4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练人教选修3-2

课时训练6涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是()。A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案:AD解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化得越快,感应电动势就越大,A正确;工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量多,D正确。2.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.该装置的作用使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定答案:AD解析:1在2中转动产生涡流,受到安培力作用阻碍指针的转动,故A、D正确。3.如图所示,光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上,环1竖直,环2水平放置,环1和环2的直径均处于中间分割线上,在平面中间分割线正上方有一条形磁铁,当磁铁沿中间分割线向右运动时,下列说法正确的是()。A.两环都向右运动B.两环都向左运动C.环1静止,环2向右运动D.两环都静止答案:C解析:条形磁铁向右运动时,环1中磁通量保持为零不变,无感应电流,仍静止。环2中磁通量变化,根据楞次定律,为阻碍磁通量的变化,感应电流的效果使环2向右运动。4.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,使它们从导轨上的一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将是()。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、丙做匀速运动答案:C解析:铜块、铝块向磁铁靠近时,穿过它们的磁通量发生了变化,因此在其内部产生涡流,反过来涡流产生的感应磁场对滑块与磁铁间的相对运动起阻碍作用,所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻而减速,所以选项C正确。有机玻璃为非金属,不产生涡流现象。5.位于光滑水平面的小车上放置一螺线管,一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过,如图所示,在此过程中()。A.磁铁做匀速直线运动B.磁铁做减速运动C.小车向右做加速运动D.小车先加速后减速答案:BC解析:磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁相对线圈的运动。同理,磁铁穿出时,由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁相对线圈的运动,故整个过程中,磁铁做减速运动,选项B是正确的。而对于小车上螺线管来说,在此过程中,螺线管受到的安培力都是水平向右的,这个安培力使小车向右运动,且一直做加速运动,C对。6.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示,抛物线的方程为y=x2。其下半部分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(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()。A.mgbB.mv2+mgbC.mg(b-a)D.mv2+mg(b-a)答案:D解析:金属块运动过程中,机械能转化为内能。要注意分析金属块的最终运动状态,以便计算金属块总共损失的机械能,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,最后刚好滑不出磁场后,就往复运动永不停止。根据能量转化与守恒,整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失,即Q=E=mv2+mg(b-a)。故正确选项为D。7.(2011安徽高二检测改编)一个质量为m的金属球,用一根长为l的绝缘细绳悬挂于O点,离O点下方l/2处有一宽度为l/4,垂直纸面向里的匀强磁场区域。如图所示,现使圆球从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳伸直,忽略空气阻力),则达到稳定摆动过程中金属球产生的热量为多少?答案:解析:金属球在左右摆动不断进、出磁场,磁通量不断变化,产生涡流,会产生热量。由能量守恒定律可知:产生的焦耳热应等于金属球机械能的减少量,而稳定状态为金属球在磁场下方摆不再进入磁场,因此Q=Ep=mg(+)=。8.(2010江苏单科,13)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:(1)磁感应强度的大小B;(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;(3)流经电流表电流的最大值Im。答案:(1)(2)(3)解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,