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【学练考】2015-2016学年高二人教版物理选修3-2练习册:4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动


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涡流、电磁阻尼和电磁驱动

知识点一 涡流 1.(多选)如图 L471 所示,磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架,把线圈绕在铝框 上,这样做的目的是( )

图 L471 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 知识点二 电磁阻尼 2.(多选)如图 L472 所示,在

O 点正下方有一个具有理想边界的磁场,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( )

图 L472 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.铜环最终将做等幅摆动 3.如图 L473 所示,使一个铜盘绕其竖直的轴 OO′转动,且假设摩擦等阻力不计,转 动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则( )

图 L473 A.铜盘转动将变慢 B.铜盘转动将变快 C.铜盘仍以原来的转速转动 D.铜盘的转动速度是否变化,要根据磁铁的上下两端的极性来确定 知识点三 电磁驱动 4.如图 L474 所示,光滑水平绝缘面上有两个金属环,环 1 竖直,环 2 水平放置,均 处于中间分割线上, 在平面中间分割线正上方有一条形磁铁, 当磁铁沿中间分割线向右运动 时,下列说法正确的是( )

图 L474 A.两环都向右运动

B.两环都向左运动 C.环 1 静止,环 2 向右运动 D.两环都静止 5.如图 L475 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出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径), 小球( )

图 L475 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 6.如图 L476 所示,在一蹄形磁铁下面放一个铜盘,铜盘和磁铁均可以自由绕 OO′轴 转动,两磁极靠近铜盘,但不接触.当磁铁绕轴转动时,铜盘将( )

图 L476 A.以相同的转速与磁铁同向转动 B.以较小的转速与磁铁同向转动 C.以相同的转速与磁铁反向转动 D.静止不动 7.如图 L477 所示,闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴 OO′自由转动,开 始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内.若条形磁铁突然绕 OO′轴,N 极向纸里、S 极向纸外 转动,在此过程中,圆环将( )

图 L477 A.产生逆时针方向的感应电流,圆环上端向里、下端向外随磁铁转动 B.产生顺时针方向的感应电流,圆环上端向外、下端向里转动 C.产生逆时针方向的感应电流,圆环并不转动 D.产生顺时针方向的感应电流,圆环并不转动 8.弹簧上端固定,下端挂一个条形磁铁,使磁铁上下振动,磁铁的振动幅度不变.若 在振动过程中把线圈靠近磁铁,如图 L478 所示,观察磁铁的振幅将会发现( )

图 L478 A.S 闭合时振幅逐渐减小,S 断开时振幅不变 B.S 闭合时振幅逐渐增大,S 断开时振幅不变 C.S 闭合或断开,振幅变化相同 D.S 闭合或断开,振幅都不发生变化 9.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图 L479 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总热量是( )

图 L479 A.mgb C.mg(b-a) 1 B. mv2 2 1 D.mg(b-a)+ mv2 2

10.(多选)如图 L4710 所示,闭合金属环从曲面上 h 高处滚下,又沿曲面的另一侧上 升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则( )

图 L4710 A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于 h B.若是匀强磁场,环滚上的高度等于 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

图 L4711 11.(多选)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 线管的轴线以初速度 v 水平穿过,如图 L4711 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 12.(多选)如图 L4712 所示,A、B 为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制 成的圆管, 竖直固定在相同高度, 两个相同的磁性小球同时从 A、 B 管上端管口由静止释放, 穿过 A 管的小球比穿过 B 管的小球先落到地面, 下列对于两管的描述中可能正确的是( )

图 L4712 A.A 管是用塑料制成的,B 管是用铜制成的 B.A 管是用铝制成的,B 管是用胶木制成的 C.A 管是用胶木制成的,B 管是用塑料制成的 D.A 管是用胶木制成的,B 管是用铝制成的 13.如图 L4713 所示,质量为 m=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 M=200 g 的小磁铁(长度可忽略),以 v0=10 m/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 3.6 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 v′=2 m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,铝环中产生 了多少电能?(g 取 10 m/s2)

图 L4713

7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1. BC [解析] 线圈通电后在安培力作用下转动, 铝框随之转动, 在铝框内产生涡流. 涡 流将阻碍线圈的转动, 使线圈偏转后尽快停下来, 这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用. 铝 相比其他金属电阻率小,产生的涡流大.另外,铝的密度小,相同大小的骨架惯性小,运动 状态容易改变.故选项 B、C 正确. 2.BD [解析] 铜环在进入和穿出磁场的过程中,穿过铜环的磁通量发生变化,铜环中 有感应电流产生,将损耗一定的机械能,所以 A 点高于 B 点.铜环的摆角会越来越小,最 终出不了磁场,而做等幅摆动. 3.A [解析] 当一个蹄形磁铁移近铜盘时,铜盘转动切割磁感线,产生感应电流,由 楞次定律可知感应电流受的安培力阻碍其相对运动, 所以铜盘的转动将变慢, 本题也可以从 能量守恒的角度去分析,因为铜盘转动切割磁感线,产生感应电流,铜盘的机械能不断转化 成电能,铜盘转动会逐渐变慢,故正确选项为 A. 4.C [解析] 条形磁铁向右运动时,环 1 中磁通量保持为零,无感应电流,仍静止;

环 2 中磁通量变化, 根据楞次定律, 为阻碍磁通量的变化, 感应电流的效果使环 2 向右运动. 5.D [解析] 小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生,要受到阻力,即电磁阻尼作用, 所以穿出时的速度一定小于初速度. 6.B 7.A [解析] 磁铁转动时,穿过环向里的磁通量增加,根据楞次定律,环中产生逆时 针方向的感应电流.磁铁转动时,为阻碍磁通量的变化,导线环与磁铁同向转动,所以选项 A 正确. 8.A [解析] S 断开,磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中无感应电流,振 幅不变;S 闭合时有感应电流,有电能产生,磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减小,A 正 确. 9.D [解析] 由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒. 1 初状态机械能 E1=mgb+ mv2 2 末状态机械能 E2=mga 1 总热量 Q=E1-E2=mg(b-a)+ mv2. 2 10.BD [解析] 若是匀强磁场,金属环中无涡流产生,无机械能损失,若是非匀强磁 场,金属环中有涡流产生,机械能损失,转化为内能. 11.BC [解析] 磁铁水平穿入螺线管时,螺线管中将产生感应电流,由楞次定律知产 生的相互作用力阻碍磁铁的运动.同理,磁铁穿出时产生的相互作用力也阻碍磁铁的运动, 故整个过程中,磁铁做减速运动,B 项对.而对于小车上的螺线管来说,在此过程中,螺线 管受到的安培力都是水平向右,这个安培力使小车向右运动,且一直做加速运动,C 项对. 12.AD [解析] 磁性小球通过金属圆管的过程中,将圆管看作由许多金属圆环组成, 小球的磁场使每个圆环中产生感应电流,根据楞次定律,该电流的磁场阻碍小球的下落,小 球向下运动的加速度小于重力加速度.小球在塑料、胶木等绝缘材料圆管中运动时,圆管中 不会产生感应电流,小球仍做自由落体运动,穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的 时间短. 13.(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,铝环向右偏斜(阻碍相对运动). (2)磁铁穿过铝环后的速度 v= 3.6 m =9 m/s, 2h g

1 1 2 1 2 E 电= Mv2 0- Mv - mv′ =1.7 J. 2 2 2


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