選修3－2課后限時(shí)訓(xùn)練14電磁驅(qū)動(dòng)、電磁阻尼、渦流1．如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有一塊馬蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極厚度與線圈寬度相同，磁鐵在線圈正下方自左向右勻速通過(guò)線圈時(shí)，線圈仍靜止不動(dòng)，那么線圈受到木板的摩擦力的方向是()A．先向左、后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向左D．一直向右解析：當(dāng)磁鐵在線圈正下方自左向右勻速通過(guò)線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律判知，線圈與磁鐵間先相互排斥后互相吸引，故線圈一直有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故線圈所受木板的摩擦力方向一直向左，故C對(duì)，A、B、D都錯(cuò)．答案：C2．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(pán)(不計(jì)各種摩擦)，現(xiàn)讓銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)．下面對(duì)觀察到的現(xiàn)象描述及解釋正確的是()A．銅盤(pán)中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒(méi)有感應(yīng)電流，銅盤(pán)將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去B．銅盤(pán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、沒(méi)有感應(yīng)電流，銅盤(pán)將一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去C．銅盤(pán)中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流，銅盤(pán)將很快停下D．銅盤(pán)中既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又有感應(yīng)電流，銅盤(pán)將越轉(zhuǎn)越快解析：銅盤(pán)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(pán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(pán)將很快停下，故C對(duì)，A、B、D錯(cuò)．答案：C3．如圖所示，一光滑水平桌面的左半部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)一電阻不計(jì)的環(huán)形導(dǎo)線圈在此水平桌面上向右以某一速度開(kāi)始滑行時(shí)()A．若整個(gè)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)，線圈一定做勻速運(yùn)動(dòng)B．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過(guò)程，必做加速運(yùn)動(dòng)C．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過(guò)程，必做減速運(yùn)動(dòng)D．線圈從磁場(chǎng)內(nèi)滑到磁場(chǎng)外過(guò)程，必定放熱解析：整個(gè)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)時(shí)，無(wú)感應(yīng)電流，故不受安培力，線圈做勻速運(yùn)動(dòng)，A對(duì)；線圈滑出磁場(chǎng)過(guò)程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到阻礙它運(yùn)動(dòng)的安培力，故線圈做減速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項(xiàng)B錯(cuò)，C、D對(duì)．答案：ACD4．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.其下半部分處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(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)拋物線足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2＋mgbC．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2解析：金屬塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．要注意分析金屬塊的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以便計(jì)算金屬塊總共損失的機(jī)械能，金屬塊在進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能要減少，上升的最大高度不斷降低，最后剛好滑不出磁場(chǎng)后，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)永不停止．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒，整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于機(jī)械能的損失，即Q＝ΔE＝eq\f(1,2)mv2＋mg(b－a)．故正確答案為D．答案：D5．如圖所示，蹄形磁鐵的兩極之間放置一個(gè)線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)磁鐵按圖示方向繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()A．俯視，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D．線圈靜止不動(dòng)解析：當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由楞次定律知，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，即感應(yīng)電流的方向必定是使其受到的力的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，以減小磁通量的增加，因而線圈跟著轉(zhuǎn)起來(lái)，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速．如果轉(zhuǎn)速相等，線圈中的磁通量不再變化，起“驅(qū)動(dòng)”作用的安培力將消失．答案：C6．甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO′旋轉(zhuǎn)，當(dāng)給以相同的初始角速度開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，由于阻力，經(jīng)相同的時(shí)間后便停止；若將環(huán)置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，如圖所示，當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，則下列判斷正確的是()甲乙A．甲環(huán)先停B．乙環(huán)先停C．兩環(huán)同時(shí)停下D．無(wú)法判斷兩環(huán)停止的先后解析：由于轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)甲環(huán)的磁通量不變，穿過(guò)乙環(huán)的變化，所以甲環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流．乙環(huán)的機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱散失掉，所以乙環(huán)先停下來(lái)．答案：B7．如圖所示，ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過(guò)程中，線圈ab將()A．靜止不動(dòng)B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源的極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向解析：電源極性的不同接法，只是使兩磁極之間的磁場(chǎng)方向不同．若電源的正極在右端．則磁場(chǎng)方向水平向右，反之水平向左．P向右端滑動(dòng)時(shí)，變阻器的阻值減小，電流增大，穿過(guò)線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，所以線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)該是使線圈的磁通量減小，由此可見(jiàn)，線圈將繞O軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確．答案：B8．如圖所示是著名物理學(xué)家費(fèi)曼設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一塊絕緣板中部安裝一個(gè)線圈，并接有電源，板的四周有許多帶負(fù)電的小球，將整個(gè)裝置懸掛起來(lái)，當(dāng)接通電鍵瞬間，整個(gè)圓盤(pán)將()A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一下B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一下C．順時(shí)針不斷轉(zhuǎn)動(dòng)D．逆時(shí)針不斷轉(zhuǎn)動(dòng)解析：電鍵接通瞬間，穿過(guò)帶電小球所在空間向下的磁通量突然增加，由楞次定律知，在帶電小球所處空間將產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?從上往下看)的電動(dòng)勢(shì)(確切講，應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较螂妶?chǎng))，從而使帶負(fù)電小球受到順時(shí)針?lè)较蜃饔昧Γ捎谠撟兓撬查g的，故選項(xiàng)A正確．答案：A9．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)存在于虛線框內(nèi)，矩形線圈豎直下落．如果線圈中受到的磁場(chǎng)力總小于其重力，則它在1、2、3、4位置時(shí)的加速度關(guān)系為()A．a(chǎn)1＞a2＞a3＞a4B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4C．a(chǎn)1＝a3＞a2＞a4D．a(chǎn)4＝a2＞a3＞a1解析：由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律知：a1＝a3＝g，a2＝(mg－eq\f(B2L2v2,R))/m，a4＝(mg－eq\f(B2L2v4,R))/m，由于v2＜v4，故a4＜a2＜g，故有a1＝a3＞a2＞a4，故C對(duì)．答案：C10．如圖所示，通有恒定電流的螺線管豎直放置，一銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落，在下落過(guò)程中，環(huán)面始終保持水平．銅環(huán)先后經(jīng)過(guò)軸上1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3.位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距，則()A．a(chǎn)1<a2＝g B．a(chǎn)3<a1<gC．a(chǎn)1＝a3<a2 D．a(chǎn)3<a1<a2解析：圓環(huán)落入螺線管及從螺線管飛出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力向上，故a1<g，a3<g，但經(jīng)過(guò)3時(shí)速度較大，eq\f(ΔΦ,Δt)較大，所受安培力較大，故a3<a1<g.圓環(huán)經(jīng)過(guò)位置2時(shí)，磁通量不變，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正確．答案：ABD11．如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，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(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿過(guò)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(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看做平拋運(yùn)動(dòng))：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度為v′＝2m/s，在磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g＝10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))．(2)由能量守恒可得：由磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)飛行的水平距離可求出穿過(guò)后的速度v＝eq\f(3.6,\r(\f(2h,g)))m/s＝9m/sE電＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J.答案：(1)鋁環(huán)向右偏(2)1.7J12．如圖所示，光滑弧形軌道和一足夠長(zhǎng)的光滑水平軌道相連，水平軌道上方有一足夠長(zhǎng)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(wú)初速釋放一磁鐵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(guò)程中整個(gè)電路所消耗的電能．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(guò)程中，磁鐵減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能和螺線管中的電能，所以mgh＝