2020学年高中物理 第四章 电磁感应 课时提升作业六电磁阻尼和电磁驱动

2020学年高中物理 第四章 电磁感应 课时提升作业六电磁阻尼和电磁驱动

课时提升作业 六 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 ‎ ‎(20分钟　50分)‎ 一、选择题(本题共4小题,每小题8分,共32分)‎ ‎1.(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈里通有交变电流,交变电流在“门”内产生交变磁场,金属物品通过“门”时能产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是 (　　)‎ A.这个安检门也能检查出毒品携带者 B.这个安检门只能检查出金属物品携带者 C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流,也能检查出金属物品携带者 D.这个安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流的磁效应 ‎【解析】选B、D。这个安检门是利用涡流工作的,因而只能检查出金属物品携带者,A错,B对;若“门框”的线圈中通上恒定电流,只能产生恒定磁场,它不能使块状金属产生涡流,因而不能检查出金属物品携带者,C错;安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流的磁效应,D对。‎ ‎2.下列关于涡流的说法中正确的是 (　　)‎ A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流 ‎【解析】选A。涡流是整块金属导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律,故A选项正确;涡流也是感应电流,不但有热效应,还有磁效应;硅钢片中能产生涡流,但感应电流较小,故B、C、D错误。‎ ‎3.(多选)(2020·揭阳高二检测)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B、C。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。‎ ‎4. (多选)如图所示,闭合金属环从光滑曲面上高h处滚下,又沿曲面的另一侧上升。设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图中所示磁场中,则 (　　)‎ A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于h B.若是匀强磁场,环滚上的高度等于h C.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于h D.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h ‎【解析】选B、D。若磁场为匀强磁场,穿过环的磁通量不变,不产生感应电流,即无机械能向电能转化,机械能守恒,故A错误,B正确;若磁场为非匀强磁场,环内要产生电能,机械能减少,故C错误,D正确。‎ 二、非选择题(18分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎5.教室里有一台灵敏电流计,老师要求同学们想办法检测这一电流计内部线圈是否断了,可是教室里没有多用电表,也没有电池。吴华慧同学翻了翻自己的文具盒,手里握着一小玩意儿,神秘地对大家说:“我有办法了。”请你猜一猜,她手中握的可能是什么东西?她会用怎样的办法解决这个问题?‎ ‎【解析】她手里肯定握着一段导体,可能是一个回形针(一把小刀、一只圆规……)。她会把导体接在电流计的两接线柱间,然后摇动电流计,如果指针很快停下,说明内部线圈没有断,如果指针晃动很长时间,说明内部线圈断了。‎ 答案:见解析 ‎【能力挑战区】‎ ‎1.(多选)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.电磁炉面板可采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部 B.电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 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 ‎【解题指南】(1)电磁炉是利用感应电流使锅底发热而工作的。‎ ‎(2)由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁场变化的频率有关。‎ ‎(3)锅底只能使用铁磁性材料。‎ ‎【解析】选A、C。电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,发热部分为铁锅底部,故A正确,B错误;锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,故C正确;电磁炉产生变化的电磁场,导致加热锅底出现涡流,从而产生热量,故D错误。‎ ‎2. (2020·聊城高二检测)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电热能,设此时的速度为v1,则有 Q=mv2-m,又因为P==,‎ 由以上两式联立,代入数据解得P=0.36 W。‎ ‎(2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左,由牛顿第二定律得 ‎=ma,‎ 即a==6×10-2 m/s2,方向向左。‎ 答案:(1)0.36 W　(2)6×10-2 m/s2,方向向左 ‎【总结提升】涡流现象中两种不同的能量转化方式 ‎(1)电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能。‎ ‎(2)电磁驱动中由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能而对外做功。‎