课时跟踪训练（九） 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

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课时跟踪训练（九）  涡流、电磁阻尼和电磁驱动A级—双基达标1．[多选]关于电磁感应现象中的感生电场，下列说法正确的是(　　)A．感生电场不同于静电场，其电场线是闭合曲线B．由感生电场产生的感生电动势的表达式为E＝nC．感生电场产生感生电动势中的非静电力是洛伦兹力D．感生电动势对应的非静电力对自由电荷不做功解析：选AB　磁场变化时在空间激发的电场称为感生电场，不同于静止电荷产生的电场(静电场)，其电场线是闭合曲线，选项A正确；变化的磁场引起磁通量的变化，进而产生感生电动势，所以感生电动势的表达式为E＝n，选项B正确；感生电场产生感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力，即电场力，对自由电荷做功，选项C、D错误。2．[多选]磁电式仪表的线圈通常用铝框作为骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是(　　)A．防止涡流　　　　　　　 B．利用涡流C．起电磁阻尼的作用   D．起电磁驱动的作用解析：选BC　线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流即涡流。涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，所以，这样做的目的是利用涡流来起到电磁阻尼的作用。3．[多选]在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是(　　)A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场解析：选BD　根据感应电流的产生条件，只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中才产生感应电流，A错误，B正确；变化的磁场产生感生电场，与是否存在闭合线圈无关，C错误，D正确。4．以下哪些现象没有利用电磁阻尼规律(　　)解析：选D　振动的条形磁铁在线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故A不符合；磁铁通过无缺口的铝管，在铝管中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动，这是利用了电磁阻尼规律，故B不符合；U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故C不符合；转动把手时下面的闭合铜线框随U形磁铁同向转动，这是利用了电磁驱动规律，故D符合。5．如图所示，一铝块静止在光滑水平面上，现让一条形磁铁以一定的速度向右靠近铝块。在磁铁靠近铝块的过程中，下列说法正确的是(　　)A．若条形磁铁的右端为N极，则铝块会向右以相同的速度运动B．若条形磁铁的右端为S极，则铝块会向左运动，速度小于磁铁的速度C．在它们相遇前，铝块一直处于静止状态D．不论条形磁铁的右端为N极还是S极，铝块都会向右运动，且同一时刻铝块的速度小于磁铁的速度解析：选D　不管条形磁铁的右端是N极还是S极，向右靠近铝块时都会在铝块中产生涡流，因此会有电磁驱动现象，根据楞次定律阻碍作用的特点，铝块的速度小于磁铁的速度。故D正确，A、B、C错误。6．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)A．开关S由断开到闭合的瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动解析：选A　若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，变阻器滑片向左滑动，选项A正确。7.[多选]涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是(　　)A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品解析：选ABC　涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B均正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性的作用力，C正确；涡流只能在金属制品中产生，故选项D错误。8.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是(　　)A．t1>t2，v1>v2   B．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2   D．t1<t2，v1>v2解析：选D　开关S断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故a<g。所以t1<t2，v1>v2，选项D正确。9.如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T。从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率。(2)此时圆环运动的加速度。解析：(1)取金属环为研究对象，从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中，由能量守恒定律可知，环减少的动能全部转化为热能，设此时的速度为v1，则有Q＝mv2－mv，又因为P＝＝，由以上两式联立，代入数据解得P＝0.36 W。(2)由楞次定律可知圆环此时受到的安培力方向水平向左，由牛顿第二定律得＝ma，即a＝＝6×10－2 m/s2，方向水平向左。答案：(1)0.36 W　(2)6×10－2 m/s2，方向水平向左B级—选考提能10．[多选]关于涡流，下列说法中正确的是(　　)A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流解析：选ABC　真空冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，在锅具底部产生涡流，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属摆从磁场中穿过时，金属摆内感应出的涡流会对金属摆的运动产生阻碍作用，故C正确；涡流要损耗能量，变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，其目的是为了减小涡流，故D错误。11．[多选]1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　　)A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：选AB　如果将圆盘看成无数条由沿半径方向的“辐条”组成，则圆盘在转动过程中，“辐条”会切割磁感线产生感应电动势，在圆盘中产生涡流，该涡流产生的磁场导致磁针运动，故A、B正确；由于磁针位于圆盘的正上方，所以穿过圆盘的磁通量始终为0，故C错误；圆盘整体呈电中性，圆盘转动不会形成电流，故D错误。12．某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型，在水平面上相距b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1＝B2＝B，每个磁场的长都是l，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动。这时跨在两导轨间的长为l、宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动。设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，求：(1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流；(2)列车能达到的最大速度；(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施。解析：(1)开始时金属框产生的电流最大，设为Im，则由题意得Im＝。(2)分析列车受力，由牛顿第二定律可得列车的加速度a＝，当列车速度增大时，安培力变小，加速度变小，当a＝0时，列车速度达到最大，有F＝f。而F＝2Bb解得vm＝v－。(3)切断电源、改变磁场的方向、增大阻力。答案：(1)　(2)v－(3)切断电源、改变磁场的方向、增大阻力