2023版新教材高中物理第2章电磁感应微点7电磁阻尼与电磁驱动的理解课时作业新人教版选择性必修第二册

微点7电磁阻尼与电磁驱动的理解1．[2023·陕西高二期末]水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘．圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态．当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是()A．小磁针不动B．小磁针逆时针方向转动C．小磁针顺时针方向转动D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流2．[2023·全国高二课时练习]如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动．则下列说法正确的是()A．木框的转速总比易拉罐的大B．易拉罐与木框的转动方向相反C．易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动D．两个磁铁必须异名磁极相对3．[2023·全国高二课时练习]下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是()A．图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属C．图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理4．如图1所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图2所示，若在其正下方固定一铜块(不与磁铁接触)，则摆动迅速停止．关于该实验，以下分析与结论正确的是()A．如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象B．用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象C．在图2情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少D．在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力5．[2023·浙江1月]如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO′，接入电阻R构成回路．导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度θ由静止释放，导体杆开始下摆．当R＝R0时，导体杆振动图像如图乙所示．若横纵坐标皆采用图乙标度，则当R＝2R0时，导体杆振动图像是()6．电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命．多国科学家都致力于此项研究．据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场．在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性式转速表就是利用了电磁驱动原理．如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是()A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的7．在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能将车的动能转化为电能，启动时再将电能转化为动能，从而实现节能减排．图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下()A．如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈B．如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈C．如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行D．如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行8．如图所示为实验室所用的某种灵敏天平，安装在天平臂一端(图中的右端)的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间，该装置有利于振动的天平臂迅速平静下来，现因物体放置在秤上引起天平臂的摆动带动金属片上下运动，则以下说法正确的是()A．当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量没有发生变化，因此金属片中没有感应电流B．当金属片上下运动时，金属片中会产生逆时针方向的涡流C．当金属片向上运动时，金属片受到向下的磁场力D．由于金属片在上下运动，受到的磁场力总是阻碍金属片的运动，使其机械能转化为内能，导致物体质量测量值偏小9．[2023·全国高二课时练习]如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图．与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力．下列说法正确的是()A．制动过程中，导体不会产生热量B．制动力的大小与导体运动的速度有关C．线圈一定是通交流电D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力10．[2023·全国高二课时练习](多选)如图，右端为N极的磁铁置于光滑水平桌面上并与轻质弹簧相连，弹簧一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心．用力将磁铁向右拉到某一位置后释放，磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动过程，以下说法正确的是()A．磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生吸引力B．线圈中的电流方向发生变化C．灯泡的亮暗不会发生变化D．磁铁振动的幅度逐渐减小[答题区]题号12345答案题号678910答案11.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具，如图(a)所示．它的驱动系统可简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形金属框，电阻为R的金属框置于xOy平面内，MN长为l平行于y轴，NP宽为d平行于x轴，如图(b)所示．轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按波长为λ的正弦规律分布，如图(c)所示．整个磁场以一定的速率沿Ox方向匀速平移，忽略一切阻力，列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶．(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理．(2)为使列车获得最大驱动力，MN、PQ边应处于磁场中的什么位置？微点7电磁阻尼与电磁驱动的理解1．答案：B解析：铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流(涡流)，此电流产生的磁场导致磁针逆时针方向转动，构成电磁驱动．故选B.2．答案：A解析：根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确；B、C错误；两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转动起来，D错误．故选A.3．答案：C解析：由电磁驱动原理，图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，A错误；图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；图丙中，当人对着话筒讲话时线圈会做受迫振动，线圈在磁场中运动，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，C正确；图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D错误．4．答案：C解析：此实验的原理是：当磁铁在铜块正上方摆动时，在铜块中产生涡流，涡流的磁场阻碍磁铁的运动．如果将磁铁的磁极调换，重复实验仍能观察到电磁阻尼现象，选项A错误；用闭合的铜制线圈替代铜块，仍能在线圈中产生感应电流，从而对磁铁的运动产生阻碍作用，则重复实验仍能观察到电磁阻尼现象，选项B错误；在图2情况中，磁铁下摆和上摆过程中，铜块均会产生涡流，从而消耗机械能，则磁铁和锯条组成的系统机械能均减少，选项C正确；在摆动过程中，铜块对磁铁有阻碍作用，同时铜块也要受磁铁的作用力，选项D错误．5．答案：B解析：导体杆摆动时切割磁感线，产生感应电流，受安培力，安培力起阻力作用，故导体杆的振动为阻尼振动．由垂直于磁感线方向的速度大小相同时电阻变大→电流变小→安培力(阻力)变小可知，当R从R0变为2R0时，导体杆振幅的衰减速度变慢，B正确，A、C、D错误．6．答案：B解析：当永久磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁体的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，使指针转动，由于弹簧游丝的力的作用，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确；该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁体转动，要减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁体转动方向与铝盘转动方向相同，C错误；永久磁体固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，D错误．故选B.7．答案：D解析：图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，选项A、B错误；图丙中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，选项C错误；图丁中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，选项D正确；故选D.8．答案：C解析：当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量发生变化，因此金属片中产生感应电流，A错误；当金属片上下运动时，金属片中会产生方向变化的涡流，涡流的方向与金属片的运动方向有关，B错误；当金属片向上运动时，根据“来拒去留”原则，金属片受到向下的磁场力，C正确；当天平静止时，磁场力消失，不会导致物体质量测量值偏小，D错误．9．答案：B解析：电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；导体运动的速度越大磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，B正确；电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，C错误；如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，D错误．10．答案：BD解析：根据楞次定律，感应电流的效果总要阻碍引起感应电流的原因，可知，磁铁接近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流激发的磁场对磁铁必定产生排斥力，以阻碍磁通量的增大，A错误；由分析可知，穿过线圈的磁场的方向向右，当磁铁靠近时，磁通量增大，感应电流激发出的磁场方向向左，根据安培定则，从右往左看，感应电流沿顺时针方向，当磁铁远离时，磁通量减小，感应电流激发出的磁场方向向右，根据安培定则，从右往左看，感应电流沿逆时针方向，B正确；磁铁穿过线圈来回振动，速度大小在不停变化，即磁通量的变化率也在变化，感应电动势大小发生改变，感应电流大小也发生改变，灯泡的亮暗会发生变化，C错误；磁铁在运动过程中，线圈中产生感应电流，灯泡产生焦耳热，弹性势能一定减小，即磁铁振动的幅度逐渐减小，D正确．11．答案：(1)见解析(2)NM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且