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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：4.7　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)含答案 知識(shí)點(diǎn)一　渦流 1．(多選)如圖L471所示，磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是(　　) 圖L471 A．防止渦流而設(shè)計(jì)的　　　 B．利用渦流而設(shè)計(jì)的 C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 知識(shí)點(diǎn)二　電磁阻尼 2．(多選)如圖L472所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖L472 A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線上 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)最終將做等幅擺動(dòng) 3．如圖L473所示，使一個(gè)銅盤(pán)繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的．現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)，則(　　) 圖L473 A．銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢 B．銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變快 C．銅盤(pán)仍以原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng) D．銅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上下兩端的極性來(lái)確定 知識(shí)點(diǎn)三　電磁驅(qū)動(dòng) 4．如圖L474所示，光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖L474 A．兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng) B．兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng) C．環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng) D．兩環(huán)都靜止 5．如圖L475所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則從球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑)，小球(　　) 圖L475 A．整個(gè)過(guò)程勻速 B．進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過(guò)程做加速運(yùn)動(dòng) C．整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng) D．穿出時(shí)的速度一定小于初速度 6．如圖L476所示，在一蹄形磁鐵下面放一個(gè)銅盤(pán)，銅盤(pán)和磁鐵均可以自由繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩磁極靠近銅盤(pán)，但不接觸．當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤(pán)將(　　) 圖L476 A．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng) B．以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng) C．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵反向轉(zhuǎn)動(dòng) D．靜止不動(dòng) 7．如圖L477所示，閉合導(dǎo)線環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi)．若條形磁鐵突然繞OO′軸，N極向紙里、S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，在此過(guò)程中，圓環(huán)將(　　) 圖L477 A．產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng) B．產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動(dòng) C．產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng) D．產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng) 8．彈簧上端固定，下端掛一個(gè)條形磁鐵，使磁鐵上下振動(dòng)，磁鐵的振動(dòng)幅度不變．若在振動(dòng)過(guò)程中把線圈靠近磁鐵，如圖L478所示，觀察磁鐵的振幅將會(huì)發(fā)現(xiàn)(　　) 圖L478 A．S閉合時(shí)振幅逐漸減小，S斷開(kāi)時(shí)振幅不變 B．S閉合時(shí)振幅逐漸增大，S斷開(kāi)時(shí)振幅不變 C．S閉合或斷開(kāi)，振幅變化相同 D．S閉合或斷開(kāi)，振幅都不發(fā)生變化 9．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖L479所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)．一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量是(　　) 圖L479 A．mgb　　　　　　　B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 10．(多選)如圖L4710所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，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)，曲面處在圖示磁場(chǎng)中，則(　　) 圖L4710 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 圖L4711 11．(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線以初速度v水平穿過(guò)，如圖L4711所示，在此過(guò)程中(　　) A．磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．磁鐵做減速運(yùn)動(dòng) C．小車向右做加速運(yùn)動(dòng) D．小車先加速后減速 12．(多選)如圖L4712所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個(gè)相同的磁性小球同時(shí)從A、B管上端管口由靜止釋放，穿過(guò)A管的小球比穿過(guò)B管的小球先落到地面，下列對(duì)于兩管的描述中可能正確的是(　　) 圖L4712 A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的 B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的 C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的 D．A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的 13．如圖L4713所示，質(zhì)量為m＝100 g的鋁環(huán)用細(xì)線懸掛起來(lái)，環(huán)中央距地面高度h＝0.8 m，有一質(zhì)量為M＝200 g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6 m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))： (1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？ (2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度為v′＝2 m/s，在磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，鋁環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10 m/s2) 圖L4713 7　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 1．BC　[解析] 線圈通電后在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在鋁框內(nèi)產(chǎn)生渦流．渦流將阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)，這樣做是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用．鋁相比其他金屬電阻率小，產(chǎn)生的渦流大．另外，鋁的密度小，相同大小的骨架慣性小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變．故選項(xiàng)B、C正確． 2．BD　[解析] 銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，將損耗一定的機(jī)械能，所以A點(diǎn)高于B點(diǎn)．銅環(huán)的擺角會(huì)越來(lái)越小，最終出不了磁場(chǎng)，而做等幅擺動(dòng)． 3．A　[解析] 當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)時(shí)，銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以銅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢，本題也可以從能量守恒的角度去分析，因?yàn)殂~盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤(pán)的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能，銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢，故正確選項(xiàng)為A. 4．C　[解析] 條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)1中磁通量保持為零，無(wú)感應(yīng)電流，仍靜止；環(huán)2中磁通量變化，根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應(yīng)電流的效果使環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)． 5．D　[解析] 小球在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)時(shí)都有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，即電磁阻尼作用，所以穿出時(shí)的速度一定小于初速度． 6．B 7．A　[解析] 磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)環(huán)向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為阻礙磁通量的變化，導(dǎo)線環(huán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確． 8．A　[解析] S斷開(kāi)，磁鐵振動(dòng)時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中無(wú)感應(yīng)電流，振幅不變；S閉合時(shí)有感應(yīng)電流，有電能產(chǎn)生，磁鐵的機(jī)械能越來(lái)越少，振幅逐漸減小，A正確． 9．D　[解析] 由初狀態(tài)到末狀態(tài)(金屬塊在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng))能量守恒． 初狀態(tài)機(jī)械能E1＝mgb＋mv2 末狀態(tài)機(jī)械能E2＝mga 總熱量Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2. 10．BD　[解析] 若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)中無(wú)渦流產(chǎn)生，無(wú)機(jī)械能損失，若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)中有渦流產(chǎn)生，機(jī)械能損失，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 11．BC　[解析] 磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，螺線管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)．同理，磁鐵穿出時(shí)產(chǎn)生的相互作用力也阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過(guò)程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)對(duì)．而對(duì)于小車上的螺線管來(lái)說(shuō)，在此過(guò)程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個(gè)安培力使小車向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)對(duì)． 12．AD　[解析] 磁性小球通過(guò)金屬圓管的過(guò)程中，將圓管看作由許多金屬圓環(huán)組成，小球的磁場(chǎng)使每個(gè)圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該電流的磁場(chǎng)阻礙小球的下落，小球向下運(yùn)動(dòng)的加速度小于重力加速度．小球在塑料、膠木等絕緣材料圓管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球仍做自由落體運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)塑料、膠木圓管的時(shí)間比穿過(guò)金屬圓管的時(shí)間短． 13．(1)鋁環(huán)向右偏　(2)1.7 J [解析] (1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))． (2)磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的速度v＝＝9 m/s， E電＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7 J.