2013高中物理 全部配套课时作业 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课下作业 综合提升 新人教版选修3-2

用心 爱心 专心 1 20132013 高中物理人教选修高中物理人教选修 3 23 2 全部配套课时作业 全部配套课时作业 4 74 7 涡流 电磁涡流 电磁 阻尼和电磁驱动阻尼和电磁驱动 课下作业课下作业 综合提升综合提升 人教高中选修人教高中选修 3 2 3 2 1 1 某磁场磁感线如图某磁场磁感线如图 1 1 所示 有铜盘自图示所示 有铜盘自图示A A位置落至位置落至B B位置 在下位置 在下 落过程中 自上向下看 铜盘中的涡流方向是落过程中 自上向下看 铜盘中的涡流方向是 A A 始终顺时针 始终顺时针 B B 始终逆时针 始终逆时针 C C 先顺时针再逆时针 先顺时针再逆时针 图图 1 1 D D 先逆时针再顺时针 先逆时针再顺时针 解析 把铜盘从解析 把铜盘从A A至至B B的全过程分成两个阶段处理 第一阶段是铜盘从的全过程分成两个阶段处理 第一阶段是铜盘从A A位置下落到具位置下落到具 有最大磁通量的位置有最大磁通量的位置O O 此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断增大 由楞次定律 此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断增大 由楞次定律 判断感应电流方向判断感应电流方向 自上向下看自上向下看 是顺时针的 第二阶段是铜盘从具有最大磁通量位置是顺时针的 第二阶段是铜盘从具有最大磁通量位置O O落到落到 B B位置 此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断减小 由楞次定律判断感应电流方位置 此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断减小 由楞次定律判断感应电流方 向向 自上向下看自上向下看 是逆时针的 故是逆时针的 故 C C 选项正确 选项正确 答案 答案 C C 2 2 如图 如图 2 2 所示为高频电磁炉的工作示意图 它是采用电磁感应原理产生涡流加热的 所示为高频电磁炉的工作示意图 它是采用电磁感应原理产生涡流加热的 它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场 当变化的磁场通过含铁质锅的底部时 即会产它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场 当变化的磁场通过含铁质锅的底部时 即会产 生无数小涡流 使锅体本身自行高速升温 然后再加热锅内食物 电磁炉工作时产生的电磁生无数小涡流 使锅体本身自行高速升温 然后再加热锅内食物 电磁炉工作时产生的电磁 波 完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收 不会泄漏 对人体健康无危害 波 完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收 不会泄漏 对人体健康无危害 关于电磁炉 以下说法中正确的是关于电磁炉 以下说法中正确的是 图图 2 2 A A 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 B B 电磁炉是利用变化的磁场产生涡流 使含铁质锅底迅速升温 进而对锅内食物加热 电磁炉是利用变化的磁场产生涡流 使含铁质锅底迅速升温 进而对锅内食物加热 的的 C C 电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的 电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的 D D 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 解析 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场 变化的磁场通过解析 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场 变化的磁场通过 含铁质锅的底部产生无数小涡流 使锅体温度升高后加热食物 故选项含铁质锅的底部产生无数小涡流 使锅体温度升高后加热食物 故选项 A A D D 错误 错误 B B 正确 正确 而选项而选项 C C 是微波炉的加热原理 是微波炉的加热原理 C C 错误 错误 用心 爱心 专心 2 答案 答案 B B 3 3 如图如图 3 3 所示 使一个铜盘绕其竖直的轴所示 使一个铜盘绕其竖直的轴OOOO 转动 且假设转动 且假设摩摩 擦等阻力不计 转动是匀速的 现把一个蹄形磁铁移近铜盘 则擦等阻力不计 转动是匀速的 现把一个蹄形磁铁移近铜盘 则 A A 铜盘转动将变慢 铜盘转动将变慢 图图 3 3 B B 铜盘转动将变快 铜盘转动将变快 C C 铜盘仍以原来的转速转动 铜盘仍以原来的转速转动 D D 铜盘转动速度是否变化 要根据磁铁的上 下两端的极性来决定 铜盘转动速度是否变化 要根据磁铁的上 下两端的极性来决定 解析 当一个蹄形磁铁移近铜盘时 铜盘转动切割磁感线 产生感应电流 由楞次定律解析 当一个蹄形磁铁移近铜盘时 铜盘转动切割磁感线 产生感应电流 由楞次定律 可知感应电流所受的安培力阻碍其相对运动 所以铜盘转动将变慢 本题也可以从能量守恒可知感应电流所受的安培力阻碍其相对运动 所以铜盘转动将变慢 本题也可以从能量守恒 的角度去分析 因为铜盘转动切割磁感线 产生感应电流 铜盘的机械能不断转化成电能 的角度去分析 因为铜盘转动切割磁感线 产生感应电流 铜盘的机械能不断转化成电能 铜盘转动会逐渐变慢 故正确选项为铜盘转动会逐渐变慢 故正确选项为 A A 答案 答案 A A 4 4 如图如图 4 4 所示 有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀所示 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 磁场宽度大于金磁场宽度大于金 属球的直径属球的直径 小球 小球 A A 整个过程匀速 整个过程匀速 B B 进入磁场过程中球做减速运动 穿出过程做加速运动 进入磁场过程中球做减速运动 穿出过程做加速运动 图图 4 4 C C 整个过程都做匀减速运动 整个过程都做匀减速运动 D D 穿出时的速度一定小于初速度 穿出时的速度一定小于初速度 解析 小球在进入和穿出磁场时 有涡流产生 受阻力作用 做减速运动 完全处于磁解析 小球在进入和穿出磁场时 有涡流产生 受阻力作用 做减速运动 完全处于磁 场中时做匀速运动 场中时做匀速运动 答案 答案 D D 5 5 在水平放置的光滑导轨上 沿导轨固定一个条形磁铁 如图在水平放置的光滑导轨上 沿导轨固定一个条形磁铁 如图 5 5 所示 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 A点以点以 某一初速度向磁铁滑去 各物块在没碰上磁铁前的运动情况将是某一初速度向磁铁滑去 各物块在没碰上磁铁前的运动情况将是 图图 5 5 A A 都做匀速运动 都做匀速运动 B B 甲 乙做加速运动 甲 乙做加速运动 C C 甲 乙做减速运动 甲 乙做减速运动 D D 乙 丙做匀速运动 乙 丙做匀速运动 解析 同属金属的铜块 铝块向磁铁靠近时 穿过它们的磁通量发生改变 因此在其内解析 同属金属的铜块 铝块向磁铁靠近时 穿过它们的磁通量发生改变 因此在其内 部会产生感应电流部会产生感应电流I I 这个电流在金属块内部自成回路 而感应电流的效果对产生它的原因 这个电流在金属块内部自成回路 而感应电流的效果对产生它的原因 总起阻碍作用 所以铜块 铝块向磁铁的运动会受阻而减速 有机玻璃为非金属 不产生涡总起阻碍作用 所以铜块 铝块向磁铁的运动会受阻而减速 有机玻璃为非金属 不产生涡 流现象 会做匀速运动 故流现象 会做匀速运动 故 C C 正确 正确 答案 答案 C C 用心 爱心 专心 3 6 6 高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的 如图 高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的 如图 6 6 所示为冶炼金属的高频感应炉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 线圈内通入高频交变电流 这时的示意图 炉内放入被冶炼的金属 线圈内通入高频交变电流 这时被被 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 并能避免免 有害杂质混入被炼金属中 因此适于冶炼特种金属 该炉的加热原理有害杂质混入被炼金属中 因此适于冶炼特种金属 该炉的加热原理是是 A A 利用线圈中电流产生的焦耳热 利用线圈中电流产生的焦耳热 B B 利用线圈中电流产生的磁场 利用线圈中电流产生的磁场 图图 6 6 C C 利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D D 给线圈通电的同时 给炉内金属也通了电 给线圈通电的同时 给炉内金属也通了电 解析 高频感应炉的原理是 给线圈通以高频交变电流后 线圈产生高频变化的磁场 解析 高频感应炉的原理是 给线圈通以高频交变电流后 线圈产生高频变化的磁场 磁场穿过金属 在金属内产生强涡流 由于电流的热效应 使金属熔化 故只有磁场穿过金属 在金属内产生强涡流 由于电流的热效应 使金属熔化 故只有 C C 正确 正确 答案 答案 C C 7 7 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线 如图光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线 如图 7 7 所示 抛物线的方所示 抛物线的方 程为程为y y x x2 2 其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中 磁场的上边界是 其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 y a a的直线的直线 如图中的虚线所示 如图中的虚线所示 一个小金属块从抛物线上一个小金属块从抛物线上y y b b b b a a 处以速度处以速度v v沿抛物线下滑 假设曲面足够长 则金属块在曲面上滑动的沿抛物线下滑 假设曲面足够长 则金属块在曲面上滑动的 过程中产生的焦耳热总量是过程中产生的焦耳热总量是 A A mgbmgb B B mvmv2 2 图图 7 7 1 1 2 2 C C mgmg b b a a D D mgmg b b a a mvmv2 2 1 1 2 2 解析 金属块进出磁场时 会产生涡流 部分机械能转化成焦耳热 所能达到的最高位解析 金属块进出磁场时 会产生涡流 部分机械能转化成焦耳热 所能达到的最高位 置越来越低 当最高位置置越来越低 当最高位置y y a a时 由于金属块中的磁通量不再发生变化 金属块中不再产时 由于金属块中的磁通量不再发生变化 金属块中不再产 生涡流 机械能也不再损失 金属块会在磁场中往复运动 此时的机械能为生涡流 机械能也不再损失 金属块会在磁场中往复运动 此时的机械能为mgamga 整个过程 整个过程 中减少的机械能为中减少的机械能为mgmg b b a a mvmv2 2 全部转化为内能 所以 全部转化为内能 所以 D D 项正确 项正确 1 1 2 2 答案 答案 D D 8 8 如图如图 8 8 所示 条形磁铁从高所示 条形磁铁从高h h处自由下落 中途穿过一个固定处自由下落 中途穿过一个固定 的空心线圈 开关的空心线圈 开关 S S 断开时 至落地用时断开时 至落地用时t t1 1 落地时速度为 落地时速度为v v1 1 S S 闭闭 合时 至落地用时合时 至落地用时t t2 2 落地时速度为 落地时速度为v v2 2 则它们的大小关系正确的是 则它们的大小关系正确的是 A A t t1 1 t t2 2 v v1 1 v v2 2 B B t t1 1 t t2 2 v v1 1 v v2 2 C C t t1 1 t t2 2 v v1 1 v v2 2 D D t t1 1 t t2 2 v v1 1 v v2 2 图图 8 8 解析 开关解析 开关 S 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 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 a a g g 当 当 S S 闭合时 线圈中有感应电流 对磁铁有阻碍作用 故闭合时 线圈中有感应电流 对磁铁有阻碍作用 故a a g g 所以 所以 用心 爱心 专心 4 t t1 1 t t2 2 v v1 1 v v2 2 答案 答案 D D 9 9 电阻为电阻为R R的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd 边长 边长abab L L adad h h 质量为 质量为m m 自某一高度自由下落 通 自某一高度自由下落 通 过一匀强磁场 磁场的方向垂直纸面向里 磁场区域的宽度为过一匀强磁场 磁场的方向垂直纸面向里 磁场区域的宽度为h h 如如 图图 9 9 所示 如果线圈恰好以恒定速度通过磁场 问导所示 如果线圈恰好以恒定速度通过磁场 问导 线中产生的焦耳热等于多少 线中产生的焦耳热等于多少 解析 方法一 直接用定义 设恒定速度为解析 方法一 直接用定义 设恒定速度为v v 则产生焦耳热 则产生焦耳热的的 时间时间t t I I mgmg BILBIL 图图 9 9 2 2h h v v B BL Lv v R R 所以所以Q Q I I2 2RtRt BILBIL 2 2h h 2 2mghmgh 方法二 用方法二 用 功功 衡量衡量 能能 导线中产生的焦耳热等于线圈克服安培力所做的功 即 导线中产生的焦耳热等于线圈克服安培力所做的功 即 Q Q W W安 安 BILBIL 2 2h h 2 2mghmgh 方法三 用方法三 用 能能 衡量衡量 能能 导线中产生的焦耳热等于线圈减少的重力势能 即 导线中产生的焦耳热等于线圈减少的重力势能 即 Q Q E Ep p 减 减 2 2mghmgh 答案 答案 2 2mghmgh 10 10 如图如图 1010 所示 光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连 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水平轨道上方有一足够长的金属杆