2020学年高中物理 第四章 电磁感应 6 互感和自感课时作业 新人教版选修3-2

2020学年高中物理 第四章 电磁感应 6 互感和自感课时作业 新人教版选修3-2

　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [全员参与·基础练] 1．(多选)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．家用电表 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，使炉内的金属中产生涡流； 汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电表(转盘式) 的转盘中会有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，选项 D 错误． 【答案】　ABC 2．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】　涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是 在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而 A、B、C 中 磁通量不变化，所以 A、B、C 错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的 磁通量发生了变化，有涡流产生，所以 D 正确． 【答案】　D 3．(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，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，在安培力作用下发生转动，铝框随线圈转动，并切割 磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后很快停下 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 4．(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不是采用一整块硅钢， 这是因为(　　) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯的电阻，以减小发热量 【解析】　磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流也就越强．涡流能使导 体发热．变压器的铁芯是相互绝缘的薄片叠加而成；从而增加铁芯的电阻率，以降 低涡流强度，从而减少能量损耗，提高变压器的效率． 【答案】　BD 5．电磁炉热效率高达 90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安 全可靠．如图4­7­11 所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　　) 图 4­7­11 A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果 越好 B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热性能较差 D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 【解析】　电磁炉就是采用涡流感应加热原理，其内部通过电子线路板组成部 分产生交变磁场．当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅 具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而 产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的．故 A 错误 B 正确；电磁炉 工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生 感应电流，C 错误；由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电 流，利用电流的热效应起到加热作用．D 错误． 【答案】　B 6．金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是(　　) A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B．金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D．探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同 【解析】　金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗 粒混入食品中；故 A 错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流；故 B 错误，C 正确；探测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动；相对静止时 无法得出探测效果；故 D 错误． 【答案】　C 图 4­7­12 7．如图4­7­12 所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，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(　　) 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 【解析】　条形磁铁向右运动时，环 1 中磁通量保持不变恒为零，无感应电流， 保持静止．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 效果为使环 2 向右运动． 【答案】　C 图 4­7­13 8．如图 4­7­13 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(　　) 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 【解析】　当条形磁铁的 N 极向纸内、S 极向纸外转动时，通过闭合导线环的 总的磁通量是向里增加的，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场应向外，故感应 电流的方向沿逆时针方向；再根据电磁驱动的原理知，导线环应与条形磁铁同向转 动，即上端向里、下端向外随磁铁转动． 【答案】　A [超越自我·提升练] 9．(多选)机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器，其探测金 属物的原理简化为：探测器中有一个通有交变电流的线圈，当线圈周围有金属物时， 金属物中会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使探测器报警．设线 圈中交变电流的大小为 I、频率为 f，要提高探测器的灵敏度，可采取的措施有(　　) A．增大 I B．减小 f C．增大 f D．同时减小 I 和 f 【解析】　增大线圈中交变电流 I 的大小和频率 f，可使金属物中产生的涡流 增大，从而提高探测器的灵敏度，选项 A、C 正确． 【答案】　AC 图 4­7­14 10．(2020·广东高考)如图 4­7­14 所示，上下开口、内壁光滑的铜管 P 和塑料 管 Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小 磁块(　　) A．在 P 和 Q 中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在 P 中的下落时间比在 Q 中的长 D．落至底部时在 P 中的速度比在 Q 中的大 【解析】　小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动， 而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在 P 中下落得慢，用时长，到 达底端速度小，C 项正确，A、B、D 错误． 【答案】　C 图 4­7­15 11．(多选)(2020·株洲高二检测)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水平穿过，如图4­7­15 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 【解析】　磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的拓展 含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．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， 这个安培力使小车向右一直做加速运动，C 对． 【答案】　BC 图 4­7­16 12．如图4­7­16 所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻 R 相连， 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直导轨平面．一质量为 m 的金属棒以初速度 v0 沿导轨 竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好， 导轨与金属棒的电阻不计．下列说法正确的是(　　) A．金属棒回到出发点的速度 v 大于初速度 v0 B．通过 R 的最大电流上升过程小于下落过程 C．电阻 R 上产生的热量上升过程大于下落过程 D．所用时间上升过程大于下落过程 【解析】　要注意该过程中的功能关系：重力做功的过程是重力势能向动能和 电能转化的过程；安培力做功的过程是电能向机械能转化的过程；合外力(重力和安 培力)做功的过程是动能变化的过程；电流做功的过程是电能向内能转化的过程．因 为电阻 R 上产生热量，所以金属棒回到出发点的速度 v 小于初速度 v0，选项 A 错误； 通过 R 的最大电流上升过程大于下落过程，选项 B 错误；电阻 R 上产生的热量上升 过程大于下落过程，选项 C 正确；所用时间上升过程小于下落过程，选项 D 错误． 【答案】　C