高二物理选修32同步检测47涡流 电磁阻尼和电磁驱动.docx
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高二物理选修32同步检测47涡流电磁阻尼和电磁驱动
第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
基础夯实
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．（2010·通州高二检测）下列说法正确的是（ ）
A．录音机在磁带上录制声音时，利用了电磁感应原理
B．自感现象和互感现象说明磁场具有能量
C．金属中的涡流会产生热量，生活中的电磁炉是利用这一原理而工作的
D．交流感应电动机是利用电磁驱动原理工作的
3．如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是（ ）
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
C．该装置的作用是使指针能够转动
D．该装置的作用是使指针能很快地稳定
4．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是（ ）
A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯
5.有两个完全相同的灵敏电流计按下图所示连接，若将左表的指针向左拨动时，右表指针将向________摆动．（填“左”或“右”）
6.电磁灶是应用电磁感应原理加热锅具的一种无明火特殊灶具，其原理是：
导电的金属铁磁材料锅能在高频交变磁场中产生感生涡流．但目前高频电磁灶的灶面只适用于平底锅具．有人将弧底锅改造成如图的平底结构，分析其能否正常工作．
7．（2011·济南高二检测）如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？
能力提升
1．（2011·临朐高二检测）如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（ ）
A．铁B．木
C．铝D．塑料
2．（2010·杭州模拟）一块铜片置于如图所示的磁场中，如果用力把铜片从磁场拉出或把它进一步推入，则在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力，下列叙述正确的是（ ）
A．拉出时是阻力 B．推入时是阻力
C．拉出时不受磁场力D．推入时不受磁场力
3．如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图乙所示中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力而可能上升（ ）
4．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如下图所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线（图中的虚线所示），一个小金属块从抛物线上y＝b（b>a）处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（ ）
A．mgb B.
mv2
C．mg（b－a）D．mg（b－a）＋
mv2
5.如图所示，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．竖直固定在相同高度，带相同磁性的两个小球同时从A、B管上端管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是（ ）
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管是用铁制成的
6．如图所示，质量为m＝100g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁（长度可忽略），以10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时（小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动）
（1）铝环向哪边偏斜？
（2）若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？
（g＝10m/s2）
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向一有界磁场滑动．匀强磁场方向垂直于纸面向里，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）此时圆环的加速度．
详解答案
1答案：
ABC
解析：
真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电表（转盘式）的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D错误．
2答案：
BCD
解析：
录音机在磁带上录制声音时，是利用了电流的磁效应，使磁带上的磁粉被磁化，A项错误．自感现象说明磁场能够储存能量，互感现象说明磁场能够携带能量，B项正确．电磁炉利用涡流工作，交流感应电动机利用电磁驱动原理工作，C、D项正确．
3答案：
AD
解析：
这是涡流的典型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来．
4答案：
C
解析：
通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．
5答案：
左
解析：
因两灵敏电流计的构造完全相同，故两表的线框的连接形式如图所示，当把左表的指针向左拨动，左表里线框产生的感应电流如图所示，而右表中线框中通电后在磁场中受到磁场力的作用而发生转动．由图所示可知线圈的转动方向与左边线框转动方向完全一致，左右两电表是结构相同的电表，所以右表指针将向左摆动．注：
对于中学阶段，学生所使用的电表均为磁电式的电表．相同的电表就是线圈与指针的连接方式及永磁铁的极性放置均相同，所以才能作出如图所示左右两线圈在磁场中的示意图，然后再根据左表线圈由于转动而产生感应电流，从而使右表线圈因有电流在磁场中受到磁场力的作用发生转动．
6答案：
这种改造既能使弧底锅能够稳定地放在灶面上，又因附加部分为金属材料，能在高频交变磁场中获得理想的涡流发热效果，所以改造后能正常工作．
7解析：
没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动多次后才停止摆动．
能力提升
1答案：
C
解析：
木球、塑料球在光滑水平面上将做匀速运动，B、D错误；铁球受磁铁的吸引在光滑水平面上将做加速运动，A错误；铝球受电磁阻尼作用在光滑水平面上将做减速运动，C正确．
2答案：
AB
解析：
将铜片从磁场拉出或推入，磁通量发生变化，在铜片上产生感应电流．根据楞次定律，感应电流受到的安培力应阻碍导体和磁场的相对运动，故A、B正确．
3答案：
A
解析：
由楞次定律：
环受到向上的磁场作用力的原因―→螺线管磁场的变化―→导线中电流的变化―→导线所围区域内磁场的变化．
线圈受到向上的磁场力，根据感应电流的效果是阻碍产生感应电流的原因这个楞次定律的深刻意义，可知螺线管产生的磁场在减弱，使穿过线圈的磁通量在减小，从而线圈在磁场力作用下欲往上运动，阻碍磁通量的减小，而螺线管的磁场在减弱，即其中的感应电流在减小，由此可知穿过导线所围区域内的磁场的磁感应强度B随时间的变化越来越慢，反映在图象上就是图线的斜率越来越小，故正确的选项是A.
4答案：
D
解析：
金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好飞不出磁场后，就往复运动永不停止，故由能量守恒可得Q＝ΔE＝
mv2＋mg（b－a）．
5答案：
AD
解析：
磁性小球通过金属圆管过程中，将圆管看做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短．
6答案：
（1）铝环向右偏
（2）1.7J
解析：
（1）由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜（阻碍相对运动）．
（2）由能量守恒可得：
由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v＝
m/s＝9m/s，
W电＝
Mv
－
Mv2－
mv′2＝1.7J.
7答案：
（1）0.36W
（2）6×10－4m/s2 向左
解析：
（1）由能量守恒mv2/2＝Q＋mv′2/2
而P＝E2/R＝（B·2r·v′）2/R
二式联立可得P＝0.36W
（2）a＝BIL/m＝B2（2r）2v′/mR＝6×10－2m/s2，向左．
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