【优化方案】高中物理 第四章第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动知能演练轻松闯关 新人教版选修32(1).doc

【优化方案】2013-2014学年高中物理 第四章第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动知能演练轻松闯关 新人教版选修3-21下列关于涡流的说法中，正确的是()a涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的b涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流c涡流有热效应，但没有磁效应d在硅钢中不能产生涡流解析：选a.涡流本质上是感应电流，是导体自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以a正确b错误涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，c错误硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，d错误故选a.2(2013唐山一中高二检测)下列应用中哪些与涡流有关()a高频感应冶炼炉b汽车的电磁式速度表c家用电度表(转盘式)d闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流解析：选abc.真空冶炼炉的炉外围通入反复变化的电流，则炉内的金属中会产生涡流；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，家用电度表(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错误故选abc.3.(2013扬州中学高二检测)如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕oo轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触当磁铁绕轴转动时，铜盘将()a以相同的转速与磁铁同向转动b以较小的转速与磁铁同向转动c以相同的转速与磁铁反向转动d静止不动解析：选b.因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，铜盘中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化故要求铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，不能同步转动，故选b.4如图所示，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振幅不断减小c振幅不断增大 d无法判定解析：选b.小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，所以小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动而使它做振幅不断减小的振动故选b.5.如图所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升设环的初速度为0，不计摩擦，曲面处在如图所示磁场中，则()a若是匀强磁场，环滚上的高度小于hb若是匀强磁场，环滚上的高度等于hc若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hd若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h解析：选bd.若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故a错误，b正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故c错误，d正确故选bd.一、选择题1.(单选)某磁场磁感线如图所示，有一铜盘自图示a位置落至b位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的涡流方向是()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.把铜盘从a至b的全过程分成两个阶段处理，第一阶段是铜盘从a位置下落到具有最大磁通量的位置o，此过程中穿过铜盘的磁通量的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；第二阶段是铜盘从具有最大磁通量位置o落到b位置，此过程中穿过铜盘的磁通量的方向向上且不断减小，由楞次定律可判断感应电流方向(自上向下看)是逆时针的故选c.2.(单选)如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属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整个过程匀速运动b进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动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.小球在磁场中运动有涡流产生，要受到阻力3.(单选)如图所示，一条形磁铁从静止开始向下穿过一个用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在穿过线圈的过程中()a做自由落体运动b做减速运动c做匀速运动d做非匀变速运动解析：选a.双线绕成的线圈由于两导线产生的磁通量相互抵消，不会产生磁场，所以磁铁将做自由落体运动故选a.4.(多选)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()a2是磁铁，在1中产生涡流b1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解析：选ad.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故选ad.5.(单选)(2013郑州一中高二月考)甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴oo旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度b大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()a甲环先停b乙环先停c两环同时停下d无法判断两环停止的先后顺序解析：选b.甲图中没有感应电流，乙图中产生感应电流，由电磁阻尼原理可知，乙环先停下来，故选b.6(单选)在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示，现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的a点以某一初速度向磁铁滑去各滑块在未接触磁铁前的运动情况是()a都做匀速运动b甲、乙做加速运动c甲、乙做减速运动d乙、丙做匀速运动解析：选c.铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻碍而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象故选c.7.(单选)弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁，将磁铁抬到某一高度放下，磁铁能上下振动较长时间才停下来，如图甲所示如果在磁铁下端放一个固定的铁制金属圆环，使磁铁上、下振动穿过它，能使磁铁较快地停下来，如图乙所示若将铁环换成超导环如图丙所示，可以推测下列叙述正确的是()a放入超导环，磁铁的机械能转化成一部分电能，而电能不会转化为内能，能维持较大电流，从而对磁铁产生更大阻力，故超导环阻尼效果明显b放入超导环，电能不能转化为内能，所以，没有机械能与电能的转化，超导环不产生阻尼作用c放入铁环，磁铁的机械能转化为电能，然后进一步转化为内能，磁铁的机械能能迅速地转化掉，具有阻尼效果d放入铁环，磁铁的机械能转化为热能，损失掉了，能起阻尼作用解析：选c.放入超导环时，磁铁向下运动时，机械能一部分转化成电能，而电能不会转化为内能，在磁铁向上运动过程中，又转化为机械能，不能起阻尼作用，a、b均错误而放入铁环后，能将机械能转化为电能，电能又进一步转化为内能，具有阻尼效果，c正确，d错误故选c.8(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警关于这个安检门的以下说法正确的是()a这个安检门也能检查出毒品携带者b这个安检门只能检查出金属物品携带者c如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者d这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应解析：选bd.这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查金属物品携带者，a错误，b正确若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，c错误安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，d正确故选bd.9.(单选)如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于o点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，a、b为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则()a圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度b在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流c圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大d圆环最终将静止在平衡位置解析：选b.如图所示，当圆环从1位置开始下落，进入磁场时(即2位置)，由于圆环内磁通量发生变化，所以有感应电流产生，由3位置离开磁场时同样有电流产生，同时，圆环本身有内阻，必然有能量的转化，即有机械能的损失，因此圆环不会摆到4位置，a错误，b正确随着圆环进出磁场，其机械能逐渐减少，圆环摆动的幅度越来越小当圆环只在匀强磁场中摆动时，圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，无机械能向电能的转化，c错误题意中不计空气阻力，摆线的拉力垂直于圆环的速度方向，拉力对圆环不做功，所以系统的机械能守恒，圆环将在a、b间来回摆动，d错误故选b.10.(多选)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两个相同的磁性小球，同时从a、b管上端的管口无初速释放，穿过a管的小球比穿过b管的小球先落到地面下面对两管的描述中可能正确的是()aa管是用塑料制成的，b管是用铜制成的ba管是用铝制成的，b管是用胶木制成的ca管是用胶木制成的，b管是用塑料制成的da管是用胶木制成的，b管是用铝制成的解析：选ad.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；磁性小球在塑料、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，故选ad.二、非选择题11.如图所示，电阻为r、质量为m的矩形导线框abcd自某一高度自由落下，通过一有界的匀强磁场若线框恰好以恒定速度通过磁场，在不计空气阻力的情况下，线框中产生的焦耳热是多少？已知ab、cd边长均为l，ad、bc边长均为h，磁场区域宽度为h.解析：法一：以矩形导线框为研究对象设线框匀速运动的速度为v，则线框穿过磁场的时间t.由平衡条件可知，线框匀速穿过磁场时，所受重力与安培力大小相等设线框中的电流为i，则有bilmg.由闭合电路欧姆定律，有i由焦耳定律，可知线框中产生的热量qi2rtr2blh2bilh2mgh.法二：由能量转化与守恒定律可知，线框匀速通过磁场时，重力做的功全部转化为焦耳热，因线框重心下降的距离是2h，所以qmg2h.答案：2mgh12.(2013合肥一中高二检测)如图所示，质量为m100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h0.8 m，有一质量为m200 g的小磁铁(长度可忽略)，以10 m/s 的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位