2021年新课标版物理选修3-2练习：双基限时练6涡流-电磁阻尼和电磁驱动.docx

双基限时练(六)　涡流　电磁阻尼和电磁驱动
1．下列应用哪些与涡流有关(　　)
A．高频感应冶炼炉
B．汽车的电磁式速度表
C．家用转盘式电度表
D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流
解析　真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内金属中产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摇摆时，铝框骨架中产生涡流；家用转盘式电表的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D选项错误．
答案　ABC
2．如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则(　　)

A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
解析　假如是非匀强磁场，金属环在运动过程中，通过它的磁通量发生变化，产生电磁阻尼．机械能转化成内能，环滚上的高度小于h.假如是匀强磁场，则金属环运动中通过它的磁通量不发生变化．没有电磁阻尼，机械能守恒，能滚上原来的高度，故B、D选项正确．
答案　BD
3．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　涡流是整个金属块中产生的感应电流，即穿过金属块的磁通量发生变化，而A、B、C选项中磁通量不变化，没有涡流产生；把金属块放在变化的磁场中，通过它的磁通量发生变化．有涡流产生，故D选项正确．
答案　D
4.

如图所示，在O点正下方有一个具有抱负边界的磁场，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(　　)
A. A、B两点在同一水平线上
B. A点高于B点
C. A点低于B点
D．铜环将做等幅摇摆
解析　铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗肯定的机械能．故A点高于B点．
答案　B
5．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量是(　　)

A．mgb B.mv2
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2
解析　金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要削减，上升的最大高度不断降低，最终刚好飞不出磁场后，就往复运动永不停止，由能量守恒可得
Q＝ΔE＝mv2＋mg(b－a)．
答案　D
6．磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是(　　)
A．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，在安培力作用下而转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流，涡流阻碍线圈转动，使线圈转动后较快停下来，所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．
答案　BC
7．物理课上，老师做了一个奇异的“跳环试验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环马上跳起．

某同学另找来器材再探究此试验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的试验，下列四个选项中，导致套环未动的缘由可能是(　　)
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
解析　金属套环跳起来的缘由是开关S闭合时，套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，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起．电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越猛烈．若套环是非导体材料，则套环不会跳起，故A、B、C选项错误，D选项正确．
答案　D
8．在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动时，转盘b(　　)

A．沿与a盘相同的方向转动
B．沿与a盘相反的方向转动
C．转动的角速度肯定大于a盘的角速度
D．转动的角速度可能等于a盘的角速度
解析　金属盘可看做由多根金属辐条组成，a盘在外力作用下逆时针转动时，圆盘切割磁感线，由右手定则可知，电动势方向由圆心到圆盘边缘通过导线和圆盘B组成闭合电路，而对b盘在安培力作用下顺时针转动，且转动角速度肯定小于a盘的角速度，故选项B正确．
答案　B
9．如图是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频沟通电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起．我国生产的自行车车架就是用这种方法焊接的．试定性地说明：为什么交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多．

解析　交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快．依据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大，而放出的热量与电流的平方成正比，与通电导体的电阻成正比，而焊接处电阻较大产生的热量更多，所以交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多．
答案　见解析
10．在用车辆长途运输微安表时，常用导线把微安表的两个接线柱连在一起，这是什么道理？
答案　在长途运输时，表壳会经常晃动，指针左右摇摆很厉害，易损坏表针，用导线把微安表两接线柱连在一起，就形成了闭合回路，产生感应电流从而阻碍它们的相对运动，这样表针的摇摆幅度会大大减小，能爱护电表．
11．如图所示，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A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速度释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.

(1)螺旋管A将向哪个方向运动？
(2)全过程中整个电路所消耗的电能．
解析　(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管向右运动．
(2)在全过程中，磁铁减小的重力势能转化为A、B的动能和螺线管组成电路的电能，则有
mgh＝Mv＋mv＋E电
即E电＝mgh－Mv－mv.
答案　(1)向右运动
(2)mgh－Mv－mv
12．如图所示，质量m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽视)，以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原来位置的水平距离为3.6 m，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做平抛运动)．

(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2)
解析　(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏(阻碍相对运动)．
(2)由能量守恒定律可得，系统损失的机械能产生了电能．
E电＝Mv－mv2－Mv.
其中v1为穿过铝环后小磁铁的水平速度，由平抛运动的学问，得
h＝gt2，l＝v1t.
解得v1＝＝9 m/s.
则E电＝1.7 J.
答案　(1)铝环向右偏
(2)1.7 J