《2017_2018学年高中物理第1章电磁感应第7节涡流选学练习教科版选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017_2018学年高中物理第1章电磁感应第7节涡流选学练习教科版选修（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 7 7 节节 涡涡 流流1当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应在附近导体中产生像水中旋涡样的感 应电流，把这种感应电流叫涡流 2高频感应炉内装入被冶炼的金属时，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就 产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化 3电磁灶内的励磁线圈通有交变电流时，形成交变磁场，使铁磁性材料的锅底产生涡 流，进而锅底发热加热食物 4当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力， 安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼 5下列做法中可能产生涡流的是( ) A把金属块放在匀强磁场中 B让金属块在匀强磁场中匀速运动 C让金属块在匀强
2、磁场中做变速运动 D把金属块放在变化的磁场中 答案 D 解析 涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中 产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化而 A、B、C 中磁通量不变化，所 以 A、B、C 错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡 流产生，所以 D 项正确 6磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A防止涡流而设计的 B利用涡流而设计的 C起电磁阻尼的作用 D起电磁驱动的作用 答案 BC 解析 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，就是涡流涡流阻碍线圈的
3、转动，使线圈偏转后较快停下来所以，这样做的目 的是利用涡流来起电磁阻尼的作用 7高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图 1 所示为冶炼金属的高频感应炉 的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔 化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶 炼特种金属该炉的加热原理是( )2图 1 A利用线圈中电流产生的焦耳热 B利用线圈中电流产生的磁场 C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电 答案 C【概念规律练概念规律练】 知识点一知识点一 涡流及其应用涡流及其应用 1如图 2 所示
4、，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯 水给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )图 2 A恒定直流、小铁锅 B恒定直流、玻璃杯 C变化的电流、小铁锅 D变化的电流、玻璃杯 答案 C 解析 通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流， 所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流， 电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水 不会升温 点评 涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必须是变化的，此题能说明电 磁炉的原理 2机场的安检门可以
5、利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈 中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是( ) A人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应 电流 C线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流 答案 CD 解析 一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱， 作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故 A、B 错误；安检门利用涡 流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使
6、金属物品中产生涡流， 故 C 正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以 被检测，故 D 项正确 点评 金属探测利用了涡流的磁效应 知识点二知识点二 电磁阻尼电磁阻尼 3有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动如果在转动时把蹄形磁铁的3两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图 3 所示，铜盘就能在较短时间内停止转动， 分析这个现象产生的原因图 3 答案 见解析 解析 铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻 碍它的转动，故在较短的时间内铜盘停止转动 点评 当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动， 即安
7、培力为电磁阻尼的阻力 4.如图 4 所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上 端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面使摆从图中实线位 置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长 的时间试定性分析其原因图 4 答案 见解析 解析 第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在金属薄片中会形成涡流，涡流使金 属薄片受安培力的作用，阻碍其相对运动，所以会很快停下来；第二种情况下，将金属摆 改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到安培力的阻碍会比先前小得 多，所以会摆动较长的时间 点评 防止电磁阻尼的途径为阻止或
8、减弱涡流的产生 【方法技巧练方法技巧练】 涡流能量问题的处理技巧涡流能量问题的处理技巧 5弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振 动较长时间才停下来如图 5 所示，如果在磁铁下端放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振 动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况图 5 答案 见解析 解析 当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中产生感应电流，感应电流的磁场 会阻碍磁铁向线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作 为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来损 失的机械能主要转化为电能
9、再转化为内能 方法总结 此题中涡流损耗了机械能 6如图 6 所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放， 圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁 场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )4图 6 A圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大 D圆环最终将静止在最低点 答案 B 解析 在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆 环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，选项 A 错误，B 正确；
10、但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项 C 错误；最终圆环将不能摆出磁场，从 此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项 D 错误 方法总结 当导体中的磁通量变化时，产生感应电流，损失机械能；当导体中的磁通 量无变化时，不产生感应电流，不损失机械能1下列哪些仪器是利用涡流工作的( ) A电磁炉 B微波炉 C金属探测器 D真空冶炼炉 答案 ACD 2变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( ) A增大涡流，提高变压器的效率 B减小涡流，提高变压器的效率 C增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D增大铁芯中的电阻，以减小发热量 答案 BD 解析 不使用整块
11、硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻， 来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施 3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 答案 A 解析 涡流是感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的 4如图 7 所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此 后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( )图 7 A做等幅振动 B做阻尼振动 C振幅不断增大 D无法判定 答案 B5
12、解析 金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安 培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动 5如图 8 所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图 8 A2 是磁铁，在 1 中产生涡流 B1 是磁铁，在 2 中产生涡流 C该装置的作用是使指针能够转动 D该装置的作用是使指针能很快地稳定 答案 AD 解析 这是涡流的典型应用之一当指针摆动时，1 随之转动，2 是磁铁，那么在 1 中 产生涡流，2 对 1 的安培力将阻碍 1 的转动总之不管 1 向哪个方向转动，2 对 1 的效果总 起到阻尼作用所以它能使指针很快地稳定下来 6如图 9 所示，矩形线圈放置在水
13、平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之 间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的 摩擦力方向是( )图 9 A先向左，后向右 B先向左，后向右，再向左 C一直向右 D一直向左 答案 D 解析 根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留” ，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻 碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左；当磁铁远离时，线圈要阻碍其 远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项 D 正确 7如图 10 所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金 属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将
14、金属熔化，把工件焊接 在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )图 10 A交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 答案 AD 解析 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故 A 项对工件中各处 电流相同，电阻大处产生热多，故 D 项对 8我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同有以天然气、 液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅下 面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉6
15、图 11 如图 11 所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉子的内部有一个金属线圈，当电流通 过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起 放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又 会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食 电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达 90%，炉面无明火， 无烟无废气，电磁火力强劲，安全可靠 因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅 或器具都适用对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用适合放在 电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、 耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等 (1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)： _ ；_ ；_.(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能 用铝锅、铜锅的原因是_
