人教版选择性必修二第二章涡流电磁驱动、阻尼专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动,下列说法正确的是( )
A. 超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流
B. 利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流
C. 当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是与导体的运动方向相同
D. 磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,这就是电磁阻尼
2. 如图所示,将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间,铝框可以绕竖直轴线自由转动。转动磁铁,会发现静止的铝框也会发生转动。下列说法正确的是( )
A. 铝框与磁极转动方向相反 B. 铝框始终与磁极转动得一样快
C. 铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的 D. 铝框是因为受到安培力而转动的
3. 下列现象中利用的原理主要不是电磁感应的是( )
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
4. 如图所示,一根两端开口的铜管竖直放置,一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中,过了较长时间才从铜管下端落出,比自由落体慢了许多.则( )
A. 磁体下落变慢,主要是由于磁体受到了空气的阻力
B. 磁体下落变慢,主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C. 铜管对磁体的作用力方向始终向上
D. 铜管内感应电流方向保持不变
5. 如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管和塑料管竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块
A. 在中的下落时间比在中的长 B. 落至底部时在中的速度比在中的长
C. 在和中都做自由落体运动 D. 在两个下落过程中的机械能都守恒
6. 为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下,实验小组的同学利用“电磁阻尼“来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案,甲方案:在指针转轴上装上扇形铝板,磁场位于零刻度中间;乙方案:在指针转轴上装上扇形铝框,磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是( )
A. 甲方案中,铝板摆动时磁通量不变,不会产生感应电流
B. 甲方案中,铝板摆动时都能产生涡流,起电磁阻尼的作用
C. 乙方案中,铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D. 乙方案比甲方案更合理
7. 四川三星堆新发现个祭祀坑。挖掘之前考古人员用图示金属探测器在地面上进行探测定位,探测器中的发射线圈产生磁场,在地下的被测金属物中感应出电流,感应电流的磁场又影响线圈中的电流,使探测器发出警报,下列说法正确的是( )
A. 发射线圈产生的磁场是恒定磁场 B. 被测金属物中产生的电流是恒定电流
C. 探测的最大深度与发射线圈中的电流强弱无关 D. 探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报
8. 如图为自动售货机投币系统,它可以自动识别硬币,关于自动售货机投币系统工作原理说法不正确的是( )
A. 当硬币投入自动售货机的投币口时,硬币被挡住,暂时停止在处,以便让机器测出电阻。如果电阻值在机器内计算机芯片所认可的范围内,支持物下降,硬币沿斜面滚下
B. 当硬币通过两块磁铁时,硬币内产生了涡流,从而受到安培力的作用,导致速度减小
C. 当硬币通过磁铁后,传感器测出它的速度,并且与存储在计算机中的标准值比较,如果速度适当,开关就打开,硬币被接受
D. 当硬币通过磁铁后,传感器测出它的速度,并且与存储在计算机中的标准值比较,如果速度过快,开关就打开,硬币被接受
9. 如图所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况是( )
A. 都做匀速运动 B. 甲、乙做加速运动
C. 甲做加速运动,乙做减速运动,丙做匀速运动 D. 甲做减速运动,乙做加速运动,丙做匀速运动
10. 电磁炉又名电磁灶,是现代厨房革命的产物,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具,完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是( )
A. 电磁炉通电线圈加直流电,电流越大,电磁炉加热效果越好
B. 电磁炉原理是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绝缘物质,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
二、填空题(本大题共2小题,共20.0分)
11. 涡流有热效应,但没有磁效应。______ 对的填,错的填
12. 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______选填“防止”或“利用”涡流而设计的,起______选填“电磁阻尼”或“电磁驱动”的作用.
三、简答题(本大题共2小题,共20.0分)
13. 有一个铜盘,轻轻拨动它,能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁体的两极放在铜盘的边缘,但并不与铜盘接触如图,铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。
14. 用丝线悬挂闭合金属环,悬于点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场.金属环的摆动会很快停下来.试解释这一现象.若整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗?
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据静电屏蔽、变压器的结构、涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念逐项解答即可。
【解答】
A.超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了静电屏蔽,不是减少涡流,故A错误;
B.利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流,故B正确;
C.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,根据右手定则及左手定则可知安培力的方向总是与导体的相对运动方向相反,故C错误;
D.磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,这就是电磁驱动,故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
当转动磁铁时,导致穿过铝框的磁通量发生变化,从而产生感应电流,出现安培力,导致铝框转动,由楞次定律可知,安培力总是阻碍磁通量变化,故铝框与磁铁转动方向相同,但转动快慢不同。
本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用,要知道感应电流的磁通量总阻碍引起感应电流的磁通量变化,从而引起电磁驱动的现象。
【解答】
根据楞次定律可知,为阻碍磁通量减少,铝框中会产生相同磁场方向的感应电流,再由安培定则可知,铝框的转动方向与磁铁的转动方向相同,但快慢不一,故AB错误;
由以上分析可知,铝框转动是因为由于电磁感应产生电流,而使铝框内受到安培力而转动,故C错误,D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
电磁感应:闭合电路的磁通量发生变化,从而产生感应电动势的现象。从能的转化上看是其他形式的能转化为电能。
在电和磁这一部分中,学到了很多电学设备,每个设备的制成原理是经常考查的知识点.要在理解的基础上,记住这些基础知识。
【解答】
A.真空冶炼炉中的线圈通有高频电流,由于电磁感应,从而在线圈中产生很强的变化的电磁场,最终导致炉内金属产生涡流,使其达到很高的温度
B.金属物体过安检门时,金属物在安全门的磁场中发生电磁感应现象内部出现感应电流,感应电流产生的磁场反作用于安检门发生报警;
C.导电液体之所以会旋转,是因为安培力的作用,不是电磁感应现象;
D.磁场中旋转铜盘由于切割磁感线发生电磁感应内部产生环形电流,电流在磁场力作用下使圆盘很快停下来,此为电磁阻尼现象;
本题选择不是电磁感应的,故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据电磁阻尼知磁体下落,变化的磁场在铜管内激发出了涡流,涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力,铜管对磁体的作用力方向始终向上,所以磁体下落变慢;铜管对磁体先有向上的斥力,再有向上的吸引力,根据楞次定律知电流方向发生改变。
本题主要考查电磁阻尼、涡流、楞次定律。
【解答】
磁体下落变慢,产生该现象的原因是磁体下落,变化的磁场在铜管内激发出了涡流,涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力,铜管对磁体的作用力方向始终向上,故AB错误,C正确;
D. 根据楞次定律知铜管对磁体先有向上的斥力,再有向上的吸引力,电流方向发生改变,故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
当小磁块在光滑的铜管下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管产生感应电流,因为磁场对电流有作用,从而产生安培阻力,对于塑料管没有任何阻碍,从而即可求解。
本题考查安培力产生原因,注意感应电流产生条件,理解涡流的概念。
【解答】
C.当小磁块在光滑的铜管下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管产生感应电流,因为磁场对电流有作用,从而产生安培阻力,而对于塑料管内小磁块没有任何阻力,做自由落体运动,故C错误;
A.在铜管中小磁块受到安培阻力,则在中的下落时间比在中的长,故A正确;
B.根据能量守恒可知,因安培阻力,导致产生热能,则至底部时在中的速度比在中的小,故B错误;
D.由选项分析可知,在铜管的小磁块机械能不守恒,而在塑料管的小磁块机械能守恒,故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】
分别结合图片分析甲乙两图中的装置,当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,产生感应电流,起电磁阻尼的作用,可使指针停下,甲乙两图主要区别在于分别是铝板和铝框。
本题考查电磁阻尼的原理,要求学生结合电磁感应现象对两个方案进行分析,难度适中。
【解答】
甲方案中,铝板摆动时,扇形铝板的半径切割磁感应线,在铝板内形成环状涡流,机械能损失,起电磁阻尼的作用,指针能很快停下来,故A错误,B正确;
乙方案中,当指针偏转角度较小时,铝框中磁通量不变,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,因此,甲方案更合理,故CD错误。
故选:。
7.【答案】
【解析】
【分析】
探测环中的发射线圈通以正弦式电流,被测金属物中产生的是交变电流,违规携带的物品只要是金属就会被探测到。
本题考查了电磁感应在生活和生产中的应用。本题是基础题,考的是基本概念,难度不大。
【解答】
A.根据法拉第电磁感应定律,探测器产生的是变化的磁场,不是恒定的磁场.故A错误;
B.探测器靠近金属物体时,在金属导体中就会产生涡电流,这种涡流就是交变电流.故B错误;
C.探测的最大深度与发射图中电流强弱有关.若线圈中电流很弱,其产生的涡变电流几乎没有,则无法探测.故C错误
D.探测器产生的是变化磁场,使靠近的金属物体产生涡流,探测器与被测金属物体相对静止也能发出警报,故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
当硬币通过两块磁铁时,硬币内产生了涡流,从而受到安培力的作用,导致速度减小。
传感器测出它的速度,并且与存储在计算机中的标准值比较,如果速度适当,开关就打开,硬币被接受,否则开关打开,硬币进入拒绝通道。
【解答】
当硬币投入自动售货机的投币口时,硬币被挡住,暂时停止在处,以便让机器测出电阻。如果电阻值在机器内计算机芯片所认可的范围内,支持物下降,硬币沿斜面滚下。当硬币通过两块磁铁时,硬币内产生了涡流,从而受到安培力的作用,导致速度减小。当硬币通过磁铁后,传感器测出它的速度,并且与存储在计算机中的标准值比较,如果速度适当,开关就打开,硬币被接受,否则开关打开,硬币进入拒绝通道。故ABC正确,D错误。
题目要求选说法不正确的,故选D。
9.【答案】
【解析】甲图中,铁球靠近磁铁时被磁化,与磁铁之间产生相互吸引的作用力,当然铁球也会产生涡流,涡流产生的感应磁场对原磁场的变化也会起阻碍作用,但这个阻力要小于铁球与磁铁之间的吸引力,故其合力表现为吸引力,故铁球将加速运动;
乙图中,铝球不易被磁化,铝球与磁铁之间产生相互吸引的作用力可以忽略不计,当铝球向磁铁靠近时,穿过它的磁通量发生变化,因此在其内部产生涡流,涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用,所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速;
丙图中,木球为非金属,既不能被磁化,也不产生涡流现象,所以磁铁对木球不产生力的作用,木球将做匀速运动;
即甲做加速运动,乙做减速运动,丙做匀速运动,故C正确,ABD错误。
10.【答案】
【解析】解:、电磁炉通电线圈加直流电,会产生恒定磁场,穿过锅底的磁通量不会发生变化,不能产生涡流,所以没有加热效果,故A错误;
B、电磁炉的原理是磁场感应涡流加热,即利用交变电流通过线圈产生交变磁场,所以电磁炉通过线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作,故B正确;
C、在锅和电磁炉中间放一绝缘物质,不会影响涡流的产生,因此不会影响电磁炉的加热作用,故C错误;
D、金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅,陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料,不会产生涡流,而不是因为导热性能较差,故D错误。
故选:。
明确电磁炉基本原理为电磁感应原理,通电线圈中通以交流电流后产生变化的磁场,在锅底产生电磁感应而产生热量,所以锅底只能用金属材料。
本题考查涡流的应用,要注意明确电磁炉的基本原理为电磁感应现象,知道电磁炉只能采用可以产生涡流的金属平底锅。
11.【答案】
【解析】解:涡流既有热效应又有磁效应,故应该选B。
故答案为:。
涡流既有热效应又有磁效应。
本题考查涡流,要注重课本,强化记忆。
12.【答案】利用 电磁阻尼
【解析】解:常用铝框做骨架,当线圈在磁场中转动时,导致铝框的磁通量变化,从而产生感应电流,出现安培阻力,使其很快停止摆动.而塑料做骨架达不到电磁阻尼的作用,这样做的目的是利用涡流;
故答案为:利用,电磁阻尼.
根据穿过线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电动势,出现感应电流,进而受到安培阻力,阻碍指针的运动.
在学过的测量工具或设备中,每个工具或设备都有自己的制成原理;对不同测量工具的制成原理,是一个热点题型,需要重点掌握,同时理解电磁阻尼的原理.
13.【答案】当铜盘在磁体间运动时,由于发生电磁感应现象,在铜盘中产生涡流,使铜盘受到安培力作用,而安培力阻碍导体的运动,所以铜盘很快就停了下来。
【解析】本题考查了电磁阻尼现象。安培力总是阻碍导体相对磁场的运动。
14.【答案】解:若只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时,由于磁通量发生变化,有感应电流产生,于是阻碍相对运动,摆动很快停下来,这就是电磁阻尼现象;空间都有匀强磁场,穿过金属环的磁通量反而不变化了,因此不产生感应电流,不会阻碍相对运动.
答:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时,有感应电流产生,会阻碍相对运动,摆动很快停下来;空间都有匀强磁场,穿过金属环的磁通量反而不变化了,因此不产生感应电流,不会阻碍相对运动.
【解析】楞次定律的内容为闭合回路中产生的感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化.由此分析即可.
本题考查楞次定律的应用与能量守恒的相合;要注意线圈磁通量发生化时才会产生应流;而由楞次定律可得感应电流产生的磁场是阻碍原磁通量的变化的.
第1页,共1页