2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)6 渦流（選學(xué)）教科版選修3-2.doc

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課時(shí)分層作業(yè)(六) 渦流（選學(xué)） [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (時(shí)間：15分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．下列應(yīng)用中哪些與渦流無關(guān)(　　) A．高頻感應(yīng)冶煉爐 B．汽車的電磁式速度表 C．家用電度表(轉(zhuǎn)盤式) D．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生的電流 D　[真空冶煉爐的爐外圍通入反復(fù)變化的電流，則爐內(nèi)的金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，故選D.] 2．(多選)電磁爐是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流，使鍋體發(fā)熱從而加熱食物的．下列相關(guān)的說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622045】 A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B．恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好 C．鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的 D．提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果 CD　[電磁爐中通入的交流電產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在鍋體中產(chǎn)生渦流，磁場(chǎng)的頻率越高，產(chǎn)生的渦流越大，產(chǎn)生的熱功率越大，則C、D選項(xiàng)正確．] 3．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1712所示，當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，則下列判斷正確的是(　　) 甲　　　　　　乙 圖1712 A．甲環(huán)先停 B．乙環(huán)先停 C．兩環(huán)同時(shí)停下 D．無法判斷兩環(huán)停止的先后 B　[甲不產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故先停下來．故B正確．] 4．高頻感應(yīng)爐是用來熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，如圖1713所示為冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈內(nèi)通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化，這種冶煉方法速度快，溫度易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被煉金屬中，因此適用于冶煉特種金屬．該爐的加熱原理是(　　) 圖1713 A．利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱 B．利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) C．利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流 D．給線圈通電的同時(shí)，給爐內(nèi)金屬也通了電 C　[高頻感應(yīng)爐的原理是：給線圈通以高頻交變電流后，線圈產(chǎn)生高頻變化的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿過金屬，在金屬內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)渦流，由于電流的熱效應(yīng)，可使金屬熔化．故只有C正確．] 5. (多選)如圖1714所示，半圓形曲面處于磁場(chǎng)中，光滑金屬球從高h(yuǎn)的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)金屬球初速度為零，曲面光滑，則(　　) 圖1714 A．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度小于h B．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于h C．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于h D．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度小于h BD　[若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則穿過球的磁通量不發(fā)生變化，球中無渦流，機(jī)械能沒有損失，故球滾上的高度等于h，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則穿過球的磁通量發(fā)生變化，球中有渦流產(chǎn)生，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故球滾上的最高高度小于h，選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì)．] 6．(多選)如圖1715所示，一塊長(zhǎng)方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的鋁球以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動(dòng)，則(　　) 圖1715 A．鋁球的滾動(dòng)速度將越來越小 B．鋁球?qū)⒈３謩蛩贊L動(dòng) C．鋁球的運(yùn)動(dòng)將逐漸偏離中線 D．鋁球的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生改變 AD　[鋁球中產(chǎn)生渦流，球的能量要損失．由于沿磁鐵中線運(yùn)動(dòng)，鋁球左右兩側(cè)受力平衡，因此感應(yīng)電流所受安培力不會(huì)使球運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏離，故A、D正確．] 二、非選擇題(14分) 7.彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵．將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來．如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它(如圖1716所示)，磁鐵就會(huì)很快地停下來，解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況． 圖1716 【解析】　當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就使磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外，還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，磁鐵的機(jī)械能損失較快，因而會(huì)很快停下來． 【答案】　見解析 [能力提升練] (時(shí)間：25分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分) 1.如圖1717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(chǎng)，則從球開始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)的過程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑)，小球(　　) 圖1717 A．整個(gè)過程做勻速運(yùn)動(dòng) B．進(jìn)入磁場(chǎng)過程中做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過程中做加速運(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　[小球的運(yùn)動(dòng)主要有兩個(gè)階段．一是球進(jìn)入磁場(chǎng)的過程，由于穿過小球的磁通量增加，在球內(nèi)垂直于磁場(chǎng)的平面上產(chǎn)生渦流，有電能產(chǎn)生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以產(chǎn)生的電能只能是由球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來，由能量的轉(zhuǎn)化與守恒可知，其速度減??；二是穿出磁場(chǎng)的過程，同理可得速度進(jìn)一步減小，故D正確．] 2．(多選)如圖1718所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622046】 圖1718 A．增加線圈的匝數(shù)　　　 B．提高交流電源的頻率 C．將金屬杯換為瓷杯 D．取走線圈中的鐵芯 AB　[當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．瓷杯不能產(chǎn)生渦流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱．所以選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．] 3.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖1719所示，拋物線下半部分處在一個(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(圖中虛線所示)，一個(gè)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)，金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622047】 圖1719 A．mgb　　　　　　 B.mv2＋mgb C．mg(b－a) D.mv2＋mg(b－a) D　[金屬塊在進(jìn)出磁場(chǎng)過程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱能，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，就做往復(fù)運(yùn)動(dòng)永不停止，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒，整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于機(jī)械能的損失，即：Q＝ΔE＝mv2＋mg(b－a)，故D正確．] 4．(多選)如圖1720所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)．從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則(　　) 圖1720 A．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小 C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的方向始終是abcda BC　[當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)而線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由楞次定律可知，線圈將與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生．] 5．(多選)如圖1721，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開始減速．在圓盤減速過程中，以下說法正確的是 (　　) 圖1721 A．處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高 B．所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng) C．若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng) D．若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ABD　[由右手定則可知，處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高，A項(xiàng)正確；根據(jù)E＝BLv可知所加磁場(chǎng)越強(qiáng)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流越大，產(chǎn)生的阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的安培力越大，則圓盤越容易停止轉(zhuǎn)動(dòng)，B項(xiàng)正確；若加反向磁場(chǎng)，安培力仍是阻力，阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，故圓盤仍減速轉(zhuǎn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，穿過圓盤的磁通量沒有變化，則圓盤中無感應(yīng)電流，不產(chǎn)生安培力，圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，D項(xiàng)正確．] 二、非選擇題(共20分) 6．如圖1722所示是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交流電的線圈，B是自行車零件，a是待焊接口，焊接時(shí)接口兩端接觸在一起，當(dāng)A中通有交變電流時(shí)，B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來． 圖1722 (1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？ (2)試解釋說明，為什么焊接過程中，接口a處被熔化而零件其他部分并不很熱？ 【解析】　(1)線圈A中交變電流的頻率越高，B中磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流I也越大，所以電流的熱功率P＝I2R也越大，焊接越快． (2)B中各處電流大小相等，但在接口a處因是點(diǎn)接觸，故此處接觸電阻很大，電流的熱功率P＝I2R也很大，而其他部分電阻很小，電流的熱功率也很小，所以接口處已被熔化，而零件的其他部分并不很熱． 【答案】　見解析