2019-2020学年人教版物理选修3-2 4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练（Word版）（含解析）
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教版物理选修3-2 4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练（Word版）（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 77.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-01 20:50:04 | ||
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文档简介
2019-2020学年人教版物理选修3-2
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练
一、不定项选择题
1.如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则( )
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
2.如图所示，一个铜质圆环，无初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ。若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面始终水平。位置Ⅰ与位置Ⅱ的高度差为h，则下落时间( )
A．等于 B．大于
C．小于 D．无法判定
3.高考使用的金属探测器，是在全国高考考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设施。其结构原理图可简化为如图所示。探测器运用的是电磁感应的原理，发射线圈(外环)产生垂直于线圈平面大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)。随着磁场方向的反复变化，它会与所遇的任何金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法中正确的是( )
A．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生的涡流俯视看沿顺时针方向
B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强
C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的
D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上
4．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )
A．先向左，后向右
B．先向左，后向右，再向左
C．一直向右
D．一直向左
5.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是( )
A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
6．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是( )
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
7.[多选]如图所示，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，金属球( )
A．整个过程匀速
B．进入磁场过程中做减速运动，穿出过程做加速运动
C．进入和穿出磁场的过程均做减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
8．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是( )
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动
9.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条形磁铁至落地用时为t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时为t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是( )
A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2
C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v2
10.如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO′转动。当线框abcd绕OO′轴逆时针转动时(俯视图)，下列关于线框ABCD的转动情况的说法正确的是( )
A．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些
B．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微快了些
C．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微慢了些
D．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微快了些
二、综合计算题
11.如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10 m/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s＝3.6 m，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)，问：
(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在小磁铁穿过后速度为v′＝2 m/s，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2)
12．超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距为b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，且B1＝B2＝B，每个磁场的宽度都是a，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动。这时跨在两导轨间的长为a、宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动。设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f。
(1)求列车在运动过程中金属框产生的最大电流；
(2)求列车能达到的最大速度；
(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施。
2019-2020学年人教版物理选修3-2
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练参考答案
1、解析：选D 左侧门框中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，无金属片通过时，右侧接收线圈中磁通量减小，根据楞次定律，右侧线圈中产生的感应电流方向为顺时针，大小恒定，选项A、B错误；有金属片通过时，金属片中产生涡流，使右侧接收线圈中的感应电流大小发生变化，方向仍为顺时针，选项C错误，D正确。
2、解析：选B 由于电磁阻尼，阻碍铜质圆环的下落，所以下落时间大于，B正确。
3、解析：选C 当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，感应电流方向俯视看沿逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，但不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误。
4、解析：选D 当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，由于电磁阻尼，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，受到的静摩擦力的方向一直向左，选项D正确，A、B、C错误。
5、解析：选C 铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，铜盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C正确，A、B、D错误。
6、解析：选B 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误。
7、解析：选CD 金属球在进入和穿出磁场时，有涡流产生，受阻力作用，做减速运动；完全处于磁场中时做匀速运动，C、D正确。
8、解析：选A 若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，滑动变阻器滑片P向左滑动，选项A正确。
9、解析：选D 开关S断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故a＜g。所以t1＜t2，v1＞v2，选项D正确。
10、解析：选A 由于线框abcd旋转时会使线框ABCD中产生感应电流，由于电磁驱动，线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些，选项A正确。
11、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)设小磁铁穿过铝环后的速度为v，落地时间为t。
则h＝gt2
s＝vt，解得v＝9 m/s
由能量守恒可得，
E电＝Mv02－Mv2－mv′2＝1.7 J。
答案：(1)铝环向右偏斜 (2)1.7 J
12、解析：(1)开始时金属框产生的电流最大，设为Im，
则由题意得Im＝＝。
(2)分析列车受力可知，加速度a＝，
当列车速度增大时，安培力变小，加速度变小，
当加速度a＝0时，列车速度达到最大，有F＝f，
而F＝2Bb，得vm＝v－。
(3)要使列车停下来可采取的措施有：切断电源、改变磁场方向、增大阻力等。
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练
一、不定项选择题
1.如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则( )
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
2.如图所示，一个铜质圆环，无初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ。若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面始终水平。位置Ⅰ与位置Ⅱ的高度差为h，则下落时间( )
A．等于 B．大于
C．小于 D．无法判定
3.高考使用的金属探测器，是在全国高考考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设施。其结构原理图可简化为如图所示。探测器运用的是电磁感应的原理，发射线圈(外环)产生垂直于线圈平面大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)。随着磁场方向的反复变化，它会与所遇的任何金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法中正确的是( )
A．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生的涡流俯视看沿顺时针方向
B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强
C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的
D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上
4．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )
A．先向左，后向右
B．先向左，后向右，再向左
C．一直向右
D．一直向左
5.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是( )
A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
6．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是( )
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
7.[多选]如图所示，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，金属球( )
A．整个过程匀速
B．进入磁场过程中做减速运动，穿出过程做加速运动
C．进入和穿出磁场的过程均做减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
8．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是( )
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动
9.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条形磁铁至落地用时为t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时为t2，落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是( )
A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2
C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v2
10.如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO′转动。当线框abcd绕OO′轴逆时针转动时(俯视图)，下列关于线框ABCD的转动情况的说法正确的是( )
A．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些
B．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微快了些
C．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微慢了些
D．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微快了些
二、综合计算题
11.如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10 m/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s＝3.6 m，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)，问：
(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在小磁铁穿过后速度为v′＝2 m/s，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2)
12．超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距为b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，且B1＝B2＝B，每个磁场的宽度都是a，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动。这时跨在两导轨间的长为a、宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动。设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f。
(1)求列车在运动过程中金属框产生的最大电流；
(2)求列车能达到的最大速度；
(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施。
2019-2020学年人教版物理选修3-2
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时训练参考答案
1、解析：选D 左侧门框中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，无金属片通过时，右侧接收线圈中磁通量减小，根据楞次定律，右侧线圈中产生的感应电流方向为顺时针，大小恒定，选项A、B错误；有金属片通过时，金属片中产生涡流，使右侧接收线圈中的感应电流大小发生变化，方向仍为顺时针，选项C错误，D正确。
2、解析：选B 由于电磁阻尼，阻碍铜质圆环的下落，所以下落时间大于，B正确。
3、解析：选C 当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，感应电流方向俯视看沿逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，但不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误。
4、解析：选D 当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，由于电磁阻尼，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，受到的静摩擦力的方向一直向左，选项D正确，A、B、C错误。
5、解析：选C 铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，铜盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C正确，A、B、D错误。
6、解析：选B 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误。
7、解析：选CD 金属球在进入和穿出磁场时，有涡流产生，受阻力作用，做减速运动；完全处于磁场中时做匀速运动，C、D正确。
8、解析：选A 若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，滑动变阻器滑片P向左滑动，选项A正确。
9、解析：选D 开关S断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故a＜g。所以t1＜t2，v1＞v2，选项D正确。
10、解析：选A 由于线框abcd旋转时会使线框ABCD中产生感应电流，由于电磁驱动，线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些，选项A正确。
11、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)设小磁铁穿过铝环后的速度为v，落地时间为t。
则h＝gt2
s＝vt，解得v＝9 m/s
由能量守恒可得，
E电＝Mv02－Mv2－mv′2＝1.7 J。
答案：(1)铝环向右偏斜 (2)1.7 J
12、解析：(1)开始时金属框产生的电流最大，设为Im，
则由题意得Im＝＝。
(2)分析列车受力可知，加速度a＝，
当列车速度增大时，安培力变小，加速度变小，
当加速度a＝0时，列车速度达到最大，有F＝f，
而F＝2Bb，得vm＝v－。
(3)要使列车停下来可采取的措施有：切断电源、改变磁场方向、增大阻力等。