涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六 47.docx
- 文档编号:3228160
- 上传时间:2022-11-20
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:204.42KB
涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六 47.docx
《涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六 47.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六 47.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六47
温馨提示:
此套题为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例,答案解析附后。
关闭Word文档返回原板块。
课时提升作业(六)
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
(15分钟·50分)
一、选择题(本大题共5小题,每小题7分,共35分。
多选题已在题号后标出)
1.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。
给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是( )
A.恒定直流、小铁锅 B.恒定直流、玻璃杯
C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)要产生涡流,导体中的磁通量必须要发生变化。
(2)只有在导体中才能产生涡流,绝缘体中不产生涡流。
【解析】选C。
通入恒定直流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,A、B错误;通入变化的电流,所产生的磁场发生变化,在空间产生感生电场,小铁锅是导体,感生电场在导体内产生涡流,电能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁场在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温,C对,D错。
2.(2015·温州高二检测)一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环,用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点,离O点下方
处有一宽度为
、垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示。
现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直,忽略空气阻力),摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场,则在达到稳定摆动的整个过程中,金属环产生的热量是 ( )
A.mgLB.mg
C.mg
D.mg(L+2r)
【解析】选C。
线圈在进入磁场和离开磁场时,磁通量发生变化,产生感应电流,机械能减少,最后线圈在磁场下面摆动,机械能守恒。
在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热,在达到稳定摆动的整个过程中,金属环减少的机械能为mg
。
3.(2015·福州高二检测)如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,磁场宽度大于球的直径。
铜球在A点由静止释放,向右摆至最高点B,不考虑空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.A、B两点在同一水平线上 B.A点高于B点
C.A点低于B点D.铜球做等幅摆动
【解题指南】电磁阻尼现象中要抓住两点:
(1)金属能够自身形成闭合回路,形成涡流。
(2)磁通量发生变化,有感应电流,阻碍相对运动。
【解析】选B。
铜球进入磁场和出磁场的过程中,都有涡流产生,阻碍铜球的摆动,从而有机械能转化为内能,A点高于B点,A、C错误,B正确;往复运动一段时间,由于铜球的一部分机械能转化为电能,其摆动幅度逐渐减小,当铜球完全进入磁场后,铜球最终将在磁场中做等幅摆动,D错误。
4.如图所示,闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动,开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内。
若条形磁铁突然绕OO′轴,N极向纸内,S极向纸外转动,在此过程中,圆环将( )
A.产生逆时针方向的感应电流,圆环上端向里,下端向外随磁铁转动
B.产生顺时针方向的感应电流,圆环上端向外,下端向里转动
C.产生逆时针方向的感应电流,圆环并不转动
D.产生顺时针方向的感应电流,圆环并不转动
【解析】选A。
磁铁转动时,环中穿过环向里的磁通量增加,根据楞次定律,环中产生逆时针方向的感应电流,磁铁转动时,为阻碍磁通量的变化,导线环与磁铁同向转动,所以选项A正确。
【补偿训练】甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转,当给以相同的初始角速度开始转动后,由于阻力作用,经相同的时间后便停止;若将环置于磁感应强度为B且大小相同的匀强磁场中,甲环的转轴与磁场方向平行,乙环的转轴与磁场方向垂直,如图所示。
当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断正确的是( )
A.甲环先停 B.乙环先停
C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后
【解析】选B。
甲不产生感应电流,乙产生感应电流,机械能不断转化为内能,故乙先停下来。
5.(多选)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是( )
A.2是磁铁,在1中产生涡流
B.1是磁铁,在2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
【解析】选A、D。
当指针摆动时,1随之转动,2是磁铁,那么在1中产生涡流,2对1的安培力将阻碍1的转动。
总之,不管1向哪个方向转动,2对1的效果总起到阻碍作用,所以它能使指针很快地稳定下来,故A、D项正确。
二、非选择题(15分)
6.如图所示,光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连,水平轨道上方有一足够长的金属杆,杆上挂有一光滑螺线管A。
在弧形轨道上高为h的地方,无初速度释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动,设A、B的质量分别为M、m,若最终A、B速度分别为vA、vB。
(1)螺线管A将向哪个方向运动?
(2)全过程中整个电路所消耗的电能。
【解析】
(1)磁铁B向右运动时,根据楞次定律知螺线管中产生感应电流,感应电流产生电磁驱动作用,使得螺线管A向右运动。
(2)全过程中,磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能,所以
mgh=
M
+
m
+E电,
即E电=mgh-
M
-
m
。
答案:
(1)向右
(2)mgh-
M
-
m
(25分钟·50分)
一、选择题(本大题共4小题,每小题7分,共28分。
多选题已在题号后标出)
1.(多选)(2014·江苏高考)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。
若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( )
A.增加线圈的匝数 B.提高交流电源的频率
C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯
【解析】选A、B。
根据题意要缩短加热时间,只需要提高感应电动势,所以增加线圈的匝数、提高交流电源的频率都可以实现,A、B项正确;取走线圈中的铁芯,对应的感应电动势变小,故D项错误;将金属杯换为瓷杯,加热作用消失,故C项错误。
【补偿训练】(多选)下列说法正确的是( )
A.把金属块放在变化的磁场中可产生涡流
B.在匀强磁场中匀速运动的金属块会产生涡流
C.涡流对生产和实验既有利又有害
D.大块金属中无感应电动势产生,直接产生了涡流
【解析】选A、C。
把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,A正确;在匀强磁场中匀速运动的金属块中磁通量没有发生变化不产生涡流,B错误;涡流既有有利的一面可以用来加热或冶炼金属,也有不利的一面如使某些元件发热,所以C正确;产生涡流的条件是在金属块中产生感应电流,即穿过金属块的涡流是一种自成回路的感应电流,由闭合电路欧姆定律可知,有电流必有电动势,故D错误。
2.如图所示,一条形磁铁从静止开始向下穿过一个用双线绕成的闭合线圈,条形磁铁在穿过线圈的过程中( )
A.做自由落体运动
B.做减速运动
C.做匀速运动
D.做非匀变速运动
【解题指南】解答本题要注意以下两点:
(1)要产生涡流从而产生电磁阻尼或电磁驱动,必须是闭合回路的磁通量发生变化。
(2)本题中若看作是闭合回路,由于是双线绕法,磁通量没有发生变化,若把两股看作一股则没有组成闭合回路,没有感应电流,故不会形成电磁阻尼。
【解析】选A。
双线绕成的线圈由于两导线产生的磁通量相互抵消,不会产生磁场,所以磁铁将做自由落体运动。
3.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
【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,故选项A、D错误,B正确;而选项C是微波炉的加热原理,C错误。
4.(多选)(2015·全国卷Ⅰ)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。
实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。
实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。
下列说法正确的
是( )
A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动
【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:
(1)分析磁针的磁场分布情况。
(2)把圆盘理解成“同心圆”和“辐条”模型。
【解析】选A、B。
由于磁针位于圆盘的正上方,所以穿过圆盘的磁通量始终为零,故C错误;如果将圆盘看成由沿半径方向的“辐条”组成,则圆盘在转动过程中,“辐条”会切割磁感线产生感应电动势,在圆盘中产生涡电流,该涡电流产生的磁场导致磁针运动,故A、B正确;同时圆盘中的自由电子随圆盘一起转动形成电流,该电流对磁针没有作用力,D错误。
二、非选择题(本大题共2小题,共22分)
5.(10分)如图所示,质量为m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8m,有一质量为M=200g的小磁铁(长度可忽略),以v0=10m/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x=3.6m,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),求:
(1)铝环向哪边偏斜?
(2)若铝环在磁铁穿过后速度v′=2m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?
(g取10m/s2)
【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)由磁铁穿过铝环后飞行的水平距离可求出穿过后的速度v=
=
m/s=9m/s
由能量守恒可得:
W电=
M
-
Mv2-
mv′2=1.7J。
答案:
(1)向右偏斜
(2)1.7J
【总结提升】涡流现象中两种不同的能量转化方式
(1)电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能。
(2)电磁驱动中由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能而对外做功。
6.(12分)在质量为M=1kg的小车上竖直固定着一个质量m=0.2kg、高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝的矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同。
现在线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,速度为v1=10m/s,随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图甲所示。
已知小车(包括线圈)运动的速度v随车的位移x变化的v-x图像如图乙所示。
求:
(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d。
(2)当小车的位移x=10cm时,线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a。
(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量Q。
【解析】
(1)由题图可知,从x=5cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,受安培力作用,小车做减
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 涡流电磁阻尼和电磁驱动课时提升作业六 47 涡流 电磁 阻尼 驱动 课时 提升 作业