新教材同步系列2024春高中物理课时分层作业8涡流现象及其应用粤教版选择性必修第二册

课时分层作业(八)涡流现象及其应用题组一对涡流的理解1．下列关于涡流的说法中正确的是()A．涡流跟平常常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变更而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特别电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流2．关于涡流，下列说法中错误的是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C．阻尼摆摇摆时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流3．安检门是一个用于平安检查的“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不正确的是()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．假如这个“门框”的线圈中通上恒定电流，则不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4．涡流探伤是工业上常用的技术之一，该技术通过励磁线圈使构件中产生涡电流，再借助探测线圈测定涡电流的变更量，从而获得构件缺陷的有关信息。则()A．工作时励磁线圈必须要与被测构件接触B．涡流探伤也适用于检测橡胶构件的缺陷C．励磁线圈中应当通入恒定电流完成检测D．探测线圈是依据接收到的涡流磁场工作的5．(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到快速封口的目的。下列有关说法正确的是()A．封口材料可用一般塑料来代替铝箔B．该封口机可干脆用干电池作为电源以便利携带C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D．该封口机适用于玻璃、塑料等材质的容器封口，但不宜用于金属容器题组二电磁阻尼与电磁驱动6．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以肯定的初速度通过有界匀强磁场，则从球起先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)，金属球()A．整个过程匀速运动B．进入磁场过程中金属球做减速运动，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度肯定小于初速度7．可调磁控阻力健身车原理如图所示，通过拉杆可以限制磁铁与铝制飞轮之间的距离，健身时带动飞轮转动，可感受到车轮转动时的阻尼感。则()A．阻尼感是磁铁与车轮间摩擦所致B．若拉杆位置不动，转速越小阻尼感越强C．若飞轮转速不变，磁铁与飞轮距离越远阻尼感越强D．若其他条件相同状况下，铜制的飞轮阻尼感更强8．(多选)如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对视察到的现象描述及说明错误的是()A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将始终转动下去B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将始终转动下去C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快9．如图所示，条形磁铁从h高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是()A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2 D．t1<t2，v1>v210．(多选)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度。如图，在线圈L1中通以低频沟通电，它四周会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间。当线圈L1产生的变更磁场透过金属板，L2中会产生感应电流。由于金属板厚度不同，汲取电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同，则()A．金属板汲取电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变更，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的沟通电11．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(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度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过程中产生的焦耳热总量是()A．mgb B．12mvC．mg(b－a) D．mg(b－a)＋12mv12．在科技馆常看到这样的表演：磁铁在铝管中下落时，即使不受摩擦阻力和空气阻力，其下落也很缓慢，是因为磁铁与铝管之间电磁感应作用而产生了感应电流，安培力的反作用力使磁铁运动受到阻碍而变得缓慢，这个力与速度成正比，记作f＝kv，现有一个长为0.8m的铝管竖直放置，管侧有小孔可以视察到磁铁的运动，小孔分布匀称且间距均为0.1m，磁铁重50g，从管上端口由静止释放，经过第一个小孔时已经进入匀速下落的稳定状态，测得磁铁经过两相邻小孔的时间为0.1s，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)f＝kv中的k为多大？(2)磁铁穿过铝管过程中系统产生的热量是多少？13．如图所示，质量为m＝100g的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁(长度可忽视)以10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)：(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g取10m/s2)课时分层作业(八)1234567891011ABADCDDDABDDADDA组基础巩固练1．A[涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变更时产生的，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。]2．B[真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，A说法正确；要想产生涡流，必需是变更的磁场，因为变更的磁场才能产生电场，产生涡流，B说法错误；依据楞次定律可知，阻尼摆摇摆时产生的涡流总是阻碍其运动，C说法正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D说法正确。]3．A[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正确；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。]4．D[涡流探伤技术其原理是用励磁线圈使被测构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变更，故工作时励磁线圈不须要与被测构件接触，故A错误；因橡胶构件不能产生涡流，所以涡流探伤不适用于检测橡胶构件的缺陷，故B错误；励磁线圈中通入交变电流才能产生变更的磁场，当金属构件处于该变更的磁场中时，该金属构件中才会发生电磁感应现象产生涡流，完成检测，由此可知，探测线圈是依据接收到的涡流磁场工作的，故C错误，D正确。]5．CD[由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必需是金属类材料，而且电源必需是沟通电，故A、B错误；减小内置线圈中所通过电流的频率可以降低封口过程中产生的热量，即限制温度，故C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样被熔化，只能是玻璃、塑料等材质的容器，故D正确。]6．D[在进入磁场和穿出磁场两个过程中，金属球均由于涡流而受到阻力作用，由能量守恒知，穿出时的速度肯定小于初速度，故D正确。]7．D[阻尼感是飞轮切割磁感线产生感应电流从而受到安培力所致，故A错误；若拉杆位置不动，转速越小，飞轮切割磁感线产生的感应电动势越小，则感应电流越小，所受安培力越小，阻尼感越弱，故B错误；若飞轮转速不变，磁铁与飞轮距离越远，磁铁在飞轮处产生的磁场强度越小，飞轮切割磁感线产生的感应电动势越小，即感应电流越小，所受安培力越小，阻尼感越弱，故C错误；铜的电阻率比铝的电阻率小，若其他条件相同状况下，铜制的飞轮电阻更小，切割磁感线时感应电流更大，所受安培力更大，则阻尼感更强，故D正确。]8．ABD[铜盘转动时，依据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C对，A、B、D错。]9．D[开关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，a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，阻碍磁铁下落，故a<g，所以t1<t2，v1>v2。]B组实力提升练10．AD[当L1中通过沟通电时，依据右手螺旋定则知，穿过金属板的磁场发生变更，从而出现变更的电场，导致金属板内产生涡流，进而产生磁场能，然后转化成金属板的内能，故A正确；金属板越厚，在变更的沟通电流作用下，产生的涡流越强，B错误；依据电磁感应规律可知，在L2中产生的是与L1中同频率的沟通电，选项C错误，D正确。]11．D[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y＝a时，由于金属块中的磁通量不再发生变更，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，整个过程中削减的机械能全部转化为内能，即Q＝mg(b－a)＋12mv212．解析：(1)磁铁从管上端由静止释放，释放后很快进入稳定状态，即磁铁匀速下落，匀速时的速度为v＝dt＝0.1此时，磁铁受力平衡，则有kv＝mg得k＝mgv＝0.0