2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時(shí)提升作業(yè)六 4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 新人教版選修3-2.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 六 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題8分,共32分) 1.(多選)安檢門(mén)是一個(gè)用于安全檢查的“門(mén)”,“門(mén)框”內(nèi)有線圈,線圈里通有交變電流,交變電流在“門(mén)”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng),金屬物品通過(guò)“門(mén)”時(shí)能產(chǎn)生渦流,渦流的磁場(chǎng)又反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流,從而引起報(bào)警。以下關(guān)于這個(gè)安檢門(mén)的說(shuō)法正確的是 (　　) A.這個(gè)安檢門(mén)也能檢查出毒品攜帶者 B.這個(gè)安檢門(mén)只能檢查出金屬物品攜帶者 C.如果這個(gè)“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,也能檢查出金屬物品攜帶者 D.這個(gè)安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng) 【解析】選B、D。這個(gè)安檢門(mén)是利用渦流工作的,因而只能檢查出金屬物品攜帶者,A錯(cuò),B對(duì);若“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng),它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流,因而不能檢查出金屬物品攜帶者,C錯(cuò);安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng),D對(duì)。 2.下列關(guān)于渦流的說(shuō)法中正確的是 (　　) A.渦流跟平時(shí)常見(jiàn)的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^(guò)導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的 B.渦流不是感應(yīng)電流,而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流 C.渦流有熱效應(yīng),但沒(méi)有磁效應(yīng) D.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流 【解析】選A。渦流是整塊金屬導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)定律,故A選項(xiàng)正確;渦流也是感應(yīng)電流,不但有熱效應(yīng),還有磁效應(yīng);硅鋼片中能產(chǎn)生渦流,但感應(yīng)電流較小,故B、C、D錯(cuò)誤。 3.(多選)(2018揭陽(yáng)高二檢測(cè))磁電式儀表的線圈通常用鋁框作為骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是 (　　) A.防止渦流　　　　　　　B.利用渦流 C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 【解析】選B、C。線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng),并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái),所以,這樣做的目的是利用渦流來(lái)起到電磁阻尼的作用。 4. (多選)如圖所示,閉合金屬環(huán)從光滑曲面上高h(yuǎn)處滾下,又沿曲面的另一側(cè)上升。設(shè)環(huán)的初速度為零,摩擦不計(jì),曲面處在圖中所示磁場(chǎng)中,則 (　　) A.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)滾上的高度小于h B.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)滾上的高度等于h C.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)滾上的高度等于h D.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)滾上的高度小于h 【解析】選B、D。若磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),穿過(guò)環(huán)的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,即無(wú)機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒,故A錯(cuò)誤,B正確;若磁場(chǎng)為非勻強(qiáng)磁場(chǎng),環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能,機(jī)械能減少,故C錯(cuò)誤,D正確。 二、非選擇題(18分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 5.教室里有一臺(tái)靈敏電流計(jì),老師要求同學(xué)們想辦法檢測(cè)這一電流計(jì)內(nèi)部線圈是否斷了,可是教室里沒(méi)有多用電表,也沒(méi)有電池。吳華慧同學(xué)翻了翻自己的文具盒,手里握著一小玩意兒,神秘地對(duì)大家說(shuō):“我有辦法了?！闭?qǐng)你猜一猜,她手中握的可能是什么東西?她會(huì)用怎樣的辦法解決這個(gè)問(wèn)題? 【解析】她手里肯定握著一段導(dǎo)體,可能是一個(gè)回形針(一把小刀、一只圓規(guī)……)。她會(huì)把導(dǎo)體接在電流計(jì)的兩接線柱間,然后搖動(dòng)電流計(jì),如果指針很快停下,說(shuō)明內(nèi)部線圈沒(méi)有斷,如果指針晃動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間,說(shuō)明內(nèi)部線圈斷了。 答案:見(jiàn)解析 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.(多選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理,是通過(guò)電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法中正確的是 (　　) A.電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部 B.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱 C.可以通過(guò)改變電子線路的頻率來(lái)改變電磁爐的功率 D.電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品 【解題指南】(1)電磁爐是利用感應(yīng)電流使鍋底發(fā)熱而工作的。 (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比,與磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān)。 (3)鍋底只能使用鐵磁性材料。 【解析】選A、C。電磁爐的上表面如果用金屬材料制成,使用電磁爐時(shí),上表面材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,電磁爐上表面要用絕緣材料制作,發(fā)熱部分為鐵鍋底部,故A正確,B錯(cuò)誤;鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān),故C正確;電磁爐產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng),導(dǎo)致加熱鍋底出現(xiàn)渦流,從而產(chǎn)生熱量,故D錯(cuò)誤。 2. (2018聊城高二檢測(cè))如圖所示,在光滑的水平面上有一半徑r=10 cm、電阻R=1 Ω、質(zhì)量m=1 kg的金屬環(huán),以速度v=10 m/s向一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)滑去。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,B=0.5 T。從環(huán)剛開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)算起,到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)圓環(huán)釋放了32 J的熱量,求: (1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率。 (2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度。 【解析】(1)取金屬環(huán)為研究對(duì)象,從剛進(jìn)入磁場(chǎng)至一半進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,由能量守恒定律可知,環(huán)減少的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電熱能,設(shè)此時(shí)的速度為v1,則有 Q=12mv2-12mv12,又因?yàn)镻=E2R=(B2rv1)2R, 由以上兩式聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)解得P=0.36 W。 (2)由楞次定律可知環(huán)此時(shí)受到的安培力方向向左,由牛頓第二定律得 B2(2r)2v1R=ma, 即a=B2(2r)2v1mR=610-2 m/s2,方向向左。 答案:(1)0.36 W　(2)610-2 m/s2,方向向左 【總結(jié)提升】渦流現(xiàn)象中兩種不同的能量轉(zhuǎn)化方式 (1)電磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 (2)電磁驅(qū)動(dòng)中由于電磁感應(yīng),磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,通過(guò)安培力做功,電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能而對(duì)外做功。