课下巩固训练7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

课下巩固训练(七)　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【基础应用题】 1．(2024·上海嘉定期末)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了(　　) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大涡流，减小铁芯的发热量 D．减小涡流，增加铁芯的发热量 解析：选B。变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了减小涡流，减小铁芯的发热量，从而提高变压器的效率，故B正确。 2．如图所示的是安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向(左视图)均匀增大的电流，则下列说法正确的是(电流方向判断均从左向右观察)(　　 ) A．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针 B．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的大小不变 C．有金属片通过时，按收线圈中感应电流的方向为顺时针 D．有金属片通过时，接收线圈中感应电流会变大 解析：选B。当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过右侧线圈的磁通量向右，且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针，故A、C错误；通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈产生的磁场均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B正确；有金属片通过时，穿过金属片中的磁通量也发生变化，金属片中也会产生感应电流，与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以会将该空间中磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，接收线圈中感应电流会变小，故D错误。 3．如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。下列说法正确的是(　　 ) A．木框的转速总比易拉罐的大 B．易拉罐与木框的转动方向相反 C．易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动 D．两个磁铁必须异名磁极相对 解析：选A。根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确，B、C错误；两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场中受安培力而跟着木框转动起来，D错误。 4．(2024·四川成都阶段练习)铜盘处于磁感应强度大小相同的匀强磁场中，在图甲中，磁场垂直于铜盘，面积小于铜盘面积；在图乙中，磁场垂直于铜盘，面积大于铜盘面积；在图丙中，磁场垂直于铜盘，处于铜盘的下半部；在图丁中，磁场平行于铜盘，处于铜盘的下半部。现给铜盘一个相同的初速度，铜盘能最快停下来的是(忽略空气以及摩擦阻力)(　　) A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 解析：选C。甲乙两图铜盘磁通量没有发生变化，没有感应电流产生，丙图切割磁感线产生感应电流，产生电磁阻尼作用，丙图中的铜盘在安培力的作用下快速停下来；丁图铜盘未切割磁感线，没有感应电流产生，故C正确。 5．如图是一种电加热装置，当把一铁块放入线圈中且不接触线圈，稍等片刻，铁块就会烧得通红。小明同学由此做出了一些猜想，其中正确的是(　　 ) A．若把一干燥的木棍伸入线圈中，木棍会被烧着 B．线圈内部一定通有随时间变化的电流 C．线圈内部一定通有强度很大的恒定直流 D．铁块是否会变红与线圈中电流是否变化无关 解析：选B。由题意可知这是电磁感应现象，木棍不能形成电流，故木棍不会烧着，A错误；变化的电流能产生变化的磁场，变化的磁场可在铁块内部产生涡流，由于电流的热效应才把铁块烧红，C、D错误，B正确。 6．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是(　　) 解析：选A。感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。在A图中，系统震动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的震动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故A正确。 【综合提升题】 7．如图所示，将一金属小球用长为l的绝缘细绳悬挂在O点，直线PQ下方存在匀强磁场(图中未画出，O点到PQ的距离小于l)。将小球拉离磁场一定高度处由静止释放，不考虑空气阻力，则(　　) A．小球在左、右两侧摆起的最大高度相同 B．小球最终将在磁场中摆动 C．小球运动到最低点时，细绳的张力始终不变 D．小球进出磁场的过程中，安培力可能做正功 解析：选B。小球每次在进出磁场过程中，因产生电磁感应，一部分机械能转化为焦耳热，左右两侧摆起的最大高度不相同，故A错误；小球每次只在进出磁场过程中损失机械能，当全部进入匀强磁场后，因磁通量不变，故不产生感应电流，最终将在磁场区域内左右摆动，故B正确；小球每次在进出磁场过程中要消耗机械能，运动到最低点时速度不同，细绳的张力发生改变，故C错误；由楞次定律知，小球每次在进出磁场过程中，安培力一定做负功，故D错误。 8．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．r2qk C．2πr2qk D．πr2qk 解析：选D。根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势E＝πr2＝kπr2，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W＝qE＝πr2qk，故D正确。 9．(多选)如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置，一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　 ) A．金属球会运动到半圆轨道的另一端 B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流 C．金属球受到的安培力做负功 D．系统产生的总热量为mgR 解析：选CD。金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，C正确，A、B错误；根据能量守恒定律得系统产生的总热量为mgR，D正确。 【创新拔高题】 10．(多选)如图甲所示，一半径为r的光滑绝缘细圆管固定在水平面上，一质量为m、电荷量为q的带负电小球在细圆管中运动。垂直细圆管平面存在方向竖直向上的匀强磁场，其磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示(取竖直向上为正，图中B0、t0为已知量)。已知当磁感应强度均匀变化时，在圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场(电场线闭合的涡旋电场)，原来静止的小球在管内做圆周运动。小球可看作点电荷且电荷量保持不变，则下列说法正确的是(　　) A．小球沿顺时针(从上往下看)方向运动 B．管内电场强度大小为 C．小球由静止开始运动第一周所用时间为t0 D．小球第2次回到出发点的速度大小为 [创新空间]感生电场的大小 如图所示，当磁场变化时，在周围空间产生感生电场，对半径为r的闭合导体圆环，感应电动势E势＝，则圆环处的感生电场大小E＝。 解析：选BD。由楞次定律可知感生电场的方向沿顺时针，小球带负电，故小球沿逆时针(从上往下看)方向运动，A错误；回路的感应电动势E势＝，所以产生感生电场的电场强度E＝，B正确；小球做加速度大小不变的加速曲线运动，小球的静电力方向始终与速度方向相同，当成匀加速直线运动处理，根据运动学公式2πr＝t2，解得t＝，C错误；由动能定理可得mv2＝2qE·2πr，解得v＝2r，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$