2024-2025学年高中物理第4章电磁感应7涡流电磁阻尼和电磁驱动课时分层作业含解析新人教版选修3-2

PAGE7-课时分层作业(六)涡流、电磁阻尼和电磁驱动(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频沟通电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采纳()A．增大交变电流的电压B．增大交变电流的频率C．增大焊接缝的接触电阻D．减小焊接缝的接触电阻ABC[增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变更率增大，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感应电动势和涡流均增大，焊接处的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、功率安排就越大，产生的热量就会越大，故A、B、C正确，D错误．]2．如图所示，金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是()A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B．只有有磁性的金属才会被探测器探测到C．探测到金属是因为金属中产生了涡流D．探测到金属是因为探测器中产生了涡流C[金属探测器探测金属时，探测器内的探测线圈会产生变更的磁场，被测金属中产生了涡流，故选项A、D错误，C正确；全部的金属都能在变更的磁场中产生涡流，选项B错误．]3．弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，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，如图所示，视察磁铁的振幅将会发觉()A．S闭合时振幅渐渐减小，S断开时振幅不变B．S闭合时振幅渐渐增大，S断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变更相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变更A[S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变更，但线圈中无感应电流，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，振幅渐渐减小，A正确．]4．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，视察小球的运动状况是()A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动C[铁球将加速运动，其缘由是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其缘由是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其缘由是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．]5．(多选)如图所示，一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度起先滑行时()A．若整个线圈在磁场内，线圈肯定做匀速运动B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热ACD[整个线圈在磁场内时，无感应电流，故不受安培力，线圈做匀速运动，A正确；线圈滑出磁场过程中，产生感应电流，受到阻碍它运动的安培力，故线圈做减速运动，机械能转化为内能，B错误，C、D正确．]6．如图所示，闭合导线圆环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，起先时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里，S极向纸外转动，在此过程中，圆环将()A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动A[磁铁起先转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，依据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流．磁铁转动时，为阻碍磁通量的变更，圆环与磁铁同向转动，所以选项A正确．]二、非选择题(14分)7．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速度释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)求全过程中整个电路所消耗的电能．[解析](1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．(2)全过程中，磁铁削减的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，故mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋E电即E电＝mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B).[答案](1)向右运动(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)如图所示，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，下列推断正确的是()A．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．圆环将会在轨道上恒久滑动下去AC[水平通电导线下方存在非匀强磁场，所以导体圆环在其中运动时，穿过圆环的磁通量不断变更，环中产生感应电流，A正确；由于涡流的存在，机械能不断损失最终转化为内能，所以圆环既到达不了左侧与P点等高处，也不会恒久运动下去．最终要停在轨道的最低点，C正确，B、D错误．]2．(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()A．探测器内的探测线圈会产生变更磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流AD[探测器内线圈通有变更电流产生变更磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警．]3．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了闻名的“圆盘试验”．试验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用松软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．试验中发觉，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变更D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动AB[当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流，选项A正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用，导致磁针转动，选项B正确；由于圆盘中心正上方悬挂小磁针，在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变，选项C错误；圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场，由安培定则可推断出在中心方向竖直向下，其他位置关于中心对称，此磁场不会导致磁针转动，选项D错误．]4．(多选)地球是一个巨大的磁体，具有金属外壳的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，若不能忽视所经之处地磁场的强弱差别，则()A．运行速率将越来越小B．运行周期将越来越小C．轨道半径将越来越小D．向心加速度将越来越小BC[卫星运动时，穿过卫星的磁通量发生变更，使卫星中产生感应电流，地磁场对卫星产生电磁阻尼作用，速率减小，而做向心运动，轨道半径越来越小，而轨道半径一旦减小，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知速率将增大；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可得周期将减小；由an＝Geq\f(M,r2)，可得向心加速度将增大，B、C项正确．]5．如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术，其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变更，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环试验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立即跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的是()甲乙A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环试验演示了自感现象B．能被探测的物件和试验所用的套环必需是导电材料C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必需是变更的沟通电源D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源B[涡流探伤技术运用了互感原理，跳环试验演示了互感现象，选项A错误；能被探测的物件和试验所用的套环必需是导电材料，能使得在套环中形成感应电流，选项B正确；以上两个案例中涡流探伤技术的线圈所连接的必需是沟通电源，而跳环试验演示所连接电源是直流电源，选项C、D错误．]6．如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻R相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面．一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计．下列说法正确的是()A．金属棒回到动身点的速度v大于初速度v0B．通过R的最大电流上升过程小于下落过程C．电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程D．所用时间上升过程大于下落过程C[要留意该过程中的功能关系：因为电阻R上产生热量，所以金属棒回到动身点的速度v小于初速度v0，选项A错误；通过R的最大电流上升过程大于下落过程，选项B错误；电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程，选项C正确；所用时间上升过程小于下落过程，选项D错误．]二、非选择题(14分)7．如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10cm、电阻R＝1Ω、质量m＝1kg的金属环，以速度v＝10m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面对里，B＝0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32J的热量，求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度．[解析](1)设刚好有一半进入磁场时，圆环的速度为v′，由能量守恒得eq\f(1,2)mv2＝Q＋eq\f(1,2)