高中物理 第1章 电磁感应 第3节 电磁感应定律的应用自我小测（含解析）鲁科版选修

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求电磁感应定律的应用夯基达标1.下列应用哪些与涡流有关( )A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用电度表D.闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流2.如下图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB.若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h3.高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的，如下图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是( )A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用红外线C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.利用交变电流的交变磁场中所激发的电磁波4.弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁.将磁铁托到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(下图)，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况.5.如下图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则小球( )A.整个过程匀速B.进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C.整个过程都做匀减速运动D.穿出时的速度一定小于初速度6.如下图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管.将它们竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下列关于两管的描述可能正确的是( )A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的能力提升7.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如下图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )A.甲环先停 B.乙环先停C.两环同时停下 D.无法判断两环停止的先后8.如下图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平.铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则( )A.a1a2=g B.a3a1g C.a1=a3a2 D.a3a1a29.如下图所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99 的电阻相连接，置于竖直向上的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 ，磁感应强度以100 T/s的变化率均匀减小.在这一过程中通过电阻R的电流为多大？10.为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速.假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=5105T，水流是南北流向.如下图所示，将两个电极竖直插入此处的海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向，若两电极相距L=10 m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U=2 mV，则海水的流速大小为多大？11.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边界2L的正方形范围内，一电阻为R，边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场，如下图所示，从ab刚开始进入磁场开始计时，(1)画出穿过线框的磁通量随时间的变化图象；(2)画出线框匀速通过磁场时所受外力图象.拓展探究 12.我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同.有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅；下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉. 如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图.炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到加热物体的作用从而煮食. 电磁炉的特点是电磁炉的效率比一般的炉子都高， 热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁火力强劲，安全可靠. 因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用.对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用.适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等.(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：a._；b. _;c. _.(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_.(3)在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？参考答案1答案：ABC2解析：若为匀强磁场，则磁通量不发生变化，若为非匀强磁场，则磁通量发生变化，产生环流，消耗机械能，产生热能.答案：BD3答案：C4解答：当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来.5解析：铝球进入和穿出磁场时穿过铝球的磁通量发生变化，产生涡流，产生热量，动能减少，故选D项.答案：D6解析：当磁性小球落入由金属材料制成的竖直管中时，在金属管壁中产生电磁感应，由此产生的涡流使机械能转化为内能，若落入非金属材料制成的竖直管中时，不产生涡流，没有机械能转化为电能，这样在下落相同高度时，落入金属制成的竖直管的小球速度小于落入非金属制成的竖直管中的小球速度，故A、D两项正确.答案：AD7解析：甲、乙两环在磁场中转动时，甲环磁通量始终为零，不发生变化，无感应电流产生，而乙环的磁通量发生变化产生感应电流，阻碍乙环转动，故乙环先停.答案：B8解析：铜环下落过程中经位置1附近时，穿过铜环的磷通量发生变化，铜环中产生感应电流，根据楞次定律，铜环会受到向上的安培力作用，阻碍铜环下落，所以a1g.经位置2附近时，由于螺线管中部的磁场是匀强磁场，穿过铜环的磁通量不变，铜环中无感应电流，铜环不受安培力作用，只受一个重力，所以a2=g.经位置3附近时，穿过铜环的磁通量也发生变化，也产生感应电流，同理，根据楞次定律，铜环也受到向上安培力作用，阻碍铜环下落，所以a3g.但由于铜环下落过程中的速度逐渐增大，即v3v2v1，因此在位置1和3附近使环中发生同样大小的磁通量变化所需的时间间隔t1t3，可见在位置3附近，穿过铜环的磁通量变化率大，环中产生的感应电动势和感应电流大，因位置1和3处于两端对称的两个位置，环中感应电流在位置3受的安培力大，即电磁阻尼大，所以有a3a1，应选A、B、D三项.答案：ABD9解析：由法拉第电磁感应定律得，线圈中产生的感应电动势=5020104100V=10V据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流A=0.1A.答案：0.1A10解析：根据法拉第电磁感应定律得U=BLv 即2103 V=510510 V所以v=4 m/s答案：4 m/s11解析：线圈穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段；在磁场中运动阶段；离开磁场阶段.(1)由=BS，而S=Lx=Lvt，所以=BLvt，其图象如图甲所示.(2)由右手定则或楞次定律判断出线圈abcd中感应电流方向，再由左手定则判断不论线圈是进或出磁场，安培力方向均水平向左，由于匀速运动，故外力F=F安=，且向右，当线圈完全进入磁场时，线框中无电流，故外力F=F安=0，图象如图乙所示.答案：(1)甲(2)乙12解答：(1)a.电流的磁效应(电生磁)b.电磁感应现象(磁生电)c.电流的热效应(焦耳定律)(2)不产生电磁感应现