1.3 电磁感应定律的应用 同步练习（含答案解析） (1)

1.3
电磁感应定律的应用
同步练习
1．下列哪些仪器不是利用涡流工作的(　　)
A．电磁炉　　　　　　　　　
B．微波炉
C．金属探测器
D．真空冶炼炉
解析：微波炉是利用微波能量易被水吸收的原理达到加热食物的目的，不是利用涡流工作的。正确选项应为A、C、D。
答案：B
2．下列说法不正确的是(　　)
A．金属块处在磁场中就会产生涡流
B．金属块相对于磁场运动，一定会产生涡流
C．大块金属的电阻很小，涡流可能达到很大的强度
D．以上说法都不对
解析：金属块处在变化的磁场中，才会产生涡流，选项A错误。金属块相对于磁场运动，只有穿过金属块的磁通量发生变化，才会产生涡流，选项B错误。根据闭合电路欧姆定律，电流和电阻成反比，可判定选项C正确。故选C。
答案：C
3.
金属铜球下端有通电的线圈，小球用橡皮绳悬挂，构成弹簧振子，如图1所示。今把小铜球拉离平衡位置后释放，此后小球的运动情况是(不计空气阻力)(　　)
A．做等幅振动
B．做减幅振动
图1
C．做增幅振动
D．无法判断
解析：线圈通电后，在线圈周围形成磁场，小球上下振动时，穿过小球的磁通量会发生变化，产生电磁感应现象，即涡流。振动系统的机械能会转化成电能，因此小球做减幅振动，选项B正确。
答案：B
4.
如图2是冶炼金属的炉的示意图，炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。下列说法不正确的是(　　)
A．利用线圈中电流产生的焦耳热
图2
B．线圈通入的应是强交变电流
C．利用变化的电流产生的磁场在炉内金属中产生的涡流
D．变化的电流变化得越快，金属熔化得越快
解析：依据产生涡流的条件，线圈中应通入的是变化的电流，才产生变化的磁场，才会在金属中产生涡流，金属才熔化，A错，B、C对。根据法拉第电磁感应定律可知电流变化越快，感应电流就越大，金属熔化得就越快，D对。
答案：A
5.
如图3所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，将它们竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下列关于两管的描述可能正确的是(　　)
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
图3
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用铜制成的，B管是用铝制成的
解析：当磁性小球落入由金属材料制成的竖直管中时，在金属管壁中发生电磁感应现象，由此产生的涡流使小球的机械能转化为金属管的内能。若落入非金属材料制成的竖直管中，则不产生涡流，没有机械能转化为电能，这样在下落相同高度时，落入金属材料制成的竖直管的小球的速度小于落入非金属材料制成的竖直管中的小球的速度，故A正确。
答案：A
6.
在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图4所示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各滑块在没碰上磁铁前的运动情况是(　　)
图4
A．都做匀速运动
B．甲、乙做加速运动
C．甲、乙做减速运动
D．乙、丙做匀速运动
解析：同属金属的铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部会产生感应电流，这个电流在金属块内部自成回路，形成涡流，则铜块、铝块的一部分动能要转化为电能并进一步转化为内能，所以铜块、铝块做减速运动。有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，故仍以原速度运动。答案为C。
答案：C
7.
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图5所示，抛物线的方程为y＝x2，其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，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)
A．mgb
B.mv2
图5
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋mv2
解析：金属块在进入磁场或离开磁场过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，机械能损失，转化成内能，不妨设x轴所在水平面为零势面，
E机初＝mv2＋mgb　E机末＝mga
ΔE机械＝mv2＋mgb－mga＝mg(b－a)＋mv2
根据能的转化和守恒定律：产生热量Q＝ΔE机械，故D项正确。
答案：D
8.
如图6所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形绝缘体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体棒电阻均不计，使OC能以角速度ω匀速运动，外力的功率是(　　)
A.　　　　　　　　
B.
图6
C.
D.
解析：导体棒匀速转动产生的感应电动势为E＝Bωr2。由能量守恒定律，外力功率应等于R的热功率P＝＝，C对。
答案：C
9．在现代家庭的厨房中，电磁炉(如图7甲)是家庭主妇非常青睐的炊具。
图7
如图7乙所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是随电流不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到加热物体的作用从而煮食。
因为电磁炉是由电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。适合放在电磁炉上烹饪的器具有：不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有：陶瓷锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等。
综合以上材料分析以下问题：
(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是________________________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？
解析：(1)①电流的磁效应(或电生磁)；②电磁感应现象(或磁生电)；③电流的热效应(或焦耳定律)。
(2)陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生电磁感应现象；铝、铜的导磁性太差，效率低。
(3)能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用。
答案：见解析
10．如图8所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。
图8
(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。
解析：(1)导体棒匀速下滑时，
Mgsin
θ＝Bil
①
I＝
②
设导体棒产生的感应电动势为E0
E0＝Blv
③
由闭合电路欧姆定律得
I＝
④
联立②③④，得
v＝
⑤
(2)改变Rx，由②式可知电流不变。设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U，电场强度大小为E
U＝IRx
⑥
E＝
⑦
mg＝qE
⑧
联立②⑥⑦⑧，得
Rx＝
⑨
答案：(1)　
(2)