1、1课时提升作业 六 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(20 分钟 50 分)一、选择题(本题共 4 小题,每小题 8 分,共 32 分)1.(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈里通有交变电流,交变电流在“门”内产生交变磁场,金属物品通过“门”时能产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是 ( )A.这个安检门也能检查出毒品携带者B.这个安检门只能检查出金属物品携带者C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流,也能检查出金属物品携带者D.这个安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流的磁效应【解析】选 B、D。这个安检门是
2、利用涡流工作的,因而只能检查出金属物品携带者,A 错,B对;若“门框”的线圈中通上恒定电流,只能产生恒定磁场,它不能使块状金属产生涡流,因而不能检查出金属物品携带者,C 错;安检门工作时,既利用了电磁感应现象,又利用了电流的磁效应,D 对。2.下列关于涡流的说法中正确的是 ( )A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应,但没有磁效应D.在硅钢中不能产生涡流【解析】选 A。涡流是整块金属导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律,故 A 选项正确;涡流也是感应电流,不但有热效应,还有磁效应;硅钢
3、片中能产生涡流,但感应电流较小,故 B、C、D 错误。3.(多选)(2018揭阳高二检测)磁电式仪表的线圈通常用铝框作为骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是 ( )A.防止涡流 B.利用涡流C.起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用【解析】选 B、C。线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流即涡流。涡流阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来,所以,这样做的目的是利用涡流来起到电磁阻尼的作用。24. (多选)如图所示,闭合金属环从光滑曲面上高 h 处滚下,又沿曲面的另一侧上升。设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图中所示磁场中,则 ( )A.若是匀强磁场,环滚
4、上的高度小于 hB.若是匀强磁场,环滚上的高度等于 hC.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于 hD.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于 h【解析】选 B、D。若磁场为匀强磁场,穿过环的磁通量不变,不产生感应电流,即无机械能向电能转化,机械能守恒,故 A 错误,B 正确;若磁场为非匀强磁场,环内要产生电能,机械能减少,故 C 错误,D 正确。二、非选择题(18 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)5.教室里有一台灵敏电流计,老师要求同学们想办法检测这一电流计内部线圈是否断了,可是教室里没有多用电表,也没有电池。吴华慧同学翻了翻自己的文具盒,手里握着一小玩意儿,神秘地对大家说:“
5、我有办法了。 ”请你猜一猜,她手中握的可能是什么东西?她会用怎样的办法解决这个问题?【解析】她手里肯定握着一段导体,可能是一个回形针(一把小刀、一只圆规)。她会把导体接在电流计的两接线柱间,然后摇动电流计,如果指针很快停下,说明内部线圈没有断,如果指针晃动很长时间,说明内部线圈断了。答案:见解析【能力挑战区】1.(多选)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理,是通过电子线路产生交变磁场,把铁锅放在炉面上时,在铁锅底部产生交变的电流。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法中正确的是 ( )A.电磁炉面板可采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部3B.电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具
6、对食品加热C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率D.电磁炉面板可采用金属材料,通过面板发热加热锅内食品【解题指南】(1)电磁炉是利用感应电流使锅底发热而工作的。(2)由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁场变化的频率有关。(3)锅底只能使用铁磁性材料。【解析】选 A、C。电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,发热部分为铁锅底部,故 A 正确,B 错误;锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,故 C 正确;电磁炉产生变化的电磁场,导致加热锅底出现涡流,从而产生热量,故 D 错误。2. (2
7、018聊城高二检测)如图所示,在光滑的水平面上有一半径 r=10 cm、电阻 R=1 、质量 m=1 kg 的金属环,以速度 v=10 m/s 向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T。从环刚开始进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时圆环释放了 32 J 的热量,求:(1)此时圆环中电流的瞬时功率。(2)此时圆环运动的加速度。【解析】(1)取金属环为研究对象,从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中,由能量守恒定律可知,环减少的动能全部转化为电热能,设此时的速度为 v1,则有Q= mv2- m ,又因为 P= = ,由以上两式联立,代入数据解得 P=0.36 W。(2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左,由牛顿第二定律得=ma,2(2)214即 a= =610-2 m/s2,方向向左。答案:(1)0.36 W (2)610 -2 m/s2,方向向左【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。
