運動，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B錯誤，C、D正確．]6．如圖所示，閉合導(dǎo)線圓環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動，起先時磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi)，若條形磁鐵突然繞OO′軸，N極向紙里，S極向紙外轉(zhuǎn)動，在此過程中，圓環(huán)將()A．產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動B．產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動C．產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動D．產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動A[磁鐵起先轉(zhuǎn)動時，環(huán)中穿過環(huán)向里的磁通量增加，依據(jù)楞次定律，環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流．磁鐵轉(zhuǎn)動時，為阻礙磁通量的變更，圓環(huán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動，所以選項A正確．]二、非選擇題(14分)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.在弧形軌道上高為h的地方，無初速度釋放一磁鐵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(shè)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)求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(yīng)電流，感應(yīng)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，磁鐵削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動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)向右運動(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)如圖所示，在水平通電直導(dǎo)線的正下方，有一半圓形光滑弧形軌道，一導(dǎo)體圓環(huán)自軌道右側(cè)的P點無初速度滑下，下列推斷正確的是()A．圓環(huán)中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生B．圓環(huán)能滑到軌道左側(cè)與P點等高處C．圓環(huán)最終停到軌道最低點D．圓環(huán)將會在軌道上恒久滑動下去AC[水平通電導(dǎo)線下方存在非勻強磁場，所以導(dǎo)體圓環(huán)在其中運動時，穿過圓環(huán)的磁通量不斷變更，環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，A正確；由于渦流的存在，機械能不斷損失最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以圓環(huán)既到達不了左側(cè)與P點等高處，也不會恒久運動下去．最終要停在軌道的最低點，C正確，B、D錯誤．]2．(多選)如圖所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生變更磁場B．只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C．探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦流D．探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流AD[探測器內(nèi)線圈通有變更電流產(chǎn)生變更磁場，若有金屬，則金屬中會產(chǎn)生渦流，渦流磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警．]3．(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了聞名的“圓盤試驗”．試驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用松軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．試驗中發(fā)覺，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變更D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動AB[當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，選項A正確；圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場對磁針施加磁場力作用，導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動，選項B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，選項C錯誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場，由安培定則可推斷出在中心方向豎直向下，其他位置關(guān)于中心對稱，此磁場不會導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動，選項D錯誤．]4．(多選)地球是一個巨大的磁體，具有金屬外殼的人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動，若不能忽視所經(jīng)之處地磁場的強弱差別，則()A．運行速率將越來越小B．運行周期將越來越小C．軌道半徑將越來越小D．向心加速度將越來越小BC[衛(wèi)星運動時，穿過衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變更，使衛(wèi)星中產(chǎn)生感應(yīng)電流，地磁場對衛(wèi)星產(chǎn)生電磁阻尼作用，速率減小，而做向心運動，軌道半徑越來越小，而軌道半徑一旦減小，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知速率將增大；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可得周期將減??；由an＝Geq\f(M,r2)，可得向心加速度將增大，B、C項正確．]5．如圖甲所示的是工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)，其原理是用電流線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變更，從而獲得構(gòu)件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息．如圖乙所示的是一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)試驗裝置，將一個套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立即跳起．關(guān)于對以上兩個運用實例理解正確的是()甲乙A．渦流探傷技術(shù)運用了互感原理，跳環(huán)試驗演示了自感現(xiàn)象B．能被探測的物件和試驗所用的套環(huán)必需是導(dǎo)電材料C．以上兩個案例中的線圈所連接電源都必需是變更的溝通電源D．以上兩個案例中的線圈所連接電源也可以都是穩(wěn)恒電源B[渦流探傷技術(shù)運用了互感原理，跳環(huán)試驗演示了互感現(xiàn)象，選項A錯誤；能被探測的物件和試驗所用的套環(huán)必需是導(dǎo)電材料，能使得在套環(huán)中形成感應(yīng)電流，選項B正確；以上兩個案例中渦流探傷技術(shù)的線圈所連接的必需是溝通電源，而跳環(huán)試驗演示所連接電源是直流電源，選項C、D錯誤．]6．如圖所示，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)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面．一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運動，上升到某一高度后又返回到原處，整個過程金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計．下列說法正確的是()A．金屬棒回到動身點的速度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．所用時間上升過程大于下落過程C[要留意該過程中的功能關(guān)系：因為電阻R上產(chǎn)生熱量，所以金屬棒回到動身點的速度v小于初速度v0，選項A錯誤；通過R的最大電流上升過程大于下落過程，選項B錯誤；電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程，選項C正確；所用時間上升過程小于下落過程，選項D錯誤．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r＝10cm、電阻R＝1Ω、質(zhì)量m＝1kg的金屬環(huán)，以速度v＝10m/s向一有界磁場滑去．勻強磁場方向垂直于紙面對里，B＝0.5T，從環(huán)剛進入磁場算起，到剛好有一半進入磁場時，圓環(huán)一共釋放了32J的熱量，求：(1)此時圓環(huán)中電流的瞬時功率；(2)此時圓環(huán)運動的加速度．[解析](1)設(shè)剛好有一半進入磁場時，圓環(huán)的速度為v′，由能量守恒得eq\f(1,2)mv2＝Q＋eq\f(1,2)