2.5渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用同步練習(xí)2021—2022學(xué)年高中物理粵教版(2019)選擇性必修第二冊(cè)一、選擇15題)1.下列物理情景不屬于電磁阻尼應(yīng)用的是( ?。?/span>A選用鋁框做磁電式電表骨架B 在運(yùn)輸靈敏電流表時(shí)用導(dǎo)線把兩接線柱連在一起C 魔術(shù)師將小圓柱形磁體從豎直放置的空心鋁管上端管口放入表演失重魔術(shù)D 延時(shí)繼電器控制高壓電路開閉時(shí)2.下列圖中,A圖是真空冶煉爐可以冶煉高質(zhì)量的合金;B圖是充電器工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱;C圖是安檢門可以探測(cè)人身是否攜帶金屬物品;D圖是工人穿上金屬絲織成的衣服可以高壓帶電作業(yè),不屬于渦流現(xiàn)象的是(       A BC D3.如圖,真空冶煉爐、動(dòng)圈式揚(yáng)聲器和磁電式電流表都有導(dǎo)線繞制的線圈,關(guān)于這三種器件的說法正確的是( ?。?/span>A.真空冶煉爐線圈中應(yīng)通較大的恒定電流,才能使?fàn)t中金屬容易熔化B.動(dòng)圈式揚(yáng)聲器是利用通電線圈受安培力進(jìn)行工作的C.磁電式電流表在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場D.動(dòng)圈式揚(yáng)聲器和磁電式電流表都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的4.學(xué)完電磁感應(yīng)渦流的知識(shí)后,某個(gè)同學(xué)回家制作了一個(gè)簡易加熱器,如圖所示,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( ?。?/span>A.降低交流電源的頻率B.增加線圈的匝數(shù)C.將金屬杯換為陶瓷杯D.將交流電源換成電動(dòng)勢(shì)更大的直流電源5.機(jī)場的安檢門可以利用渦流探測(cè)人身上攜帶的金屬物品,安檢門中接有線圈,線圈中通以交變電流.關(guān)于其工作原理,以下說法正確的是(  )A.人身上攜帶的金屬物品會(huì)被地磁場磁化,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B.人體在線圈交變電流產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流C.線圈產(chǎn)生的交變磁場不會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流D.金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流6.下列說法中正確的是A.電磁爐中線圈通交變電流時(shí),在金屬鍋上產(chǎn)生渦流,使鍋體發(fā)熱而加熱食物,電流頻率越低,加熱越快.B.磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,是為了防止電磁感應(yīng).C.精密線繞電阻常采用雙線繞法,可以增強(qiáng)線繞電阻通電時(shí)產(chǎn)生的磁場.D.車站的安檢門可以探測(cè)人身攜帶的金屬物品,其是利用了電磁感應(yīng)原理.7.如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖,它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的,它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場,當(dāng)變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速升溫,然后再加熱鍋內(nèi)食物.電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收,不會(huì)泄漏,對(duì)人體健康無危害.關(guān)于電磁爐,以下說法中正確的是()A.電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B.電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來對(duì)食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對(duì)食物加熱的8.渦流內(nèi)檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)用來檢測(cè)各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。下圖是檢測(cè)儀在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)及其工作原理剖面示意圖,當(dāng)激勵(lì)線圈中通以正弦交流電時(shí),金屬管道壁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,渦流磁場會(huì)影響檢測(cè)線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測(cè)儀的說法正確的是( ?。?/span>A.檢測(cè)線圈消耗功率等于激勵(lì)線圈輸入功率B.在管道內(nèi)某處檢測(cè)時(shí),如果只增大激勵(lì)線圈中交流電的頻率,則檢測(cè)線圈的電流強(qiáng)度不變C.在管道內(nèi)某處檢測(cè)時(shí),如果只增大激勵(lì)線圈中交流電的頻率,則檢測(cè)儀消耗功率將變大D.當(dāng)檢測(cè)儀從金屬管道完好處進(jìn)入到破損處檢測(cè)時(shí),管道壁中將產(chǎn)生更強(qiáng)的渦流9.下列設(shè)備中沒有利用渦流的是( ?。?/span>A.變壓器 B.地雷探測(cè)器 C.電磁爐 D.真空冶煉爐10.中學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用的電流表是磁電式電流表,內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈,兩磁極間裝有極靴(軟鐵),極靴中間又有一個(gè)鐵質(zhì)圓柱(軟鐵),極靴與圓柱間有磁場區(qū)。當(dāng)電流通過線圈時(shí),線圈左右兩邊導(dǎo)線受到安培力的方向相反,于是安裝在軸上的線圈就要轉(zhuǎn)動(dòng),從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小。下列說法正確的是(  )A.為了使電流表表盤的刻度均勻,極靴與圓柱間的磁場為勻強(qiáng)磁場B.線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置,它的平面都跟磁感線平行C.將線圈繞在閉合的鋁框上,可使指針擺動(dòng)減慢D.在運(yùn)輸時(shí)用導(dǎo)線將電流表兩個(gè)接線柱連在一起,可減小線圈中因晃動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電流11.某手持式考試金屬探測(cè)器如圖所示,它能檢查出考生違規(guī)攜帶的電子通訊儲(chǔ)存設(shè)備。工作時(shí),探測(cè)環(huán)中的發(fā)射線圈通以電流,附近的被測(cè)金屬物中感應(yīng)出電流,感應(yīng)電流的磁場反過來影響探測(cè)器線圈中的電流,使探測(cè)器發(fā)出警報(bào)。則(  )A.探測(cè)環(huán)中的發(fā)射線圈通的是恒定電流B.探測(cè)環(huán)中的發(fā)射線圈通的是交變電流C.探測(cè)器與被測(cè)金屬物相對(duì)靜止時(shí)不能發(fā)出警報(bào)D.違規(guī)攜帶的手機(jī)只有發(fā)出通訊信號(hào)時(shí)才會(huì)被探測(cè)到12.電磁驅(qū)動(dòng)是21世紀(jì)初問世的新概念,該技術(shù)被視為將帶來交通工具大革命。多國科學(xué)家都致力于此項(xiàng)研究。據(jù)2015年央廣新聞報(bào)道,美國國家航空航天局NASA在真空成功試驗(yàn)了電磁驅(qū)動(dòng)引擎,如果得以應(yīng)用。該技術(shù)將在未來的星際旅行中派上大用場。在日常生活中,比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動(dòng)原理。如圖所示,是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖,關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速的電磁驅(qū)動(dòng)原理,下列說法正確的是( ?。?/span>A.鋁盤接通電源,通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)B.永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場,在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力面轉(zhuǎn)動(dòng)C.鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反D.由于鋁盤和永久磁體被同轉(zhuǎn)軸帶動(dòng),所以兩者轉(zhuǎn)動(dòng)是完全同步的13.圖甲所示是工業(yè)上探測(cè)物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)的原理圖.其原理是用通電線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流,借助探測(cè)線圈測(cè)定渦電流的改變,從而獲得物件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息.如圖乙所示的是一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置,將一個(gè)套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中,閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)將立刻跳起.對(duì)以上兩個(gè)實(shí)例的理解正確的是       A.渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了電流的熱效應(yīng),跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象B.能被探測(cè)的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料C.以上兩個(gè)實(shí)例中的線圈所連接的電源都必須是交流電源D.以上兩個(gè)實(shí)例中的線圈所連接的電源也可以都是穩(wěn)恒電源14.如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖。電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收,不會(huì)泄漏,對(duì)人體健康無危害。關(guān)于電磁爐,以下說法正確的是(??A.電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B.電磁爐是利用變化的磁場在含鐵質(zhì)鍋底部產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來對(duì)食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對(duì)食物加熱的15.物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用.下面列舉的四種器件中,利用電磁感應(yīng)原理工作的是(   )A.回旋加速器 B.電磁爐 C.質(zhì)譜儀 D.示波管二、填空題共4題)16.渦流:當(dāng)線圈中的______隨時(shí)間變化時(shí),線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,用圖表示這樣的感應(yīng)電流,就像水中的旋渦,所以把它叫作______,簡稱______。17.渦流1)渦流:當(dāng)線圈中的___________隨時(shí)間變化時(shí),線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,用圖表示這樣的感應(yīng)電流,就像水中的漩渦,所以把它叫作___________,簡稱___________。2)金屬塊中的渦流會(huì)產(chǎn)生___________,利用渦流產(chǎn)生的___________可以冶煉金屬。18.電磁爐是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場,磁化鐵質(zhì)鍋底,使之形成無數(shù)個(gè)小渦流,加快鍋底分子運(yùn)動(dòng),鍋底自身高速發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的,其工作原理如圖所示.(1)使用微型電腦控制的電磁爐加熱時(shí)不產(chǎn)生明火、無煙塵、無廢氣、清潔、安全、高效節(jié)能,是現(xiàn)代家庭中理想的灶具,請(qǐng)寫出電磁爐在使用中觸及到的物理知識(shí)(只寫兩點(diǎn))________________________________(2)在使用電磁爐加熱食物時(shí),電磁爐和鍋之間的傳熱方向是:由________傳遞給________;使用電磁爐加熱食物的過程中要消耗________能得到________能.(3)“多寶牌電磁爐某一款式性能參數(shù)如下表所示:根據(jù)表中的參數(shù)分析,電磁爐與普通的電加熱器相比,有哪些優(yōu)點(diǎn)?_________________________________ (請(qǐng)寫出兩點(diǎn))19.(1)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,首先要按圖(甲)接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系;然后再按圖(乙)將電流表與B連成一個(gè)閉合回路,將A與電池、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。在圖(甲)中,當(dāng)閉合S時(shí),觀察到電流表指針向左偏(不通電時(shí)指針停在正中央)在圖(乙)中,S閉合后,將螺線管A插入螺線管B的過程中,電流表的指針將___________(填向左”“向右不發(fā)生,下同)偏轉(zhuǎn);螺線管A放在B中不動(dòng),電流表的指針將___________偏轉(zhuǎn);螺線管A放在B中不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片向右滑動(dòng)時(shí),電流表的指針將___________偏轉(zhuǎn);螺線管A放在B中不動(dòng),突然切斷開關(guān)S時(shí),電流表的指針將___________偏轉(zhuǎn)。2)給金屬塊纏上線圈,線圈中通入反復(fù)變化的電流,金屬塊中產(chǎn)生如圖1中虛線所示的感應(yīng)電流,這樣的電流稱為___________,真空冶煉爐就是利用它產(chǎn)生的熱量使金屬熔化。變壓器和鎮(zhèn)流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成,而不是用一整塊鐵制成,其原因是為了___________,減少鐵心發(fā)熱損失。3)如圖2所示的交變電流的有效值I=___________A(其中每個(gè)周期的后半周期的圖像為半個(gè)周期的正弦曲線)三、綜合共4題)20.英國物理學(xué)家分析了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后,明確指出:變化的磁場能夠在它的周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場,也叫做渦旋電場,這類電場的電場線是閉合的。而我們之前學(xué)過的靜電場的電場線是不閉合的,說明這兩類電場是有一定的本質(zhì)區(qū)別的,試通過查閱資料介紹渦旋電場和靜電場的區(qū)別。21.如圖所示是高頻焊接原理示意圖,線圈中通以高頻交流時(shí),待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于焊接縫處的接觸電阻很大,放出的焦耳熱很多,致使溫度升得很高,將金屬熔化,焊接在一起.我國生產(chǎn)的自行車車架就是用這種辦法焊接的.試定性說明:為什么交變電流的頻率越高,焊接縫處放出的熱量越大?22.如圖所示,一狹長的銅片能繞O點(diǎn)在紙面平面內(nèi)擺動(dòng),有界的磁場其方向垂直紙面向里,銅片在擺動(dòng)時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用,很快就停止擺動(dòng),如果在銅片上開幾個(gè)長縫,銅片可以在磁場中擺動(dòng)較多的次數(shù)后才停止擺動(dòng),這是為什么。23.如圖為法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖:銅質(zhì)圓盤安裝在水平銅軸上,兩銅片CD分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和圓盤的邊緣接觸。圓盤處于水平向右的勻強(qiáng)過場中,圓盤平面與磁感線垂直,從左向右看,圓盤以角速度沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,圓盤半徑為r,定值電阻的阻值為R。1)判斷通過電阻R的電流方向;2)求這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E;3)如果圓盤不轉(zhuǎn)動(dòng),使磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度以規(guī)律變化(k為常數(shù)),請(qǐng)判斷圓盤上是否產(chǎn)生了感應(yīng)電流?是否有電流通過電阻R?簡要說明理由。
參考答案:1D2D3B4B5D6D7B8C9A10B11B12B13B14B15B16     電流     渦電流     渦流17     電流     渦電流     渦流     熱量     熱量18     電流產(chǎn)生磁場     熱傳遞(分子運(yùn)動(dòng)加快、內(nèi)能增加,溫度升高         電磁爐         內(nèi)     熱效率高     功率調(diào)節(jié)范圍大19     向右     不發(fā)生     向右     向左     渦流     減少渦流     201)產(chǎn)生原因不同:靜電場──由靜電荷產(chǎn)生渦旋電場──由變化磁場產(chǎn)生2)電場線的分布不同:靜止電荷產(chǎn)生的靜電場,其電場線起于正電荷終止于負(fù)電荷,不可能閉合;變化磁場產(chǎn)生的渦旋電場,其電場線沒有起點(diǎn)、終點(diǎn),是閉合的。3)電場力做功情況不同:靜電場中電場力做功和路徑無關(guān),只和移動(dòng)電荷初末位置的電勢(shì)差有關(guān);渦旋電場中移動(dòng)電荷時(shí),電場力做功和路徑有關(guān),因此不能引用電勢(shì)、電勢(shì)能等概念。21交變電流的頻率越高,它產(chǎn)生的磁場的變化就越快,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在待焊接工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,感應(yīng)電流就越大.而放出的電熱與電流的平方成正比,所以交變電流的頻率越高焊接處放出的熱量越多.22沒有開長縫的銅片繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)擺動(dòng)時(shí),由于磁場有圓形邊界,通過銅片的磁通量會(huì)發(fā)生變化,在銅片內(nèi)產(chǎn)生較大的渦流,渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動(dòng),因此銅片很快就停止擺動(dòng);如果在銅片上開有多條長縫時(shí),就可以把渦流限制在縫與縫之間的銅片上,較大地削弱了渦流,阻力隨之減小,所以銅片就可以擺動(dòng)較多的次數(shù)。23.(1)由b流向a;(2;(3)圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流;但沒有電流通過電阻R。圓盤中產(chǎn)生渦旋電流,沿半徑方向沒有電勢(shì)差,故沒有電流通過電阻R。 

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第五節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用

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