2.3涡流 电磁阻尼和电磁驱动 同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3涡流 电磁阻尼和电磁驱动 同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 589.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-12 11:19:27 | ||
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文档简介
2.3涡流 电磁阻尼和电磁驱动 习题精选
一、单选题
1．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
2．如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。下列关于安检的说法正确的是（ ）
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
3．如图所示，其中不属于利用涡流工作的是（ ）
A．图1真空冶炼炉，可以冶炼高质量的合金
B．图2电磁炉加热食物
C．图3超高压输电线上作业的工人穿戴包含金属丝的织物制成的工作服
D．图4安检门可以探测人身携带的金属物品
4．电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中份重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相同，其中最合理的是（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，面积为S、匝数为n的线圈内有匀强磁场，已知磁感应强度随时间的变化规律为 （k＞0且为常数，但未知），当t＝0时磁场方向垂直纸面向里。在磁场方向改变之前，有一带电荷量为q、质量为m的粒子静止于水平放置的、间距为d的平行板电容器中间。（重力加速度为g）由此可以判断（ ）
A．此粒子带正电
B．磁感应强度的变化率为
C．当磁场方向改变后，该粒子将向下做加速运动
D．电容器所带电荷量与时间成正比
6．如图所示，U形框的两平行导轨与水平面成θ角，一个横截面为矩形的金属棒ab静止在导轨上、从某时刻起，添加一个方向垂直于导轨平面向下，且磁感应强度从零开始均匀增大的匀强磁场，直到金属棒刚要开始在导轨上滑动为止。在这一过程中，金属棒ab所受的摩擦力大小将（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．一直不变 D．先减小后增大
7．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是（ ）
A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B．通入电磁体线圈的电流在增强
C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
二、多选题
8．下图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。关于该探测器，下列说法中正确的是（ ）
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．探测器只能探测到有磁性的金属物
C．探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流
D．探测器能探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡电流
9．如图所示，以下现象中与涡流有关的是（ ）
A．真空冶炼炉熔化金属
B．磁电式仪表用铝框做线圈的骨架
C．处于磁场中的导电液体旋转起来
D．磁电式仪表中的线圈通电后发生偏转
10．下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
11．2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（ ）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象
B．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
C．阻尼器最终将机械能转化成为内能
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率无关
12．如图所示，用导线环绕在一金属块上许多匝，当导线中通以交变电流时，金属块中的磁通量会不断变化从而产生感应电流，这些电流的分布就像水中的漩涡一样，我们把它叫做涡电流，简称涡流。涡流会消耗电能产生热量，下列判断正确的有（ ）
A．产生感应电动势的非静电力是涡旋电场给电荷的作用力
B．如果想增大涡流发热，可以仅增大金属材料的电阻率
C．如果想增大涡流发热，可以仅增加线圈的匝数
D．如果想增大涡流发热，在线圈电流强度不变的条件下，可以仅增大电流频率
三、解答题
13．如图所示，边长为的正方形金属框ABCD质量为，电阻为，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中，金属框的下半部（一半）处于磁场内，磁场方向垂直线框平面向里。磁感应强度随时间变化规律为（T）.，求：
(1)线框中感应电流的大小和方向；
(2)从时刻开始，经多长时间细线的拉力为零？
14．电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全的辅助制动装置，其缓冲原理可简化为如下情形：如图所示（小车在平直公路上行驶的俯视图），小车内的装置产生方向竖直向下的匀强磁场；水平地面固定n=10匝的矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R=5Ω，ab边长为L=0.5m，ad边长为2L。当小车（无动力）水平通过线圈上方时，线圈与小车中的磁场发生相互作用，使小车做减速运动，从而实现缓冲。已知小车的总质量为m=1.0kg，受到地面的摩擦阻力恒为Ff=0.8N；小车磁场刚到线圈ab边时速度大小为v0=2m/s；当小车磁场刚到线圈cd边时速度减为零。整个缓冲过程中流过线圈abcd的电荷量为q=1.6C，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小B；
（2）缓冲过程中线圈产生的热量Q。
参考答案
1．C2．B3．C4．C5．B6．D7．B8．AD9．AB10．CD11．AC12．ACD
13．(1)0.4A, 方向沿ADCBA；(2)6.25s
【解析】
(1)由法拉第电磁感应定律，则有
感应电流的大小
根据楞次定律可知感应电流的方向沿ADCBA
(2)由题意可知，线框所受安培力方向向上，且当磁感应强度增大时，细线拉力减小，当细线拉力为零时，则有
且
解得
14．（1）1.6T；（2）1.2J
【解析】
（1）在整个缓冲过程中，由法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
通过线圈的电荷量
解得
（2）对小车由动能定理得W安－2FfL=0－mv
焦耳热Q=－W安
解得Q=mv－2FfL=1.2J试卷第页，共页
一、单选题
1．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
2．如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。下列关于安检的说法正确的是（ ）
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
3．如图所示，其中不属于利用涡流工作的是（ ）
A．图1真空冶炼炉，可以冶炼高质量的合金
B．图2电磁炉加热食物
C．图3超高压输电线上作业的工人穿戴包含金属丝的织物制成的工作服
D．图4安检门可以探测人身携带的金属物品
4．电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中份重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相同，其中最合理的是（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，面积为S、匝数为n的线圈内有匀强磁场，已知磁感应强度随时间的变化规律为 （k＞0且为常数，但未知），当t＝0时磁场方向垂直纸面向里。在磁场方向改变之前，有一带电荷量为q、质量为m的粒子静止于水平放置的、间距为d的平行板电容器中间。（重力加速度为g）由此可以判断（ ）
A．此粒子带正电
B．磁感应强度的变化率为
C．当磁场方向改变后，该粒子将向下做加速运动
D．电容器所带电荷量与时间成正比
6．如图所示，U形框的两平行导轨与水平面成θ角，一个横截面为矩形的金属棒ab静止在导轨上、从某时刻起，添加一个方向垂直于导轨平面向下，且磁感应强度从零开始均匀增大的匀强磁场，直到金属棒刚要开始在导轨上滑动为止。在这一过程中，金属棒ab所受的摩擦力大小将（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．一直不变 D．先减小后增大
7．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是（ ）
A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B．通入电磁体线圈的电流在增强
C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
二、多选题
8．下图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。关于该探测器，下列说法中正确的是（ ）
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．探测器只能探测到有磁性的金属物
C．探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流
D．探测器能探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡电流
9．如图所示，以下现象中与涡流有关的是（ ）
A．真空冶炼炉熔化金属
B．磁电式仪表用铝框做线圈的骨架
C．处于磁场中的导电液体旋转起来
D．磁电式仪表中的线圈通电后发生偏转
10．下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
11．2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（ ）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象
B．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
C．阻尼器最终将机械能转化成为内能
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率无关
12．如图所示，用导线环绕在一金属块上许多匝，当导线中通以交变电流时，金属块中的磁通量会不断变化从而产生感应电流，这些电流的分布就像水中的漩涡一样，我们把它叫做涡电流，简称涡流。涡流会消耗电能产生热量，下列判断正确的有（ ）
A．产生感应电动势的非静电力是涡旋电场给电荷的作用力
B．如果想增大涡流发热，可以仅增大金属材料的电阻率
C．如果想增大涡流发热，可以仅增加线圈的匝数
D．如果想增大涡流发热，在线圈电流强度不变的条件下，可以仅增大电流频率
三、解答题
13．如图所示，边长为的正方形金属框ABCD质量为，电阻为，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中，金属框的下半部（一半）处于磁场内，磁场方向垂直线框平面向里。磁感应强度随时间变化规律为（T）.，求：
(1)线框中感应电流的大小和方向；
(2)从时刻开始，经多长时间细线的拉力为零？
14．电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全的辅助制动装置，其缓冲原理可简化为如下情形：如图所示（小车在平直公路上行驶的俯视图），小车内的装置产生方向竖直向下的匀强磁场；水平地面固定n=10匝的矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R=5Ω，ab边长为L=0.5m，ad边长为2L。当小车（无动力）水平通过线圈上方时，线圈与小车中的磁场发生相互作用，使小车做减速运动，从而实现缓冲。已知小车的总质量为m=1.0kg，受到地面的摩擦阻力恒为Ff=0.8N；小车磁场刚到线圈ab边时速度大小为v0=2m/s；当小车磁场刚到线圈cd边时速度减为零。整个缓冲过程中流过线圈abcd的电荷量为q=1.6C，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小B；
（2）缓冲过程中线圈产生的热量Q。
参考答案
1．C2．B3．C4．C5．B6．D7．B8．AD9．AB10．CD11．AC12．ACD
13．(1)0.4A, 方向沿ADCBA；(2)6.25s
【解析】
(1)由法拉第电磁感应定律，则有
感应电流的大小
根据楞次定律可知感应电流的方向沿ADCBA
(2)由题意可知，线框所受安培力方向向上，且当磁感应强度增大时，细线拉力减小，当细线拉力为零时，则有
且
解得
14．（1）1.6T；（2）1.2J
【解析】
（1）在整个缓冲过程中，由法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
通过线圈的电荷量
解得
（2）对小车由动能定理得W安－2FfL=0－mv
焦耳热Q=－W安
解得Q=mv－2FfL=1.2J试卷第页，共页