第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动

第四章电磁感应物理·选修3－2(人教版)电磁感应电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动eq\x(基)eq\x(础)eq\x(巩)eq\x(固)1．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是()A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗解析：涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象，故选项A正确、B错误；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免产生涡流，锅体用金属制成利用涡流加热物体，故选项C、D错误．答案：A2．同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较()A．金属块中的涡流较大，热功率也较大B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大答案：A3．(双选)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，这是因为()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，以减小发热量答案：BD4．(双选)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，这个安培力使小车向右运动起来，且一直做加速运动，C对．答案：BC5．(双选)如下图所示，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：ADeq\x(能)eq\x(力)eq\x(提)eq\x(升)6．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如下图所示，抛物线的方程是y＝x2，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＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以初速度v沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总eq\x(量是)()A．mgbB.eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2解析：金属块进出磁场时，由于涡流现象产生焦耳热而使机械能减少．解答本题首先应明确金属块的初、末状态，然后根据金属块机械能的变化确定所产生的焦耳热总量．金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械能而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到的最高位置为y＝a时，金属块不再进出磁场，不再产生焦耳热．金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动．由于金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q＝|ΔEp＋ΔEk|＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2.答案：D7．如下图所示，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过磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，有关小球的运动情况，下列说法正确的是()A．整个过程匀速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：金属球穿越磁场时，磁通量发生变化产生涡流，机械能转化为内能，所以出射速度小，D选项正确．答案：D8．(双选)如图所示，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()A．磁铁振动的幅度不变B．磁铁做阻尼振动C．线圈中有逐渐变弱的直流电D．线圈中逐渐变弱的交流电解析：磁铁上下振动，使闭合线圈中的磁通量发生周期性变化，所以产生交流电流；交流电流产生感应磁场，会阻碍磁铁的振动，所以振动幅度逐渐减弱，即磁铁做阻尼振动；由于磁铁振动减弱，所以磁通量的变化变弱，所以产生的感应电流也变弱．所以选B、D.答案：BD9．(双选)如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则()A．线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B．线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C．线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D．线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能解析：线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看作其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B项错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D项错误．综上所述，选A、C两项．答案：AC10．桌面上放一铜片，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力()A．增大B．减小C．不变D．无法判断是否变化解析：磁铁的N极接近时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针方向绕行的感应电流(如图)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．故A项正确．答案：A11．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示．在一块绝缘板上中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来．忽略各处的摩擦，当电源接通