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2019-2020年高中物理课时跟踪检测五涡流选学教科版选修1.下列应用哪些与涡流无关 A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用电表D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电流解析选D 真空冶炼炉,炉外线圈通入交变电流,使炉内的金属中产生涡流;汽车速度表是磁电式电流表,指针摆动时,铝框骨架中产生涡流;家用电表转盘式的转盘中会有涡流产生;闭合线圈在磁场中转动产生的感应电流,不同于涡流,选项D错误2.多选如图1所示,磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是 图1A.防止涡流而设计的 B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用解析选BC 线圈通电后在安培力作用下转动,铝框随之转动,在铝框内产生涡流涡流将阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来,这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用
3.如图2所示,条形磁铁用细线悬挂在O点O点正下方固定一个水平放置的铝线圈让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是 图2A.磁铁左右摆动一次,线圈内感应电流的方向改变2次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力,有时是动力解析选C 磁铁向下摆动时,根据楞次定律,线圈中产生逆时针方向的感应电流从上面看,并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力,阻碍它靠近;磁铁向上摆动时,根据楞次定律,线圈中产生顺时针方向的感应电流从上面看,磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力,阻碍它远离,所以磁铁在左右摆动一次过程中,电流方向改变3次,感应电流对它的作用力始终是阻力,只有C项正确4.多选如图3所示,是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是 图3A.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AD 1在2中转动产生感应电流,感应电流受到安培力作用阻碍1的转动,A、D对
5.多选一块铜片置于如图4所示的磁场中,如果用力把这块铜片从磁场拉出或把它进一步推入,在这两个过程中,有关磁场对铜片的作用力,下列叙述正确的是 图4A.拉出时受到阻力B.推入时受到阻力C.拉出时不受磁场力D.推入时不受磁场力解析选AB 对于铜片,无论是拉出还是推入的过程中,铜片内均产生涡流,外力都要克服安培力做功,所以,选项A、B正确
6.如图5所示,一条形磁铁从高h处自由下落,途中穿过一个固定的空心线圈当K断开时,磁铁落地所用的时间为t1,落地时的速度为v1;当K闭合时,磁铁落地所用的时间为t2,落地时的速度为v2,则它们的大小关系为 图5A.t1t2,v1v2B.t1=t2,v1=v2C.t1t2,v1v2D.t1t2,v1v2解析选D 当K断开时,线圈中没有感应电流,磁铁做自由落体运动,磁铁下落的加速度a1=g;当K闭合时,磁铁在穿过线圈时,线圈中会产生感应电流,对磁铁的运动产生阻碍作用,故此时磁铁下落的加速度a2g,根据运动学规律可知t1t2,v1v2,故选项D正确
7.如图6所示,在光滑的水平面上有一个铝质金属球,以速度v0向一个有界的匀强磁场运动,匀强磁场方向垂直于纸面向里,从金属球刚开始进入磁场到全部穿出磁场的过程中磁场的宽度大于金属球的直径,则金属球 图6A.整个过程中做匀速运动B.进入磁场过程做减速运动,穿出磁场过程做加速运动C.整个过程中做匀减速运动D.穿出时的速度一定小于进入时的速度解析选D 金属球在进入、穿出磁场的过程中均有涡流产生,金属球都要受到阻力作用,该过程中做减速运动;金属球在完全进入磁场到未开始穿出磁场的过程中,金属球中无涡流产生,此过程中做匀速运动故选项D正确
8.多选如图7所示,半圆形曲面处于磁场中,光滑金属球从高h的曲面滚下,又沿曲面的另一侧上升,设金属球初速度为零,曲面光滑,则 图7A.若是匀强磁场,球滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,球滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场,球滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场,球滚上的高度小于h解析选BD 若是匀强磁场,则穿过球的磁通量不发生变化,球中无涡流,机械能没有损失,故球滚上的高度等于h,选项A错B对;若是非匀强磁场,则穿过球的磁通量发生变化,球中有涡流产生,机械能转化为内能,故球滚上的最高高度小于h,选项C错D对
9.多选如图8所示,在O点正下方有一个具有理想边界的方形磁场,铜球在A点由静止释放,向右摆到最高点B,不考虑空气及摩擦阻力,则下列说法正确的是 图8A.A、B两点在同一水平面上B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜球最终将做等幅摆动解析选BD 铜球在进入和穿出磁场的过程中,穿过金属球的磁通量发生变化,球中产生涡流,进而产生焦耳热,因此球的机械能减少,故A点高于B点铜球的摆角会越来越小,最终出不了磁场,而在磁场内做等幅摆动
10.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图9所示,该抛物线的方程是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的直线图中虚线所示,一个小金属环从抛物线上y=bba处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属环沿抛物线下滑后产生的总热量为 图9A.mgbB.mv2C.mgb-aD.mgb-a+mv2解析选D 小金属环进入和离开磁场时,磁通量会发生变化,并产生感应电流,小金属环的一部分机械能转化为自身的内能;当小金属环全部进入磁场后,不产生感应电流,机械能守恒最终小金属环在磁场中沿曲面做往复运动,由能量守恒定律可得产生的总热量等于小金属环减少的机械能即Q=mgb-a+mv2选项D正确
11.如图10所示,质量为m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中心距地面的高度h=
0.8m现有一质量为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,落地点与铝环原位置的水平距离为x=
3.6m,小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动图101小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜?2若铝环在小磁铁穿过后的速度为v′=2m/s,在小磁铁穿过铝环的整个过程中,铝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由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过铝环后磁铁的速度v=m/s=9m/s由能量守恒可得W电=Mv02-Mv2-mv′2=
1.7J答案1铝环向右偏斜
21.7J12.磁悬浮列车的原理如图11所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场B1和B2,导轨上有金属框abcd,当匀强磁场B1和B2同时以速度v沿直线向右运动时,金属框也会沿直导轨运动设直导轨间距为l=
0.4m,B1=B2=1T,磁场运动速度v=5m/s,金属框的电阻R=2Ω试回答下列问题图111金属框为什么会运动?若金属框不受阻力,将如何运动?2当金属框始终受到f=1N的阻力时,金属框的最大速度是多少?3当金属框始终受到f=1N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的?解析1因为磁场B
1、B2向右运动,金属框相对于磁场向左运动,于是金属框ad、bc两边切割磁感线产生感应电流,当金属框在实线位置时,由右手定则知产生逆时针方向的电流,受到向右的安培力作用,所以金属框跟随匀强磁场向右运动如果金属框处于虚线位置,则产生顺时针方向的感应电流,由左手定则知,所受安培力方向仍然是水平向右故只要两者处于相对运动状态,金属框始终受到向右的安培力作用金属框开始处于静止状态对地,受安培力作用后,向右做加速运动,当速度增大到5m/s时,金属框相对静止做匀速运动2当金属框始终受到f=1N的阻力时,达最大速度时受力平衡,f=F安=2BIl,式中I=,v-vm为磁场速度和线框最大速度之差,即相对速度,所以vm=v-=
1.875m/s3消耗的能量由两部分组成,一是转化为线框的内能,二是克服阻力做功,所以消耗能量的功率为P=I2R+fvm,式中I==A=
1.25A,所以W=[
1.252×2+1×
1.875]×1W=5W,这些能量是由磁场提供的答案1见解析
21.875m/s 3每秒消耗5J的能量,这些能量是由磁场提供的。