2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 导学单-人教版高中物理选择性必修第二册 试卷

2.3  涡流、电磁阻尼和电磁驱动

【学习目标】

1. 了解感生电动势和动生电动势的概念

2．了解感生电动势和动生电动势产生的原因

3．能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算

【开启新探索】

     在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗?

【质疑提升1】电磁感应现象中的感生电场

1.  如图所示，一竖直向上的磁场通过水平放置的导线框，当磁场的磁感应强度逐渐增大时，试判定导线框中的电流方向？

2.  为什么会在磁通量变化的闭合电路中产生感应电流呢？是谁提供了电荷定向移动的非静电力？如何判定非静电力方向？

3.  如图所示，甲为电子感应加速器的侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动（俯视）。若要使电子加速，电磁铁线圈中的电流应如何变化？

4．感生电动势与动生电动势的比较

【学以致用1】

（一）感生电动势的理解应用

1．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(　　)

2．在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（   ）

① 沿AB方向磁场在迅速减弱   ② 沿AB方向磁场在迅速增强

③ 沿BA方向磁场在迅速减弱   ④ 沿BA方向磁场在迅速增强

A．①③   B. ②④    C.①④   D. ②③ 

【质疑提升2】

1．   通过阅读，说说什么是涡流？涡流产生的原因是什么？

２. 你知道哪些实例是应用涡流？哪些是防止（减小）涡流？

【学以致用2】

1． 如图所示，一绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(   )

A．恒定直流、小铁锅     B．恒定直流、玻璃杯

C．变化的电流、玻璃杯   D．变化的电流、小铁锅

2． 如图所示为新一代炊具——电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是(      )

A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的

B．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好

C．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的

D．降低磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果

【质疑提升3】

１.什么是电磁阻尼？电磁阻尼有哪些应用？

【学以致用3】

1． 如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的磁场，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（     ）

A．A、B两点在同一水平线      B．A点高于B点

C．A点低于B点               D．铜环将做等幅摆动

【质疑提升4】

１.什么是电磁驱动？电磁驱动有哪些应用？

【学以致用4】

1.　如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是(  )

A．先向左，后向右  

B．先向左、后向右、再向左

C．一直向右        

D．一直向左

【核心素养提升】

1． 如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处在竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（     ）

A．沿顺时针方向运动       

B．沿逆时针方向运动

C．在原位置附近往复运动   

D．仍然保持静止状态          

2． 电磁炉采用感应电流（涡流）的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法中正确的是（　　）

A．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热

B．是线圈发热，把热能传导给锅底来加热食物的

C．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部

D．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品

3． 四川三星堆新发现6个祭祀坑。挖掘之前考古人员用图示金属探测器在地面上进行探测定位，探测器中的发射线圈产生磁场，在地下的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场又影响线圈中的电流，使探测器发出警报。则（　　）

A．发射线圈产生的磁场是恒定磁场

B．被测金属物中产生的电流是恒定电流

C．探测的最大深度与发射线圈中的电流强弱无关

D．探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报

4． 如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　)

A．增加线圈的匝数     

B．减小交流电源的频率

C．将金属杯换为瓷杯   

D．取走线圈中的铁芯

5．为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼"来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案∶在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案∶在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是（　　）

A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流

B．甲方案中，铝板摆动时都能产生涡流，起电磁阻尼的作用

C．乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流

D．乙方案比甲方案更合理

6．如图所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。磁铁和线框都可以绕竖直轴 OO′自由转动。若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将是（      ）

A．静止

　　B．随磁铁同方向转动

　　C．沿与磁铁相反方向转动

　　D．要由磁铁具体转动方向来决定

7.   有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。

8.  如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。

9.  在科技馆中常看到这样的表演：一根长1 m左右的空心铝管竖直放置（图甲），把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由下落1 m左右的时间不会超过0.5 s，但把小圆柱从上端放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管（图乙），圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么？

10. 人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？

11.  如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同。