高中物理 第4章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后巩固练习 新人教版选修32.doc

7涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、单项选择题1磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，而不用塑料做骨架，是因为( c )a塑料材料的坚硬程度达不到要求b塑料是绝缘的，对线圈的绝缘产生不良影响c铝框是导体，在铝框和指针一块摆动过程中会产生涡流，使指针很快停止摆动d铝框的质量比塑料框的质量大解析：主要是为了依靠电磁阻尼快速稳定2如图477所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( b )图477a做等幅振动 b做阻尼振动c振幅不断增大 d无法判定解析：小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动做阻尼振动3如图478所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于o点，第一种情况是虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场第二种情若整个空间都有向外的匀强磁场，金属环的摆动情况是( b )图478a两种情况都经过相同的时间停下来 b第一种先停下来c第二种先停下来 d无法确定解析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，环内一定会有感应电流产生，根据楞次定律将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象当然也可以用能量守恒来解释：既然有电流产生，就一定有一部分机械能向电能转化，最后电流通过导体转化为内能若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，因此也就不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来4弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图479所示，观察磁铁的振幅将会发现( a )图479as闭合时振幅逐渐减小，s断开时振幅不变bs闭合时振幅逐渐增大，s断开时振幅不变cs闭合或断开，振幅变化相同ds闭合或断开，振幅都不发生变化解析：s断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中无感应电流，振幅不变；s闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减少，a正确二、双项选择题5变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了( bd )a增大涡流，提高变压器的效率b减小涡流，提高变压器的效率c增大涡流，减小铁芯的发热量d减小涡流，减小铁芯的发热量解析：选用硅钢并互相绝缘的硅钢片制成铁芯的目的是减小涡流，减小发热，提高效率6一根磁化的钢棒以速度v射入水平放置的固定的铜管内，v的方向沿管中心轴，不计棒的重力和空气阻力，则在入射过程中( ab )a铜管的内能增加 b钢棒的速率减小 c钢棒的速率不变 d钢棒的速率增大解析： 当磁化的钢棒射入铜管时，铜管中因磁通量增加而产生感应电流，铜管与钢棒间的磁场力会阻碍其相对运动，使钢棒的机械能向电能转化，进而使铜管的内能增加所以答案a、b正确7磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( bc )a为防止涡流而设计的 b为利用涡流而设计的c起电磁阻尼的作用 d起电磁驱动的作用解析：把线圈绕在铝框上，主要是当线圈通电后，铝框随线圈一起在安培力作用下运动，产生感应电流，就是涡流，涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，所以这样的目的是利用涡流起电磁阻尼的作用8如图4710所示，在水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右侧的p点无初速度滑下，下列判断正确的是( ac )图4710a圆环中将有感应电流产生b圆环能滑到轨道左侧与p点等高处c圆环最终停到轨道最低点d圆环将会在轨道上永远滑动下去解析：由于导线中的电流的磁场离导线越远越弱，所以圆环运动时圈内磁通量发生变化，有感应电流产生，机械能减少9如图4711所示，mn为固定的两根水平光滑金属导轨，处于竖直向上的匀强磁场中，ab与cd是两根与导轨接触良好的金属棒，要使闭合回路中有abdc方向的感生电流，则下列方法可能实现的是( bd )图4711a将ab向左同时cd向右运动b将ab向右同时cd向左运动c将ab向左同时cd也向左以相同的速度运动d将ab向右同时cd也向右以不同的速度运动解析：要使回路中产生abdc方向的感生电流，即产生向上的感应电流的磁场，根据楞次定律，原来向上的磁通量要减少，回路所围面积要减小，选项b、d有可能三、非选择题10如图4712所示，足够长的两根相距为l0.5 m的平行光滑导轨竖直放置，导轨电阻不计，磁感强度b0.8 t的匀强磁场方向垂直于导轨平面，两根质量均为m0.04 kg、电阻均为r0.5 的可动金属棒ab和cd都与导轨接触良好，导轨下端连接r1 的电阻金属棒ab用一根细线拉住，细线允许承受的最大拉力fm0.64 n今让cd棒从静止开始水平落下，直至细线被拉断，此过程中电阻r上产生的热量q0.2 j求：(1)此过程中ab棒和cd棒的发热量q1和q2.(2)细线被拉断瞬间，cd棒的速度图4712解：(1)cd棒可等效成电源，ab棒电阻与r并联，所以uabur，所以，得到 q12qr0.4 j因为rr，所以iriab因为icdiabir1.5iab所以cd棒产生的热量q2icd2rt(1.5iab)2rt2.25q10.9 j.(2)ab棒静止，有fmmgbiabl，解得绳断时，ab中的电流iab0.6 a此时icd1.5iab0.9 a又eicdr总0.75 v，求得cd的速度v1.875 m/s.11如图4713所示，一只横截面积为s0.10 m2，匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中，线圈的总电阻为r1.2 .该匀强磁场的磁感应强度b随时间t变化的规律如右图所示求：(1)从t0到t0.30 s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少？(2)这段时间内线圈中产生的电热q为多少？图4713解：(1)从t0到t0.20 s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：e1，电路中的电流为：i1，这段时间内通过的电量为q1i1t11 c；从t0.2 s到t0.30 s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：e2，电路中的电流为：i2，这段时间内通过的电量为q2i2t21 c；从t0到t0.30 s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q2 c.(2)从t0到t0.20 s时间内，电路中的电流为：i15 a，此时电路中产生的热量为q1irt16 j；从t0.2 s到t0.30 s时间内，电路中的电流为：i25 a，此时电路中产生的热量为q2irt212 j；q总q1q218 j.12如图4714所示，电动机牵引一根原来静止的、长为1 m、质量为0.1 kg的导体棒mn，其电阻r为1 ，导体棒架在处于磁感应强度b1 t，竖直放置的框架上，当导体棒上升h3.8 m时获得稳定的速度，导体产生的热量为2 j，电动机牵引棒时，电压表、电流表计数分别为7 v，1 a，电动机的内阻r1 ，不计框架电阻及一切摩擦；若电动机的输出功率不变，g取10 m/s2，求：(1)导体棒能达到的稳定速度为多少？(2)导体棒从静止达到稳定所需的时间为多少？图4714解：(1)电动机的输出功率为puviair6 wf安ilb当速度稳定时，由平衡条件得mg 解得v2 m/s .(2)由能量守恒定律ptqmghmv2解得t1 s.13如图4715所示，一边长为h的正方形线圈a，其电流i方向固定不变，用两条长度恒定为h的细绳静止悬挂于水平长直导线cd的正下方当导线cd中无电流时，两细绳中张力均为t，当通过cd的电流为i时，两细绳中张力均降为at(0a1)，而当cd上的电流为i时，细绳中张力恰好为零已知长直通电导线的磁场的磁感应强度b与到导线的距离r成反比(即bi，k为常数)由此可知，cd中的电流方向为( a )图4715a向左 b向右c向左或向右 d无法确定解析：由于导线cd中的电流对线圈a的作用力方向向上，所以线圈a所在处的磁场方向向外，cd中的电流方向向左14(双选)如图4716所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( ad )图4716a电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快b电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快c工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小d工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大解析：电流变化的频率越高，磁通量变化越快，感应电动势越大，感应电流越大由焦耳定律可知，电阻越大，产生的热量越多15圆盘发电机的构造如图4717甲水平放置的金属圆盘在竖直向下的匀强磁场中绕与圆盘平面垂直且过圆盘中心o点的轴匀速转动，从a、b两端将有电压输出现将此发电机简化成如图乙所示的模型：固定的金属圆环水平放置，金属棒op绕圆环中心o以角速度匀速转动，金属棒的p端与圆环无摩擦紧密接触，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中已知圆环半径op20 cm，圆环总电阻为r10.4 ，金属棒的电阻r20.1 ，金属棒转动的角速度为500 rad/s，磁感应强度b1 t，外接负载电阻r0.3 .求： (1)金属棒op中产生的感应电动势的大小为多少？o、p两点哪点电势高？ (2)负载电阻上的最大功率与最小功率各为多少？图4717解：(1)金属棒op产生的感应电动势为：eblblbl2，代入数据得e10 v根据右手定则可判断感应电流的方向为po，所以o点电势高 (2)当p点与q点重合时，电路中的总电阻最小，