高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后复习题

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（　　）

A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热

B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热

C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热

D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热

2．电磁炉是我们生活中常见的厨具，它的工作原理是：当线圈中通入交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在铁锅内产生感应电流，利用电流的热效应来加热食物。加热过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）

A．牛顿 B．库仑 C．法拉第 D．洛伦兹

3．如图所示，将三个相同的圆柱形永磁体A、B、C，同时从等高的竖直放置的空心铜管、空心侧面不闭合的铜管（有从上到下的裂缝）、空心塑料管上端口处由静止释放，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．永磁体A先到达管底

B．永磁体B先到达管底

C．永磁体C先到达管底

D．永磁体B、C同时到达管底

4．磁电式电流表是常用的电学实验器材。如图所示，电表内部由线圈、磁铁极靴、圆柱形.软铁螺旋弹簧等构成。下列说法正确的是（　　）

A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场.

B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变

C．通电线圈通常绕在铝框上，主要因为铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生

D．在运输时.通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是应用了电磁阻尼的原理

5．从能量的角度研究电磁感应现象，下列说法不正确的是（　　）

A．楞次定律中的阻碍过程实质上是能量转化的过程

B．产生感应电流的过程中，机械能和其他形式的能通过电磁感应转化成电能

C．电磁感应现象中，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生

D．自感现象和涡流现象都符合能量守恒定律

6．如图所示，甲、乙为形状与大小均相同且内壁光滑的圆筒，竖直固定在相同高度。两块相同的钕铁硼强磁铁，从甲、乙上端筒口同一高度同时无初速度释放，穿过乙筒的磁铁先落到地面。关于两圆筒的制作材料，下列可能正确的是（　　）

A．甲—塑料，乙—铝 B．甲—铜，乙—胶木

C．甲—玻璃，乙—塑料 D．甲—毛竹，乙—木头

7．下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（　　）

A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化

B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警

C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来

D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来

8．如图所示为电磁驱动器的原理图．其中①为磁极，它被固定在电动机②的转轴上，金属圆盘③可以绕中心轴转动，圆盘与转轴间的阻力较小．整个装置固定在一个绝缘支架④上．当电动机转动时，金属圆盘也将转动起来．下列有关说法中正确的是

A．金属圆盘转动的方向和磁极的转动方向相同，转速小于磁极的转速

B．金属圆盘转动的方向和磁极的转动方向相同，转速等于磁极的转速

C．将金属圆盘换成绝缘盘，它也会跟着磁极转动

D．当电动机突然被卡住不转时，金属圆盘将转动较长时间才会停下来

9．以下属于电磁驱动现象的（　　）

A．线圈能使振动的磁铁快速停下来

B．无缺口的铝管比有缺口的铝管更快使磁铁匀速运动

C．用手把磁铁转动，线框跟随转动

D．U磁铁能使旋转的金属圆盘快速停下来

10．下列应用中与涡流无关的是（　　）

A．高频感应冶炼炉

B．汽车的电磁式速度表

C．家用电度表（转盘式）

D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流

11．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快

B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属

C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短

D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理

12．如图所示为大型考试用到的金属探测器，工作时，其内部的探测器线圈内通有正弦交流电，关于探测器的工作原理，下列说法不正确的是（     ）

A．探测器线圈中通有频率越低的交流电，越容易探测出金属物品

B．探测器线圈中正弦交流电会产生变化的磁场

C．探测器附近有金属时，金属中会产生涡流

D．探测器附近有金属时，探测器线圈中电流会发生变化

13．如图所示是冶炼金属的感应炉的示意图，高频感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生

A．高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流

B．高频感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流

C．高频感应炉是利用线圈中电流产生的焦耳热使金属熔化的

D．高频感应炉是利用线圈中电流产生的磁场使金属熔化的

14．下列说法正确的是( )

A．处于静电平衡的导体,内部的电场强度和电势均为零

B．电势、电势差、电势能都是电能的概念,都与放入电场中的电荷无关

C．电动势数值上就等于电源正负极之间的电压

D．金属中的涡流会产生热量,生活中的电磁炉是利用这原理而工作的

15．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。则下列说法正确的是（　　）

A．该焊机也能焊接塑料圆管的接缝

B．线圈的电阻越大，焊接效果越好

C．线圈的电源换成直流电源也能进行焊接

D．圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大

二、填空题（共4题）

16．手机是利用_______传送信号的；电磁炉是利用________加热的；医院里常用的CT检查是利用_________来成像的．

17．涡流大小的决定因素：磁场变化越______（越______），导体的横截面积S越______，导体材料的电阻率越______，形成的涡流就越大。

18．判断下列说法的正误。

（1）只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(    )

（2）处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。(    )

（3）涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(    )

（4）导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(    )

（5）电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(    )

（6）电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化。(    )

（7）电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生。(    )

19．某同学探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为的交流电。

（1）下列实验操作中，正确的有______；

A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方

B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面

C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落

D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源

（2）该同学按照正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3、…、8。用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到点的距离，记录在纸带上，如图所示。

计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整。

（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是___________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______________________。

（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果得到什么结论？(      )

三、综合题（共4题）

20．磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用.图甲是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成.如图乙所示，通道尺寸、、.工作时，在通道内沿z轴正方向加的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压；海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率.

（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向.

（2）船以的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到.求此时两金属板间的感应电动势U感.

（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按计算，海水受到的安培力的80%可以转化为对船的推力.当船以的速度匀速前进时，求海水推力的功率.

21．两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为d，导轨平面与水平面的夹角θ=30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上，长为d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置于导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R．两金属导轨的上端连接一个阻值也为R的定值电阻，重力加速度为g．现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于棒且平行于导轨平面向上、大小为mg的恒力F，使金属棒由静止开始运动．求：

（1）金属棒能达到的最大速度vm；

（2）金属棒达到最大速度一半时的加速度；

（3）若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大，则金属棒由静止开始上滑4L的过程中，金属棒上产生的电热Q0．

22．如图所示，质量为的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度.现有一质量为的小磁铁（长度可忽略），以的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平距离为，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动.

（1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？

（2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，铝环中产生了多少电能？（g取10m/s2）

23．英国物理学家分析了电磁感应现象之后，明确指出：变化的磁场能够在它的周围产生感应电场，也叫做涡旋电场，这类电场的电场线是闭合的。而我们之前学过的静电场的电场线是不闭合的，说明这两类电场是有一定的本质区别的，试通过查阅资料介绍涡旋电场和静电场的区别。

参考答案：

1．B

2．C

3．D

4．D

5．C

6．B

7．C

8．A

9．C

10．D

11．C

12．A

13．A

14．D

15．D

16．     电磁波；     涡流；     X射线

17．     快     大     大     小

18．     正确     正确     正确     错误     正确     正确     错误

19．     AB     39.0     速度逐渐增大到后做匀速直线运动     逐渐增大到等于重力     为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。

20．（1）796.8N，沿y轴正方向（向右） （2）9.6V （3）2880W

21．(1) ；(2)；(3)

22．（1）铝环向右偏斜 （2）1.7J

23．

（1）产生原因不同：

静电场──由静电荷产生

涡旋电场──由变化磁场产生

（2）电场线的分布不同：

静止电荷产生的静电场，其电场线起于正电荷终止于负电荷，不可能闭合；

变化磁场产生的涡旋电场，其电场线没有起点、终点，是闭合的。

（3）电场力做功情况不同：

静电场中电场力做功和路径无关，只和移动电荷初末位置的电势差有关；

涡旋电场中移动电荷时，电场力做功和路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。