高中物理 第4章第七节涡流电磁阻尼和电磁驱动知能优化训练 新人教版选修32.docx

1、高中物理 第4章第七节涡流电磁阻尼和电磁驱动知能优化训练 新人教版选修322019-2020年高中物理 第4章第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动知能优化训练 新人教版选修3-21(xx年哈师大附中高二检测)下列应用与涡流有关的是()A家用电磁炉 B家用微波炉C真空冶炼炉 D探雷器解析：选ACD.家用电磁炉、真空冶炼炉、探雷器都是利用涡流工作，而家用微波炉是利用微波直接作用于食物图4782高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图478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

2、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利用线圈中电流产生的磁场C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析：选C.高频感应炉的线圈通入高频交变电流时，产生变化的磁场，变化的磁场就能使金属中产生涡流，利用涡流的热效应加热进行冶炼故选项C正确A、B、D错误图4793.如图479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)()A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：选B.小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它

3、与线圈的相对运动，做阻尼振动图47104.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，如图4710所示，同学们看到的现象是()A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析：选B.右环闭合，在此过程中可产生感应电流，环受安培力作用，横杆转动，左环不闭合，无感应电流，无以上现象，选B.图47115如图4711所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则(

4、)A若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：选BD.若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错B对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的高度小于h，选项C错D对一、选择题图47121如图4712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、

5、小铁锅D变化的电流、玻璃杯解析：选C.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2变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了()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增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D增大铁芯中的电阻，以减少发热量解析：选BD.不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而

6、采取的措施图47133(xx年合肥高二检测)如图4713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塑料解析：选C.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正确图47144.某磁场磁感线如图4714所示，有铜圆板自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，圆板中的涡电流方向是()A始终顺时针B始终逆时针C先顺时针再逆时针D先逆时针再顺时针解析：选C.把圆板从A至B的全过程分成两个阶段处

7、理：第一阶段是圆板自A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此过程中穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断增大由楞次定律判断感应电流方向(自上向下看)是顺时针的；第二阶段是圆板从具有最大磁通量位置O落到B位置，此过程穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断减小，由楞次定律判得感应电流方向(自上向下看)是逆时针的图47155如图4715所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则下列说法中正确的是()A磁铁的振幅不变B磁铁做阻尼振动C线圈中产生方向不变的电流D线圈中产生方向变化的电流解析：选BD.尽管不知道条形磁铁的下端是N极还是S极，但是，在条形磁铁上下振动的过程中，周期性地靠近(或远

8、离)闭合线圈，使穿过闭合线圈的磁通量不断变化，从而产生感应电流根据楞次定律可知，闭合线圈产生感应电流的磁场必然阻碍条形磁铁的振动，使其机械能不断减小，从而做阻尼振动；同时由于条形磁铁在靠近线圈和远离线圈时，穿过闭合线圈的磁通量方向不变，但磁通量的增减情况刚好相反根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向不断地做周期性变化，即线圈中产生的感应电流是方向变化的电流图47166如图4716所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A先向左，后向右 B先向左、后向右、再向左C一直向右 D一

9、直向左解析：选D.当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，故受到的静摩擦力总是向左选项D正确，A、B、C错误图47177如图4717所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝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)，小球()A整个过程都做匀速运动B进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动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解析：选D.小球的运动主要研究两个阶段：一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平面上产

10、生涡流，有电能产生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可得速度进一步减小，故选项D正确图47188如图4718所示，条形磁铁从h高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是()At1t2，v1v2Bt1t2，v1v2Ct1t2，v1v2Dt1t2，v1v2解析：选D.开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，ag；当S闭合时，线圈中有感应电流阻碍磁铁下落，故a

11、g，所以t1t2，v1v2.9一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图4719所示现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是()图4719AmgL Bmg(r)Cmg(Lr) Dmg(L2r)解析：选C.线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg

12、(Lr)图472010. (xx年高考大纲全国卷)如图4720，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平线圈从水平面a开始下落已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd，则()AFdFcFb BFcFdFbFd DFcFbFd解析：选D.金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安培力，根据FIlB，EBlv，I可得：F，由此可知线圈所受到的磁场力大小与速度

13、大小成正比当线圈完全进入磁场时，没有安培力，故Fc 0；通过水平面b时，有v2ghab，则vb；通过水平面d时设线圈刚完全进入时的速度为vb，有vv2ghbd，则vd，而hbdhab，故vdvb，则FdFb，所以本题答案为D.二、非选择题图472111.如图4721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，杆上挂有一光滑螺旋管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旋管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)螺旋管A将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗

14、的电能解析：(1)磁铁B向右运动时，螺旋管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺旋管A向右运动(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺旋管中的电能，所以mghMvmvE电即E电mghMvmv.答案：(1)向右运动(2)mghMvmv图472212如图4722所示，在光滑的水平面上有一半径r10 cm、电阻R1 、质量m1 kg的金属环，以速度v10 m/s向一有界磁场滑去匀强磁场方向垂直于纸面向里，B0.5 T，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32 J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

15、半进入磁场时，圆环的速度为v，由能量守恒，得mv2Qmv2此时圆环切割磁感线的有效长度为2r，圆环的感应电动势EB2rv而圆环此时的瞬时功率P两式联立代入数据可得v6 m/s，P0.36 W(2)此时圆环在水平方向受向左的安培力FILB，圆环的加速度为a6102 m/s2，方向向左答案：(1)0.36 W(2)6102 m/s2向左2019-2020年高中物理 第4章第三节 楞次定律知能优化训练 新人教版选修3-21根据楞次定律可知，感应电流的磁场一定是()A阻碍引起感应电流的磁通量B与引起感应电流的磁场方向相反C阻碍引起感应电流的磁通量的变化D与引起感应电流的磁场方向相同解析：选C.根据楞次

16、定律，感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化，A错、C对；感应电流的磁场方向在磁通量增加时与原磁场反向，在磁通量减小时与原磁场同向，故B、D错图43112如图4311所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是()AC端一定是N极BD端一定是N极CC端的极性一定与磁铁B端的极性相同D因螺线管的绕法不明，故无法判断极性解析：选C.根据楞次定律的另一种表述：“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁AB的下降，为了阻碍该原因，感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间

17、产生相斥的作用，即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同，与螺线管的绕法无关但因为磁铁AB的N、S极性不明，所以螺线管CD的两端极性也不能明确，所以A、B、D错，C对图43123.如图4312所示，光滑U形金属框架放在水平面内，上面放置一导体棒，有匀强磁场B垂直框架所在平面，当B发生变化时，发现导体棒向右运动，下列判断正确的是()A棒中电流从baB棒中电流从abCB逐渐增大DB逐渐减小解析：选BD.ab棒是因“电”而“动”，所以ab棒受到的安培力向右，由左手定则可知电流方向ab，故B对，由楞次定律可知B逐渐减小，D对4(xx年高考海南卷)一金属圆环水平固定放置现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆

18、环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环()A始终相互吸引B始终相互排斥C先相互吸引，后相互排斥D先相互排斥，后相互吸引解析：选D.当条形磁铁靠近圆环时，产生感应电流，感应电流在磁场中受到安培力的作用，由楞次定律可知，安培力总是“阻碍变化”，因此，条形磁铁靠近圆环时，受到排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，受到吸引力，D正确图43135.如图4313所示装置，线圈M与电源相连接，线圈N与电流计G相连接如果线圈N中产生的感应电流i从a到b流过电流计，则这时正在进行的实验过程是()A滑动变阻器的滑动头P向A端移动B滑动变阻器的滑动头P向B端移动C开关S突然断开D铁芯插入线圈中

19、解析：选BC.开关S闭合时线圈M的磁场BM的方向向上，由于副线圈中感应电流i从a到b流过电流计，由安培定则可得N线圈的磁场BN的方向向上，即BM和BN方向相同，说明原磁场BM减弱能使磁场BM减弱的有B、C选项一、选择题1如图4314表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是()图4314解析：选A.由右手定则可判定A中ab中电流由a向b，B中由b向a，C中由b向a，D中由b向a，故A正确图43152.如图4315所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置经过位置到位置，位置和

20、位置都很接近位置，这个过程中线圈感应电流()A沿abcd流动B沿dcba流动C先沿abcd流动，后沿dcba流动D先沿dcba流动，后沿abcd流动解析：选A.线框从位置到位置的过程中，由BS看出，因B变小，故变小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，向上穿过线框，由右手螺旋定则可知，线框中电流的方向为abcd.当线框从位置到位置时，由BS看出，由于B变大，故变大，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即向上穿过线框，由右手螺旋定则可以判断，感应电流的方向为abcd.3如图4316甲所示，长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中固定不动，长直导线中通以大小和方向随时间作周期性变化的电流i，it图

21、象如图乙所示，规定图中箭头所指的方向为电流正方向，则在时间内，对于矩形线框中感应电流的方向，下列判断正确的是()图4316A始终沿逆时针方向B始终沿顺时针方向C先沿逆时针方向然后沿顺时针方向D先沿顺时针方向然后沿逆时针方向解析：选B.在时间内，穿过线框的磁通量先向里减小后向外增加，由楞次定律可知感应电流的磁通量向里，故感应电流的方向始终沿顺时针方向，选B.图43174(xx年启东中学高二检测)如图4317所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，立在导轨上，它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在OA上，直到完全落在OC上，空间

22、存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中()A感应电流方向是baB感应电流方向是abC感应电流方向先是ba，后是abD感应电流方向先是ab，后是ba解析：选C.由数学知识可知，金属棒下滑过程中，与坐标轴所围面积先增加后减小，穿过回路aOb的磁通量先增加后减小，根据楞次定律，感应电流方向先是ba，后是ab.图43185如图4318所示，导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通当导体棒AB向左移动时()AAB中感应电流的方向为A到BBAB中感应电流的方向为B到ACCD向左移动DCD向右移动解析：选AD.由右手定则可判断AB中感应电流方向为AB，由左

23、手定则可判断CD受到向右的安培力作用而向右运动图43196(xx年营口高二检测)如图4319所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行当电键S接通瞬间，两铜环的运动情况是()A同时向两侧推开B同时向螺线管靠拢C一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D同时被推开或同时向螺线管靠拢，因电源正负未知，无法具体判断解析：选A.当电路接通瞬间，穿过线圈的磁通量在增加，使得穿过两侧铜环的磁通量都在增加，由楞次定律可知，两环中感应电流的磁场与线圈中磁场方向相反，即受到线圈磁场的排斥作用，使两铜环分别向外侧移动，选项A正确图43207.如图4320所示，ab是一个可绕垂直

24、于纸面的轴O转动的闭合线圈，在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，ab线圈将()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，因电源正负极不明，无法确定转动方向解析：选B.当P向右滑动时，电路中的总电阻是减小的，因此通过线圈的电流增加，电磁铁两磁极间的磁场增强，穿过ab线圈的磁通量增加，线圈中有感应电流，线圈受磁场力作用发生转动直接使用楞次定律中的“阻碍”，线圈中的感应电流将阻碍原磁通量的增加，线圈就会通过转动来改变与磁场的正对面积，来阻碍原磁通量的增加，只有逆时针转动才会减小有效面积，以阻碍磁通量的增加故选项B正确图43218.(xx年高考海南卷)一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端

25、与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动M连接在如图4321所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关下列情况中，可观测到N向左运动的是()A在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间B在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时D在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时解析：选C.由楞次定律及左手定则可知：只要线圈中电流增强，即穿过N的磁通量增加，则N受排斥而向右，只要线圈中电流减弱，即穿过N的磁通量减弱，则N受吸引而向左故C选项正确图43229.如图4322所示，在匀强磁场中放有平行铜导

26、轨，它与大线圈M相连，要使导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()A向右匀速运动B向左加速运动C向右减速运动D向右加速运动解析：选BC.欲使N产生顺时针方向的感应电流，则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大因此，对于前者，应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动故应选BC.(注意匀速运动只能产生恒定电流；匀变速运动产生均匀变化的电流)图432310如

27、图4323，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是()AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B. FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：选D.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流，线圈的感应电流磁场阻碍磁铁的运动，故靠近时磁铁与线圈相互排斥，线圈受排

28、斥力向右下方，FN大于mg，线圈有水平向右运动的趋势；离开时磁铁与线圈相互吸引，线圈受到吸引力向右上方，FN小于mg，线圈有水平向右运动的趋势所以正确选项是D.二、非选择题图432411(xx年高考上海卷)如图4324，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向_(填“左”或“右”)运动，并有_(填“收缩”或“扩张”)趋势解析：P向左移动，螺线管中的电流增大，环中磁通量增大，由楞次定律“阻碍”的含义可知，环向左移动，且有收缩趋势答案：左收缩12(xx年通州市调研)我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律以下是实验探

29、究过程的一部分(1)如图4325甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_.图4325(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏电路稳定后，若向左移动滑动触头，此过程中电流表指针向_偏转；若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向_偏转(均选填“左”或“右”)解析：(1)电流表没有电流通过时，指针在中央位置，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，指针的偏转方向(2)闭合开关时，线圈A中的磁场增强，线圈B中产生的感应电流使电流表向右偏，则当左移滑片时，会使线圈A中的磁场增强，电流表指针将向右偏；当线圈A抽出，在线圈B处的磁场减弱，线圈B中产生的感应电流将使电流表指针向左偏答案：(1)电流从正(负)接线柱流