1、
课时训练6 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1.如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是( )
A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快
B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快
C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
答案:AD
解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高
2、电流变化得越快,感应电动势就越大,A正确;工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量多,D正确。
2.
如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.该装置的作用使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
答案:AD
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。
3.
(2012·海南高考)如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别
3、为T1和T2,重力加速度大小为g,则( )
A.T1>mg,T2>mg B.T1mg,T2mg
答案:A
解析:由楞次定律推论可知,圆环在磁铁上端和下端附近时,均受到磁铁向上的安培力作用,由牛顿第三定律可知,圆环对磁铁的作用力均向下,故T1>mg,T2>mg,A项正确。
4.机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品,安检门中接有线圈,线圈中通以交变电流,关于其工作原理,以下说法正确的是( )
A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化,在线圈中产生感应电流
B.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动,产生感应
4、电动势并在金属物品中产生感应电流
C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流
D.金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流
答案:CD
解析:一般金属物品不一定能被磁化,且地磁场很弱,即使金属被磁化磁性也很弱,作为导体的人体电阻很大,且一般不会与金属物品构成回路,故A、B错误;安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是:线圈中交变电流产生交变磁场,使金属物品中产生涡流,故C正确;该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流,而线圈中交变电流的变化可以被检测到,故D项正确。
5.
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以初速
5、度v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
答案:BC
解析:磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁相对线圈的运动。同理,磁铁穿出时,由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁相对线圈的运动,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,螺线管受到的安培力都是水平向右的,这个安培力使小车向右运动,且一直做加速运动,C对。
6.
如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验,在一块绝缘板中部安装一个线圈,并
6、接有电源,板的四周有许多带负电的小球,将整个装置悬挂起来,当接通电键瞬间,整个圆盘将( )
A.顺时针转动一下
B.逆时针转动一下
C.顺时针不断转动
D.逆时针不断转动
答案:A
解析:电键接通瞬间,穿过带电小球所在空间向下的磁通量突然增加,由楞次定律知,在带电小球所处空间将产生逆时针方向(从上往下看)的电动势(确切讲,应为逆时针方向电场),从而使带负电小球受到顺时针方向作用力,由于该变化是瞬间的,故选项A正确。
7.
如图所示,质量m1=100 g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8 m,有一质量为m2=200 g的小磁铁(长度可忽略),以10 m/s的
7、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3.6 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?(取g=10 m/s2)
答案:(1)铝环向右偏 (2)1.7 J
解析:(1)由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右偏转(阻碍相对运动)。
(2)由能量守恒可得:
由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v=m/s=9 m/s,W电=m2m2v2-m1v'2=1.7 J。
8.
如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放
8、置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:
(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值Im。
答案:(1) (2) (3)
解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,BIL=mg①
解得B=。②
(2)感应电动势E=BLv③
感应电流I=④
由②③④式解得v=。
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
机械能守恒,=mgh
感应电动势的最大值Em=BLvm
感应电流的最大值Im=
解得Im=。
3
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