2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（答案）人教版（2019）高中物理选择性必修第二册练习

第二章 电磁感应
3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【基础训练】
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．家用电度表
D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流
2.电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　　)
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．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
3.如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，则(　　)
A．小球速度变大
B．小球速度变小
C．小球速度不变
D．小球速度可能变大也可能变小
4．磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，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
5．(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是(　　)
6．如下图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按下图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是(　　)
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速
D．线圈静止不动
7．(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　　)
A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
8．如图所示，质量为m＝100g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁(长度可忽略)，以10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)
(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10m/s2)
【能力提升】
9. (电磁驱动)如图所示，闭合导线环和条形磁体都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁体和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁体突然绕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、下端向外随磁体转动
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
10．(多选)如图所示，在光滑水平面上有一金属圆环，在它正上方有一条形磁铁，当条形磁铁运动时，将出现的情况是(不计空气阻力)(　　)
A．条形磁铁水平向右运动时，金属环将随着向右运动
B．条形磁铁水平向右运动时，金属环将向左运动
C．条形磁铁释放下落过程中，磁铁的加速度大于g
D．条形磁铁释放下落过程中，磁铁的加速度小于g
11．如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图乙所示中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力而可能上升(　　)
12．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如下图所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是(　　)
A．mgb　　　　　　 B.mv2
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2
13．如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10cm、电阻R＝1Ω、质量m＝1kg的金属环，以速度v＝10m/s向一有界磁场滑动．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32J的热量，求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率；
(2)此时圆环的加速度．
14．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.
(1)螺线管A将向哪个方向运动？
(2)全过程中整个电路所消耗的电能．
答案
1．ABC 2.B 3.D 4．BC 5．BCD 6．C 7．AD
8．(1)铝环向右偏　(2)1.7J
解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．
(2)由能量守恒可得：
由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v＝m/s＝9m/s，
W电＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7J.
9. A 10．AD 11．A 12．D
13．答案：(1)0.36W　(2)6×10－4m/s2　向左
解析：(1)由能量守恒mv2/2＝Q＋mv′2/2
而P＝E2/R＝(B·2r·v′)2/R
二式联立可得P＝0.36W
(2)a＝BIL/m＝B2(2r)2v′/mR＝6×10－2m/s2，向左．
14．答案：(1)向右运动　(2)mgh－Mv－mv
解析：(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．
(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，所以mgh＝Mv＋mv＋E电
即E电＝mgh－Mv－mv.