學業分層測評(六)(建議用時：45分鐘)[學業達標]1．(2023·秦皇島高二檢測)下列關于渦流的說法中正確的是()A．渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B．渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流C．渦流有熱效應，但沒有磁效應D．在硅鋼中不能產生渦流【解析】渦流本質上是感應電流，是自身構成回路，在穿過導體的磁通量變化時產生的，所以A正確，B錯誤；渦流不僅有熱效應，同其他電流一樣也有磁效應，C錯誤；硅鋼電阻率大，產生的渦流較小，但仍能產生渦流，D錯誤．【答案】A2．(多選)(2023·全國卷Ⅰ)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖4-7-10所示．實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后．下列說法正確的是()圖4-7-10A．圓盤上產生了感應電動勢B．圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動C．在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化D．在圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動【解析】當圓盤轉動時，圓盤的半徑切割磁針產生的磁場的磁感線，產生感應電動勢，選項A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當圓盤轉動時，穿過小的閉合回路的磁通量發生變化，回路中產生感應電流，根據楞次定律，感應電流阻礙其相對運動，但抗拒不了相對運動，故磁針會隨圓盤一起轉動，但略有滯后，選項B正確；在圓盤轉動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉，選項D錯誤．【答案】AB3．(多選)下列應用哪些與渦流有關()A．高頻感應冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電表D．閉合線圈在勻強磁場中轉動，切割磁感線產生的電流【解析】真空冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，使爐內的金屬中產生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動時，鋁框骨架中產生渦流；家用電表(轉盤式)的轉盤中會有渦流產生；閉合線圈在磁場中轉動產生感應電流，不同于渦流，選項D錯誤．【答案】ABC4．下列做法中可能產生渦流的是()A．把金屬塊放在勻強磁場中B．讓金屬塊在勻強磁場中勻速運動C．讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D．把金屬塊放在變化的磁場中【解析】渦流就是整個金屬塊中產生的感應電流，所以產生渦流的條件就是在金屬塊中產生感應電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發生變化．而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發生了變化，有渦流產生，所以D正確．【答案】D5．(多選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因為()【導學號：94530048】A．增大渦流，提高變壓器的效率B．減小渦流，提高變壓器的效率C．增大鐵芯的電阻，以產生更多的熱量D．增大鐵芯的電阻，以減小發熱量【解析】磁場變化越快，感應電動勢越大，因而渦流也就越強．渦流能使導體發熱．變壓器的鐵芯是相互絕緣的薄片疊加而成，從而增加鐵芯的電阻率，以降低渦流強度，從而減少能量損耗，提高變壓器的效率．【答案】BD6．電磁爐熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強勁，安全可靠．如圖4-7-11所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()圖4-7-11A．當恒定電流通過線圈時，會產生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產生渦流，進而發熱工作C．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導熱性能較差D．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用【解析】電磁爐就是采用渦流感應加熱原理，其內部通過電子線路板組成部分產生交變磁場，當用含鐵質鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部金屬部分產生渦流，使鍋具鐵分子高速無規則運動，分子互相碰撞、摩擦而產生熱能，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的，故A錯誤，B正確；電磁爐工作時需要在鍋底產生感應電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導體，不能產生感應電流，C錯誤；由于線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產生感應電流，利用電流的熱效應起到加熱作用，D錯誤．【答案】B7．金屬探測器已經廣泛應用于安檢場所，關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，防止細小的砂石顆粒混入食品中B．金屬探測器探測地雷時，探測器的線圈中產生渦流C．金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應出渦流D．探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運動探測效果相同【解析】金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產，防止細小的砂石顆粒混入食品中；故A錯誤；金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應出渦流；故B錯誤，C正確；探測器應與被測物體，有相對運動，D錯誤．【答案】C8．(2023·大綱全國卷)很多相同的絕緣銅圓環沿豎直方向疊放，形成一很長的豎直圓筒．一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊．讓條形磁鐵從靜止開始下落．條形磁鐵在圓筒中的運動速率()A．均勻增大B．先增大，后減小C．逐漸增大，趨于不變D．先增大，再減小，最后不變【解析】利用電磁感應現象分析解答．開始時，條形磁鐵以加速度g豎直下落，則穿過銅環的磁通量發生變化，銅環中產生感應電流，感應電流的磁場阻礙條形磁鐵的下落．開始時的感應電流比較小，條形磁鐵向下做加速運動，且隨下落速度增大，其加速度變小．當條形磁鐵的速度達到一定值后，相應銅環對條形磁鐵的作用力趨近于條形磁鐵的重力．故條形磁鐵先加速運動，但加速度變小，最后的速度趨近于某個定值．選項C正確．【答案】C[能力提升]9．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖4-7-12所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，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，假設曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產生的焦耳熱總量是()圖4-7-12【導學號：94530049】A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2【解析】金屬塊進出磁場時，會產生渦流，部分機械能轉化成焦耳熱，所能達到的最高位置越來越低，當最高位置y＝a時，由于金屬塊中的磁通量不再發生變化，金屬塊中不再產生渦流，機械能也不再損失，金屬塊會在磁場中往復運動，整個過程中減少的機械能全部轉化為內能，即Q＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2，所以D項正確．【答案】D10．(2023·廣東高考)如圖4-7-13所示，上下開口、內壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()圖4-7-13A．在P和Q中都做自由落體運動B．在兩個下落過程中的機械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁塊在銅管中下落時，由于電磁阻尼作用，不做自由落體運動，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落體運動，因此在P中下落得慢，用時長，到達底端速度小，C項正確，A、B、D錯誤．【答案】C11．(多選)(2023·梅州高二檢測)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖4-7-14所示，在此過程中()圖4-7-14A．磁鐵做勻速直線運動B．磁鐵做減速運動C．小車向右做加速運動D．小車先加速后減速【解析】磁鐵水平穿入螺線管時，管中將產生感應電流，由楞次定律的拓展含義知產生的相互作用力阻礙磁鐵的運動．同理，磁鐵穿出時，由楞次定律的擴展含義知產生的相互作用力阻礙磁鐵的運動，故整個過程中，磁鐵做減速運動，選項B是正確的．而對于小車上螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個安培力使小車向右一直做加速運動，C對．【答案】BC12．如圖4-7-15所示，在豎直平面內有兩根平行金屬導軌，上端與電阻R相連，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面．一質量為m的金屬棒以初速度v0沿導軌豎直向上運動，上升到某一高度后又返回到原處，整個過程金屬棒與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻不計．下列說法正確的是()圖4-7-15A．金屬棒回到出發點的速度v大于初速度v0B．通過R的最大電流上升過程小于下落過程C．電阻R上產生的熱量上升過程大于下落過程D．所用時間上升過程大于下落過程【解析】要注意該過程中的功能關系：因為電阻R上產生熱量，所以金屬棒回到出發點的速度v小于初速度v0，選項A錯誤；通過R的最大電流上升過程大于下落過程，選項B錯誤；電阻R上產生的熱量上升過程大于下落過程，選項C正確；所用時間上升過程小于下落過程，選項D錯誤．【答案】C13．如圖4-7-16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(可視為質點)，B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動，設A、B的質量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB.圖4-7-16(1)螺線管A將向哪個方向運動？(2)全過程中整個電路所消耗的電能．【解析】(1)磁鐵B向右運動時，螺線管中產生感應電流，感應電流產生電磁驅動作用，使得螺線管A向右運動．(2)全過程中，磁鐵減少的重力勢能轉化為A、B的動能和螺線管中的電能，故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)向右運動(2)mgh－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)14．(2023·合肥一中高二檢測)如圖4-7-17所示，質量為m＝100g的鋁環，用細線懸掛起來，環中央距地面高度h＝0.8m，有一質量為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，落地點距鋁環原位置的水平距離為3.6m，則磁鐵與鋁環發生相互作用時(小磁鐵穿過鋁環后的運動看做平拋運動)圖4-7-17【導學號：94530050】(1)鋁環向哪邊偏斜？(2)若鋁環在磁鐵穿