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1、涡流现象及其应用 (建议用时：45分钟)学业达标1(2016秦皇岛高二检测)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【解析】涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A正确，B错误；涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，C错误；硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，D错误【答案】A2电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物下列相关的说法中正确的是() 【导学号：90270
2、043】A锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗【解析】涡流是由高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象，故A对，B错；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免产生涡流，D错；锅体用金属制成，利用涡流加热物体，C错【答案】A3(多选)在大型用电系统中，都配有变压器，通过互感可以把交变电流进行升压和降压如图176所示，变压器的线圈中都有铁芯，铁芯往往都是用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样做的目的是()图176A硅钢电阻率大，用薄硅钢
3、片叠压成铁芯，使铁芯电阻增大，减少变压器工作时产生的热量B硅钢电阻率小，用薄硅钢片叠压成铁芯，使铁芯电阻减小，减少变压器工作时产生的热量C增大涡流发热，提高变压器的效率D减少涡流发热，提高变压器的效率【解析】硅钢材料的电阻率大，且采用薄硅钢片，增大了铁芯中的电阻，阻断了涡流回路，变压器工作时产生的涡流的发热量大大减少，减少了电能损失，提高了变压器的效率，所以A、D正确【答案】AD4(多选)(2014江苏高考)如图177所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()图177A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属
4、杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯【解析】利用法拉第电磁感应定律和涡电流解题当接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项A、B正确，选项C、D错误【答案】AB5(多选)如图178所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是() 【导学号：90270044】图178A2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【解析】1在2中转动，1中产生涡流，受
5、到安培力作用阻碍指针的转动，故A、D正确【答案】AD6如图179所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，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179A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【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【答案】D7金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是()A金属
6、探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中B金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流C金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流D探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同【解析】金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确；探测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动；相对静止时无法得出探测效果，故D错误【答案】C8(2014广东高考)如图1710所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()
7、图1710A在P和Q中都做自由落体运动B在两个下落过程中的机械能都守恒C在P中的下落时间比在Q中的长D落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P中下落得慢，用时长，到达底端速度小，C项正确，A、B、D错误【答案】C9如图1711所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直、环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是() 【导学号：90270045】图1711A两环都向右运动B两环都向左运动C环1静止，环2
8、向右运动D两环都静止【解析】条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持不变恒为零，无感应电流，保持静止环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果为使环2向右运动【答案】C10(多选)(2016苏州检测)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图1712所示，在此过程中()图1712A磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动C小车向右做加速运动D小车先加速后减速【解析】磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动同理，磁铁穿出时，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动，故整
9、个过程中，磁铁做减速运动，选项B正确；而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C正确【答案】BC能力提升11如图1713所示，将一根带有绝缘漆的金属导线按如图所示方式缠绕在一铁块上，线圈中通入变化的电流时，下列说法正确的是()图1713A铁块中会产生感应电流B铁块中不会产生感应电流C铁块电阻很大，会产生很弱的感应电流D铁块换为塑料块的话，一定会产生感应电流【解析】由于上下各一半的线圈中电流方向相反、磁场方向相反，合磁场为零，磁通量不变化，也就不会产生感应电流，B对，A、C、D错【答案】B12光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线
10、，如图1714所示，抛物线的方程为yx2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示)一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()图1714AmgbB.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2【解析】金属块进出磁场时，会产生涡流，部分机械能转化成焦耳热，所能达到的最高位置越来越低，当最高位置ya时，由于金属块中的磁通量不再发生变化，金属块中不再产生涡流，机械能也不再损失，金属块会在磁场中往复运动，整个过程中减少的机械能全部转化为内能，即Qmg(ba)mv2，所以D项正确【答案
11、】D13(2016阳江高二期末)如图1715所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则下列关系错误的是() 【导学号：90270046】图1715Aa1a2gBa3a1gCa1a3a2 Da3a1a2【解析】铜环下落过程中经位置1附近时，穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，根据楞次定律，铜环会受到向上的安培力作用，阻碍铜环下落，所以a1g.铜环经位置2附近时，由于螺线管中部的磁场是匀强磁场，穿过铜环的磁通量不变，铜环
12、中无感应电流产生，铜环不受安培力作用，只受一个重力，所以a2g.铜环经位置3附近时，穿过铜环的磁通量也发生变化，也产生感应电流，同理，根据楞次定律，铜环也受到向上的安培力作用，阻碍铜环下落，所以a3v2v1，因此在位置1和3附近使环中发生同样大小的磁通量变化所需的时间间隔t1t3，可见在位置3附近穿过铜环的磁通量变化率大，环中产生的感应电动势和感应电流大，因位置1和3处于两端对称的两个位置上，环中感应电流在位置3受的安培力大，即电磁阻尼大，所以有a3a1，选项A、B、D正确故选C.【答案】C14(2016合肥高二检测)如图1716所示，质量为m100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h0.8 m，有一质量为M200 g的小磁铁(长度可忽略)以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)图1716 (1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g取10 m/s2)【解析】(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)(2)由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v m/s9 m/s由能量守恒可得W电MvMv2mv21.7 J.【答案】(1)铝环向右偏斜(2)1.7 J
