2.3 《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》分层练习（含解析）-人教版高中物理选修二

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第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动感生电场和感生电动势1．(多选)关于感生电场，下列说法中正确的是(　 )A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向可以用楞次定律来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向【答案】AC　【详解】磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律判断，故A、C项正确，B、D项错误。2.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上往下看是顺时针的，这可能是原磁场(　 )A．沿AB方向且在迅速减弱B．沿AB方向且在迅速增强C．沿BA方向且恒定不变D．沿BA方向且在迅速减弱【答案】A　【详解】感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行于感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场沿AB方向且在迅速减弱，或原磁场沿BA方向且在迅速增强，所以A正确。3．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　 )A．0　　B.eq \f(1,2)r2qk　 C．2πr2qk　 D．πr2qk【答案】D　【详解】均匀变化的磁场产生恒定的电场，电动势E＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(ΔB,Δt)·S＝kπr2，电场力做的功W＝qE＝πr2qk，故选项D正确。涡流4.在生产和生活中，有时候需要利用涡流效应，有时候需要避免涡流效应，下列关于涡流应用的说法中不正确的是(    )A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流【答案】B 【详解】A.真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故A正确，不符合题意；B.家用电磁炉锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故B错误，符合题意；C.根据楞次定律，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故C正确，不符合题意；D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流，故D正确，不符合题意。  5.(多选)下列措施是为了防止涡流的危害的有(　 )A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B．磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上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【答案】CD　【详解】电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，故A不符合题意；磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，故B不符合题意；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，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故C符合题意；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故D符合题意。电磁阻尼与电磁驱动6．很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率(　 )A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变【答案】C　【详解】条形磁铁在下落过程中受到向上的排斥力，绝缘铜环内产生感应电流，导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，故其速率逐渐增大，最后趋于不变，选项C正确，A、B、D错误。7.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中(　 )A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速【答案】BC　【详解】磁铁水平穿过螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由于电磁阻尼，整个过程中，磁铁做减速运动，B正确；对于小车上的螺线管，在此过程中，螺线管会产生感应电流，由于电磁驱动，使小车向右运动起来，在磁铁穿过螺线管过程中，一直做加速运动，C正确。8.(2020广东江门检测)电磁炉热效率高达90%,炉面无明火,无烟无废气,电磁“火力”强劲,安全可靠。下图是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是(　　)A.当恒定电流通过线圈时,会产生恒定磁场,恒定磁场越强,电磁炉加热效果越好B.电磁炉通电线圈加交变电流后,在锅底产生涡流,进而发热工作C.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D.在锅和电磁炉中间放一纸板,则电磁炉不能起到加热作用【答案】B【详解】电磁炉是采用的涡流感应加热原理,其内部电子线路板组成部分产生交变磁场。当把铁质锅具底部放置在炉面上时,锅具底部金属部分产生涡流,用来加热和烹饪食物,故A错误,B正确。电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流,陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体,不能产生感应电流,C错误。通电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,D错误。2.(多选)如图所示,通有恒定电流的螺线管竖直放置,一铜环R沿螺线管的轴线加速下落,在下落过程中,环面始终保持水平。铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3,位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距,则(　　)A.a1