2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动课下作业（含解析）新人教版选修3-2

第7节涡流、电磁阻尼与电磁驱动随堂演练1(涡流的应用)(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，以下关于这个安检门的说法正确的是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这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，a错、b对；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；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对。答案bd2(对电磁阻尼的理解)(多选)如图476所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是图476a防止涡流而设计的b利用涡流而设计的c起电磁阻尼的作用 d起电磁驱动的作用解析线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流，涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用。答案bc3(对电磁驱动的理解)如图477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，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，下列说法正确的是图477a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向右运动答案c4(对电磁驱动的理解)(多选)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水平穿过，如图478所示，在此过程中图478a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，由楞次定律知螺线管左端相当于s极，与磁铁s极相斥，阻碍磁铁的运动。同理，磁铁穿出时，由楞次定律知螺线管右端为s极，与磁铁的n极相吸，阻碍磁铁的运动。故整个过程中，磁铁做减速运动，选项b是正确的。而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管会产生感应电流，从而使螺线管受到的安培力都是水平向右的，在这个安培力的作用下小车向右运动起来，且一直做加速运动。故选项c正确。综上所述，正确选项为b、c。答案bc限时检测题组一涡流的应用1下列做法中可能产生涡流的是a把金属块放在匀强磁场中b让金属块在匀强磁场中匀速运动c让金属块在匀强磁场中做变速运动d把金属块放在变化的磁场中解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化。而a、b、c中磁通量不变化，所以a、b、c均错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以d正确。答案d2(多选)如图479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，则图479a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，部分机械能转化为内能，故球滚上的高度小于h，选项c错、d对。答案bd3(多选)如图4710所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是图4710a探测器内的探测线圈会产生交变磁场b只有有磁性的金属物才会被探测器探测到c探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流d探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案ad4如图4711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。关于电磁炉，以下说法中正确的是图4711a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，变化的磁场通过舍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、d错误，b正确；而选项c是微波炉的加热原理，c错误。答案b题组二对电磁阻尼的理解5如图4712所示，在o点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在a点由静止释放，向右摆至最高点b，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是图4712aa、b两点在同一水平线上ba点高于b点ca点低于b点d铜环做等幅摆动解析铜环进入磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜环的摆动，从而有机械能转化为内能，a点高于b点，a、c错误，b正确；往复运动一段时间，由于铜环的一部分机械能转化为电能，其摆动幅度逐渐减小，当铜环完全进入磁场后，铜环最终将在磁场中做等幅摆动，d错误。答案b6(多选)如图4713是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是图4713a2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稳定解析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。答案ad7(多选)如图4714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。下面对两管描述可能正确的是图4714aa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磁性小球穿过金属圆管过程中，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，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；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少。答案ad8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4715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图4715a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解析甲环转动时不产生感应电流，而乙环转动时产生感应电流，因而据楞次定律得知，乙环必受到阻碍其转动的安培力作用，所以乙环先停下来，故b正确。答案b9如图4716所示，使一个铜盘绕其竖直的轴oo转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则图4716a铜盘转动将变慢b铜盘转动将变快c铜盘仍以原来的转速转动d铜盘的转动速度是否变化，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，由楞次定律可知感应电流受到的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢，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，铜盘转动会逐渐变慢，故正确选项为a。答案a10如图4717所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是图4717a都做匀速运动b甲、乙做加速运动c甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动d甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动解析铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力。铝球将减速运动，其原因是铅球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动。木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用。答案c11(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图4718所示。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。则下列说法中正确的是图4718a若保持开关闭合，则铝环不断升高b若保持开关闭合，则铝环停留在某一高度c若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落d如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变解析铅环跳起是开关s闭合时，铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的。答案cd题组三对电磁驱动的理解12(多选)如图4719所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴oo转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时图4719a线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同b线圈将逆时针转动，转速比磁铁小c线圈转动时将产生感应电流d线圈转动时感应电流的方向始终是abcda解析本题考查电磁驱动和楞次定律。当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故c正确；当线圈相对磁铁转过90时电流方向不再是abcda，d错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度，如两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故a错误、b正确。答案bc13如图4720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图4720a先向左，后向右 b先向左、后向右、再向左c一直向右 d一直向左解析根据楞次定律的“阻碍变化”和“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项d正确。答案d14如图4721所示，质量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，落地点距铝环原位置的水