課后素養(yǎng)落實(shí)(八)渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用(建議用時(shí)：40分鐘)題組一對(duì)渦流的理解1．下列關(guān)于渦流的說法中正確的是()A．渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的B．渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流C．渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)D．在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流A[渦流本質(zhì)上是感應(yīng)電流，是自身構(gòu)成回路，在穿過導(dǎo)體的磁通量變化時(shí)產(chǎn)生的，所以A正確，B錯(cuò)誤；渦流不僅有熱效應(yīng)，同其他電流一樣也有磁效應(yīng)，C錯(cuò)誤；硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但仍能產(chǎn)生渦流，D錯(cuò)誤。]2．(多選)下列磁場垂直加在金屬圓盤上能產(chǎn)生渦流的是()ABCDBCD[只有變化的磁場才會(huì)使圓盤產(chǎn)生渦流。故選B、C、D。]3．安檢門是一個(gè)用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，金屬物品通過“門”時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警。關(guān)于這個(gè)安檢門的以下說法不正確的是()A．這個(gè)安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個(gè)安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個(gè)“門框”的線圈中通上恒定電流，則不能檢查出金屬物品攜帶者D．這個(gè)安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)A[這個(gè)安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查金屬物品攜帶者，A錯(cuò)誤，B正確；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生電流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C正確；安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D正確。]4．(多選)在大型用電系統(tǒng)中，都配有變壓器，通過互感可以把交變電流進(jìn)行升壓和降壓。如圖所示，變壓器的線圈中都有鐵芯，鐵芯往往都是用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這樣做的目的是()A．硅鋼電阻率大，用薄硅鋼片疊壓成鐵芯，使鐵芯電阻增大，減少變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量B．硅鋼電阻率小，用薄硅鋼片疊壓成鐵芯，使鐵芯電阻減小，減少變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量C．增大渦流發(fā)熱，提高變壓器的效率D．減少渦流發(fā)熱，提高變壓器的效率AD[硅鋼材料的電阻率大，且采用薄硅鋼片，增大了鐵芯中的電阻，阻斷了渦流回路，變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的渦流的發(fā)熱量大大減少，減少了電能損失，提高了變壓器的效率，所以A、D正確。]5．金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場所，關(guān)于金屬探測器的論述正確的是()A．金屬探測器可用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分蠦．金屬探測器探測地雷時(shí)，探測器的線圈中產(chǎn)生渦流C．金屬探測器探測金屬時(shí)，被測金屬中感應(yīng)出渦流D．探測過程中金屬探測器與被測物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測效果相同C[金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中，故A錯(cuò)誤；金屬探測器探測金屬時(shí)，被測金屬中感應(yīng)出渦流，故B錯(cuò)誤，C正確；探測過程中金屬探測器應(yīng)與被測物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)；相對(duì)靜止時(shí)無法得出探測效果，故D錯(cuò)誤。]題組二電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)6．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強(qiáng)磁場，則從球開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，金屬球()A．整個(gè)過程勻速運(yùn)動(dòng)B．進(jìn)入磁場過程中金屬球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過程做加速運(yùn)動(dòng)C．整個(gè)過程都做勻減速運(yùn)動(dòng)D．穿出時(shí)的速度一定小于初速度D[在進(jìn)入磁場和穿出磁場兩個(gè)過程中，金屬球均由于渦流而受到阻力作用，由能量守恒知，穿出時(shí)的速度一定小于初速度，故D正確。]7．如圖所示，閉合導(dǎo)線環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi)，若條形磁鐵突然繞OO′軸，N極向紙里、S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，在此過程中圓環(huán)將()A．產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)B．產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動(dòng)C．產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)D．產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)A[磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)中穿過環(huán)向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為阻礙磁通量的變化，導(dǎo)線環(huán)與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確。]8．(多選)如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(不計(jì)各種摩擦)，現(xiàn)讓銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)。下面對(duì)觀察到的現(xiàn)象描述及解釋錯(cuò)誤的是()A．銅盤中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去B．銅盤中有感應(yīng)電動(dòng)勢、沒有感應(yīng)電流，銅盤將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去C．銅盤中既有感應(yīng)電動(dòng)勢又有感應(yīng)電流，銅盤將很快停下D．銅盤中既有感應(yīng)電動(dòng)勢又有感應(yīng)電流，銅盤將越轉(zhuǎn)越快ABD[銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律知，盤中有感應(yīng)電動(dòng)勢，也產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且受到阻尼作用，機(jī)械能很快轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦耳熱，銅盤將很快停下，故C對(duì)，A、B、D錯(cuò)。]9．如圖所示，條形磁鐵從h高處自由下落，中途穿過一個(gè)固定的空心線圈，開關(guān)S斷開時(shí)，至落地用時(shí)t1，落地時(shí)速度為v1；S閉合時(shí)，至落地用時(shí)t2，落地時(shí)速度為v2，則它們的大小關(guān)系正確的是()A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1<t2，v1<v2 D．t1<t2，v1>v2D[開關(guān)S斷開時(shí)，線圈中無感應(yīng)電流，對(duì)磁鐵無阻礙作用，故磁鐵自由下落，a＝g；當(dāng)S閉合時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，阻礙磁鐵下落，故a<g，所以t1<t2，v1>v2。]10．(多選)低頻電渦流傳感器可用來測量自動(dòng)化生產(chǎn)線上金屬板的厚度。如圖，在線圈L1中通以低頻交流電，它周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場，其正下方有一個(gè)與電表連接的線圈L2，金屬板置于L1、L2之間。當(dāng)線圈L1產(chǎn)生的變化磁場透過金屬板，L2中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于金屬板厚度不同，吸收電磁能量強(qiáng)弱不同，導(dǎo)致L2中感應(yīng)電流的強(qiáng)弱不同，則()A．金屬板吸收電磁能量，是由于穿過金屬板的磁場發(fā)生變化，板中產(chǎn)生渦流B．金屬板越厚，渦流越弱C．L2中產(chǎn)生的是直流電D．L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電AD[當(dāng)L1中通過交流電時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則知，穿過金屬板的磁場發(fā)生變化，從而出現(xiàn)變化的電場，導(dǎo)致金屬板內(nèi)產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場能，然后轉(zhuǎn)化成金屬板的內(nèi)能，故A正確；金屬板越厚，在變化的交流電流作用下，產(chǎn)生的渦流越強(qiáng)，B錯(cuò)誤；根據(jù)電磁感應(yīng)規(guī)律可知，在L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。]11．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2D[金屬塊進(jìn)出磁場時(shí)，會(huì)產(chǎn)生渦流，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成焦耳熱，所能達(dá)到的最高位置越來越低，當(dāng)最高位置y＝a時(shí)，由于金屬塊中的磁通量不再發(fā)生變化，金屬塊中不再產(chǎn)生渦流，機(jī)械能也不再損失，金屬塊會(huì)在磁場中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過程中減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即Q＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2，所以D項(xiàng)正確。]12．如圖所示，光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長的金屬桿，桿上掛有一光滑螺線管A。在弧形軌道上高為h的地方，無初速度釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn))，B下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB。(1)螺線管A將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2)全過程中整個(gè)電路所消耗的電能是多少？[解析](1)磁鐵B向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)作用，使得螺線管A向右運(yùn)動(dòng)。(2)全過程中，磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺線管中的電能，所以mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋E電即E電＝mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)。[答案](1)向右運(yùn)動(dòng)(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)13．如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長度可忽略)以10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為2m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個(gè)過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10m/s2)[解析