人教版 (2019)選擇性必修第二冊2 法拉第電磁感應(yīng)定律優(yōu)秀同步達(dá)標(biāo)檢測題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?第２課時法拉第電磁感應(yīng)定律
第二章電磁感應(yīng)

一、單選題：
１.電磁驅(qū)動是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)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是(　　)

A.鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動
B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運(yùn)動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動
C．鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相反
D．由于鋁盤和永久磁體被同轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的
【答案】D
【解析】并不是所有金屬物品都能被磁化，且地磁場很弱，即使被磁化，磁性很弱，人體的電阻很大，不能與金屬物品構(gòu)成回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B錯誤；安檢門利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品的原理是：線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場，會在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測到，C錯誤，D正確。
故選D。
２.電磁爐又名電磁灶，是現(xiàn)代廚房革命的產(chǎn)物，它無需明火或傳導(dǎo)式加熱而讓熱直接在鍋底產(chǎn)生，因此熱效率得到了極大的提高。是一種高效節(jié)能廚具，完全區(qū)別于所有傳統(tǒng)的有火或無火傳導(dǎo)加熱廚具。如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是(　　)

A.電磁爐通電線圈加直流電，電流越大，電磁爐加熱效果越好
B．電磁爐原理是通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作
C．在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì)，電磁爐不能起到加熱作用
D．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(dǎo)熱性能較差
【答案】B
【解析】電磁爐通電線圈加直流電，會產(chǎn)生恒定磁場，穿過鍋底的磁通量不會發(fā)生變化，不能產(chǎn)生渦流，所以沒有加熱效果，A錯誤；電磁爐的原理是磁場感應(yīng)渦流加熱，即利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場，所以電磁爐通過線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作，B正確；在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì)，不會影響渦流的產(chǎn)生，因此不會影響電磁爐的加熱作用，C錯誤；金屬鍋?zhàn)陨懋a(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱鍋，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料，不會產(chǎn)生渦流，而不是因?yàn)閷?dǎo)熱性能較差，D錯誤。
故選B。
３.電磁爐是利用渦流加熱的，它利用交變電流通過線圈產(chǎn)生變化磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁感線通過鍋底時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，從而達(dá)到烹飪食物的目的。下列的鍋具或容器中，適用于電磁爐的是(　　)
A．煮中藥的瓦罐　　 B．不銹鋼鍋
C．玻璃茶杯 D．塑料盆
【答案】B
【解析】煮中藥的瓦罐、玻璃茶杯、塑料盆都不是鐵質(zhì)鍋，不能被磁化，因而不能形成渦流(即電流)，故不能用來加熱食物，故A、C、D錯誤，B正確。
故選B。
４．如圖，一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極之間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動。先使鋁框和磁鐵靜止，轉(zhuǎn)動磁鐵，觀察鋁框的運(yùn)動，可以觀察到(　　)

A．從上往下看，當(dāng)磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時，鋁框會隨之順時針轉(zhuǎn)動
B．從上往下看，當(dāng)磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時，鋁框會隨之逆時針轉(zhuǎn)動
C．無論磁鐵向哪個方向轉(zhuǎn)動，鋁框都不會轉(zhuǎn)動
D．當(dāng)磁鐵停止轉(zhuǎn)動后，如果忽略空氣阻力和摩擦阻力，鋁框?qū)⒈３謩蛩俎D(zhuǎn)動
【答案】A
【解析】根據(jù)楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，則鋁框與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，從上往下看，當(dāng)磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時，鋁框會隨之順時針轉(zhuǎn)動，A正確，B、C錯誤；當(dāng)磁鐵停止轉(zhuǎn)動后，如果忽略空氣阻力和摩擦阻力，由于鋁框轉(zhuǎn)動的過程中仍然能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以鋁框會逐漸減速至停止運(yùn)動，D錯誤。
故選A。
５．如圖所示，使一個銅盤繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動是勻速的?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則(　　)

A.　銅盤轉(zhuǎn)動將變慢。
B．銅盤轉(zhuǎn)動將變快
C．銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動
D．銅盤轉(zhuǎn)動速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來決定
【答案】A
【解析】當(dāng)蹄形磁鐵移近銅盤時，銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對運(yùn)動，所以銅盤轉(zhuǎn)動將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析，因?yàn)殂~盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能，銅盤轉(zhuǎn)動會逐漸變慢，A項(xiàng)正確。
故選A。
６.機(jī)場的安檢門可以利用渦流探測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被地磁場磁化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流
B．人體在線圈中交變電流產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在金屬物品中產(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)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流
【答案】D
【解析】并不是所有金屬物品都能被磁化，且地磁場很弱，即使被磁化，磁性很弱，人體的電阻很大，不能與金屬物品構(gòu)成回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B錯誤；安檢門利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品的原理是：線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場，會在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測到，C錯誤，D正確。
故選D。
７.如圖所示，水平方向的磁場垂直于光滑曲面，閉合小金屬環(huán)從高h(yuǎn)的曲面上端無初速度滑下，又沿曲面的另一側(cè)上升，則(　　)

A．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h
B．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度大于h
C．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升高度等于h
D．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h
【答案】D
【解析】若是勻強(qiáng)磁場，穿過小環(huán)的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，其機(jī)械能守恒，高度不變，則環(huán)在左側(cè)上升的高度等于h，故A、B錯誤；若是非勻強(qiáng)磁場，穿過小環(huán)的磁通量變化，小環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高度將減小，則環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h，故C錯誤，D正確。
故選D。
８.電磁爐具有無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等優(yōu)勢。電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場的磁感線通過鐵質(zhì)鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物。下列相關(guān)說法中正確的是(　　)
A．鍋體可以用不導(dǎo)電的陶瓷制成
B．鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的
C．恒定磁場越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好
D．提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果
【答案】D
【解析】鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的，陶瓷屬于絕緣體，不能導(dǎo)電，無法形成渦流，故A、B、C錯誤；提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果。
故選D。
９.電磁爐是利用渦流加熱的，它利用交變電流通過線圈產(chǎn)生變化磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁感線通過鍋底時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，從而達(dá)到烹飪食物的目的。下列的鍋具或容器中，適用于電磁爐的是(　　)
A．煮中藥的瓦罐 B．不銹鋼鍋
C．玻璃茶杯 D．塑料盆
【答案】B
【解析】煮中藥的瓦罐、玻璃茶杯、塑料盆都不是鐵質(zhì)鍋，不能被磁化，因而不能形成渦流(即電流)，故不能用來加熱食物，故A、C、D錯誤，B正確。
故選B。
１０.金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場所，關(guān)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(chǎn)，防止細(xì)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(chǎn)生渦流
C．金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應(yīng)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(yùn)動探測效果相同
【答案】C
【解析】金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產(chǎn)防止細(xì)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(yīng)出渦流，故B錯誤，C正確；探測過程中工作時金屬探測器應(yīng)與被測物體相對運(yùn)動，相對靜止時無法得出探測效果，故D錯誤。
故選C。
１１.在水平面上放置兩個完全相同的帶中心軸的金屬圓盤，它們彼此用導(dǎo)線把中心軸和對方圓盤的邊緣相連接，組成電路如圖所示，一勻強(qiáng)磁場穿過兩圓盤垂直向外，若不計(jì)一切摩擦，當(dāng)a盤在外力作用下做逆時針轉(zhuǎn)動時，圓盤b(　　)

A.沿與a盤相同的方向轉(zhuǎn)動
B．沿與a盤相反的方向轉(zhuǎn)動
C．轉(zhuǎn)動的角速度一定大于a盤的角速度
D．轉(zhuǎn)動的角速度可能等于a盤的角速度
【答案】B
【解析】金屬盤可看作由多根金屬輻條組成，a盤在外力作用下逆時針轉(zhuǎn)動時，圓盤切割磁感線，由右手定則可知，電動勢方向由圓心到圓盤a邊緣通過導(dǎo)線和圓盤b組成閉合電路，而b盤在安培力作用下順時針轉(zhuǎn)動，圓盤a產(chǎn)生的電能一部分轉(zhuǎn)化為b的動能，另一部分轉(zhuǎn)化為兩個圓盤的內(nèi)能，故圓盤b的角速度應(yīng)小于圓盤a的角速度，B正確，A、C、D錯誤。
故選B。
１２.如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個磁極之間的距離相等，當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時，線圈仍靜止不動，那么線圈受到木板的摩擦力方向是(　　)

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】根據(jù)楞次定律的“阻礙變化”知“來拒去留”，當(dāng)兩磁鐵靠近線圈時，線圈要阻礙其靠近，線圈有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力向左，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時，線圈要阻礙其遠(yuǎn)離，仍有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故選項(xiàng)D正確。
故選D。
１３.某手持式考試金屬探測器如圖所示，它能檢查出考生違規(guī)攜帶的電子通信儲存設(shè)備。工作時，探測環(huán)中的發(fā)射線圈通以正弦式電流，附近的被測金屬物中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場反過來影響探測器線圈中的電流，使探測器發(fā)出警報(bào)。則(　　)

A．被測金屬物中產(chǎn)生的是恒定電流
B．被測金屬物中產(chǎn)生的是交變電流
C．探測器與被測金屬物相對靜止時不能發(fā)出警報(bào)
D．違規(guī)攜帶的手機(jī)只有發(fā)出通信信號時才會被探測到
【答案】B
【解析】工作中的探測器靠近金屬物體時，在金屬物體中就會產(chǎn)生渦流，這種渦流是交變電流，故A錯誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，探測器產(chǎn)生的是變化的磁場，使靠近的金屬物體產(chǎn)生渦流，探測器與被測金屬物相對靜止時也能發(fā)出警報(bào)，故C錯誤；探測器的制成原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，和手機(jī)是否發(fā)出通信信號無關(guān)，故D錯誤。
故選B。
１４.如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，O點(diǎn)正下方固定一個水平放置的鋁線圈。讓磁鐵在同一豎直面內(nèi)擺動，在一次完整擺動的過程中，下列說法正確的是(　　)

A．線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變兩次
B．線圈對磁鐵的作用力為斥力
C．線圈對磁鐵的作用力始終是阻力
D．線圈對磁鐵的作用力有時是阻力，有時是動力
【答案】C
【解析】磁鐵向下擺動時，根據(jù)楞次定律可判斷，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看)，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場阻礙磁鐵靠近，則磁鐵受到的作用力為斥力；磁鐵向上擺動時，根據(jù)楞次定律可判斷，線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流(從上往下看)，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場阻礙磁鐵遠(yuǎn)離，則磁鐵受到的作用力為引力，所以磁鐵在一次完整擺動的過程中，電流方向改變四次。由楞次定律可知，感應(yīng)電流對它的作用力始終是阻力，故C正確，A、B、D錯誤。
故選C。
二．多選題：
1５.圖甲為磁控健身車，圖乙為其車輪處結(jié)構(gòu)示意圖，在金屬飛輪的外側(cè)有磁鐵(與飛輪不接觸)，人用力蹬車帶動飛輪旋轉(zhuǎn)時，需要克服磁鐵對飛輪產(chǎn)生的阻礙，通過調(diào)節(jié)旋鈕拉線可以實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度的健身需求(當(dāng)拉緊旋鈕拉線時可以減小磁鐵與飛輪間的距離)，下列說法正確的是(　　)

A.飛輪受到的阻力主要來源于磁鐵對它的安培力
B．人蹬車頻率一定時，拉緊旋鈕拉線，飛輪受到的阻力變大
C．控制旋鈕拉線不動時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，受到的阻力越小
D．控制旋鈕拉線不動時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，內(nèi)部的渦流越小
【答案】AB
【解析】飛輪受到的阻力主要來源于磁鐵產(chǎn)生的磁場對它的安培力，A正確；人蹬車頻率一定時，拉緊旋鈕拉線，磁鐵與飛輪間的距離減小，磁場變強(qiáng)，飛輪受到的安培阻力變大，B正確；控制旋鈕拉線不動時，飛輪轉(zhuǎn)速越大，飛輪內(nèi)部的渦流越強(qiáng)，受到的安培阻力越大，C、D錯誤。
故選：AB。
1６．科技的發(fā)展使得電能的無線傳輸成為可能，下圖是某品牌手機(jī)無線充電的原理圖，通過對原理圖的理解，下列說法正確的是(　　)

A.無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電磁感應(yīng)”
B.只有將充電座接到交流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電
C.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同
D．只要有無線充電底座，所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電
【答案】ABC
【解析】由工作圖易知，無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電磁感應(yīng)”，即A項(xiàng)正確；只有將充電座接到交流電源上才能產(chǎn)生交變電磁場，進(jìn)而在接收線圈中產(chǎn)生電流，從而對手機(jī)充電，即B項(xiàng)正確；由電磁感應(yīng)定律易知，接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同，即C項(xiàng)正確；手機(jī)內(nèi)部應(yīng)有與圖中接收線圈功能相同的裝置，否則無法進(jìn)行無線充電，即D項(xiàng)錯誤。
故選：ABC。
1７．如圖所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)繩掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放，圓環(huán)擺動過程中經(jīng)過勻強(qiáng)磁場區(qū)域(忽略空氣阻力)，則(　　)

A．圓環(huán)向右穿過磁場后，不能擺至原高度
B．在進(jìn)入和離開磁場時，圓環(huán)中感應(yīng)電流方向相反
C．圓環(huán)進(jìn)入磁場后，感應(yīng)電流方向不變
D．圓環(huán)最終停止在最低點(diǎn)
【答案】AB
【解析】圓環(huán)向右穿過磁場后，會產(chǎn)生電流，圓環(huán)中將產(chǎn)生焦耳熱，根據(jù)能量守恒知圓環(huán)的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以擺不到原來的高度，A符合題意；圓環(huán)進(jìn)入磁場時磁通量增大，離開磁場時磁通量減小，根據(jù)楞次定律知，在這兩個過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，B符合題意；整個圓環(huán)進(jìn)入磁場后，磁通量不發(fā)生變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，C不符合題意；在圓環(huán)不斷經(jīng)過磁場，機(jī)械能不斷損耗過程中圓環(huán)越擺越低，最后整個圓環(huán)只會在磁場區(qū)域來回?cái)[動，因?yàn)樵诖藚^(qū)域內(nèi)沒有磁通量的變化(一直是最大值)，所以機(jī)械能守恒，即圓環(huán)最后的運(yùn)動狀態(tài)為在磁場區(qū)域來回?cái)[動，而不是靜止在最低點(diǎn)，D不符合題意。
故選：AB。
１８.如圖所示，以下現(xiàn)象中與渦流有關(guān)的是(　　)

【答案】AB
【解析】真空冶煉爐是線圈中的電流做周期性變化，在冶煉爐中產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生大量的熱量，A正確；磁電式儀表的線圈常用鋁框做線圈骨架，當(dāng)鋁框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生渦流，鋁框受到安培力阻礙很快停止轉(zhuǎn)動，B正確；處于磁場中的導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)起來以及磁電式儀表中的線圈通電后發(fā)生偏轉(zhuǎn)是電流在磁場中的受力問題，不是渦流，C、D錯誤。
故選AB。
１９.如圖所示，一金屬銅盤緊靠U形磁鐵的兩極而不接觸，U形磁鐵在銅盤正中央。當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)起來，會帶動銅圓盤跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動，在圓盤轉(zhuǎn)動過程中下列說法正確的是(　　)

A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢
B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致U形磁鐵轉(zhuǎn)動
C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，U形磁鐵的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化
D．圓盤轉(zhuǎn)動方向與磁鐵方向相反
【答案】AB
【解析】銅盤中有自由電子，在磁場運(yùn)動時，這些電子受到洛倫茲力，會沿半徑方向運(yùn)動，圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，從而形成渦流。這個渦流反過來又會受到磁場的作用力，使得銅盤隨著磁極轉(zhuǎn)動。故A、B正確；根據(jù)對稱性原理，U形磁鐵的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，故C錯誤；根據(jù)楞次定律可知，圓盤會阻礙磁鐵的相對運(yùn)動，所以圓盤以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動。故D錯誤。
故選：AB。
２０.渦流檢測是工業(yè)上無損檢測的方法之一。如圖所示，線圈中通以一定頻率的正弦交流電，靠近待測工件時，工件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，同時線圈中的電流受渦流影響也會發(fā)生變化。下列說法中正確的是(　　)

A.渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化
B．渦流的頻率等于通入線圈的交流電頻率
C．通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力
D．待測工件可以是塑料或橡膠制品
【答案】ABC
【解析】根據(jù)楞次定律得知：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，故渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化，故A正確。感應(yīng)電流的頻率與原電流的頻率是相同的，渦流的頻率等于通入線圈的交流電頻率，故B正確；因?yàn)榫€圈交流電是周期性變化的，故在工件中引起的渦流也是周期性變化的，可知通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力，故C正確；電磁感應(yīng)只能發(fā)生在金屬物體上，故待測工件只能是金屬制品，故D錯誤。
故選：ABC。
２１.關(guān)于渦流，下列說法中正確的是(　　)

A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置
B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的
C．阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動
D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流
【答案】ACD
【解析】用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化，所以A正確；家用電磁爐通的是交流電，交流電產(chǎn)生的是變化的磁場，不是恒定的磁場，故B錯誤；阻尼擺的金屬盤以一定相對速度旋轉(zhuǎn)掠過磁場時在金屬盤內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，因金屬盤有電阻，電流做功，消耗機(jī)械能，因此產(chǎn)生阻礙金屬盤旋轉(zhuǎn)的阻尼作用，故C正確；用絕緣的硅鋼片做鐵芯，是為了減小渦流，減小能量損失，所以D正確。
故選：ACD。
三、實(shí)驗(yàn)題：
２２.電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。如圖1所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。
　　　　
(1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用，則被撥動后靠近螺線管的過程中，通過放大器的電流方向?yàn)開_______(以圖像為準(zhǔn)，選填“向上”或“向下”)。
(2)下列說法正確的有________。
A．金屬弦上下振動的周期越大，螺線管內(nèi)感應(yīng)電流的方向變化也越快
B．金屬弦上下振動過程中，經(jīng)過相同位置時速度越大，螺線管中感應(yīng)電動勢也越大
C．電吉他通過拾音器發(fā)出的聲音隨感應(yīng)電流強(qiáng)度增大而變響，增減螺線管匝數(shù)會起到調(diào)節(jié)音量的作用
D．電吉他通過拾音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦振動頻率相同
(3)若由于金屬弦的振動，螺線管內(nèi)的磁通量隨時間的變化如圖2所示，則對應(yīng)感應(yīng)電流的變化為圖3中的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)向下　(2)B、C、D　(3)D
【解析】(1)金屬弦靠近螺線管時，線圈中磁場變強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得通過放大器的電流方向?yàn)橄蛳隆?br /> (2)感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率有關(guān)，與線圈匝數(shù)有關(guān)，所以選項(xiàng)B、C正確；電吉他通過拾音器發(fā)出的聲音頻率與感應(yīng)電流的頻率相同，即與金屬弦振動頻率相同，故A錯誤，D正確。
(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量的變化率，所以感應(yīng)電流的大小取決于磁通量的變化率，所以選項(xiàng)D正確。
２３.如圖是生產(chǎn)中常用的一種延時繼電器的示意圖，鐵芯上有兩個線圈A和B，線圈A與電源連接，線圈B的兩端和電阻連成一個閉合電路，在斷開開關(guān)S時，彈簧K并不能立即將銜鐵D拉起，即連接著工作電路的觸頭C要經(jīng)過一段時間后才能離開。根據(jù)所學(xué)的知識，說明這種繼電器的工作原理。

【答案】見解析
【解析】由題意可知，當(dāng)S接通后，線圈A中產(chǎn)生磁場，穿過線圈B的磁通量要增加，根據(jù)楞次定律：增反減同，結(jié)合右手螺旋定則可知，B中產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流，當(dāng)將S斷開，導(dǎo)致穿過線圈B的磁通量減小變慢，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生延時釋放D的作用。
２４.在現(xiàn)代家庭的廚房中，電磁爐是家庭主婦非常青睞的炊具。利用以下材料并結(jié)合已學(xué)習(xí)的電磁學(xué)知識分析、討論相關(guān)問題。

如圖是描述電磁爐工作原理的示意圖。電磁爐的內(nèi)部有一個金屬線圈，當(dāng)電流通過線圈時，會產(chǎn)生磁場，這個磁場的大小和方向是隨電流不斷變化的，這個變化的磁場又會使放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于鍋底有電阻，所以感應(yīng)電流又會在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng)，這些熱能便能起到加熱食物的作用。
因?yàn)殡姶艩t是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，所以不是所有的鍋或器具都適用。適合放在電磁爐上烹飪的器具有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋；不適用的有陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等。
綜合以上材料分析下列問題：
(1)在電磁爐加熱食物的過程中涉及的物理原理有(回答三個即可)：
①______________________________________________；
②_______________________________________________；
③_______________________________________________。
(2)電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是_________________________________；
電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是_____________________________________。
【答案】見解析
【解析】(1)①電流的磁效應(yīng)(或電生磁)；②電磁感應(yīng)現(xiàn)象(或磁生電)；③電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律)。
(2)陶瓷和玻璃是絕緣體，不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象；鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低。
２５.如圖甲為電磁爐的原理，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產(chǎn)生無數(shù)封閉磁感線，當(dāng)磁感線通過導(dǎo)磁性材料(如鐵質(zhì)鍋)的底部，而底部可看作由無數(shù)個導(dǎo)體圓環(huán)構(gòu)成，當(dāng)穿過圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化時，圓環(huán)上就產(chǎn)生感應(yīng)電流，即小渦流(一種交變電流，家用電磁爐使用的是15～30 kHz的高頻電流)。它和普通電流一樣要放出焦耳熱，會使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物。

(1)為什么鍋體必須是導(dǎo)磁性材料？
(2)如圖乙所示為某品牌電磁爐的結(jié)構(gòu)示意圖。電磁爐是根據(jù)渦流原理給鍋加熱的，調(diào)查研究電磁爐與一般烹飪爐具比較具有哪些優(yōu)點(diǎn)？(寫出兩條即可)
【答案】見解析
【解析】(1)由于非導(dǎo)磁性材料不能有效會聚磁感線，幾乎不能形成渦流，所以基本上不加熱；另外，導(dǎo)電能力特別差的磁性材料由于其電阻率太高，產(chǎn)生的渦流電流也很小，也不能很好地產(chǎn)生熱量。所以，電磁爐使用的鍋體材料導(dǎo)電性能相對較好，一般采用鐵磁性材料的金屬或者合金以及它們的復(fù)合體，一般采用的鍋有：鑄造鐵鍋、生鐵鍋、不銹鋼鍋。純不銹鐵鍋材料由于其導(dǎo)磁性能非常低，所以在電磁爐上并不能正常工作。
(2)①熱效率高。由于電磁爐是通過渦流而使鍋體發(fā)熱的，它不存在熱量再傳導(dǎo)或輻射的過程，也就減少了傳導(dǎo)和輻射過程中的熱量損耗，熱效率較高。一般電爐的熱效率為50%，煤氣灶的熱效率為40%，而電磁爐的熱效應(yīng)可達(dá)80%。
②控溫準(zhǔn)確。電磁爐能方便而準(zhǔn)確地根據(jù)用戶的要求控制發(fā)熱功率及烹調(diào)溫度，熱慣性小，斷電即斷磁，也就不再發(fā)熱，而且使鍋內(nèi)溫度分布均勻，烹調(diào)效果好。
③安全可靠。由于電磁爐使用時不產(chǎn)生明火，再加上電磁爐本身不發(fā)熱，并且又附有多種自動保護(hù)功能，因此使用時，不會發(fā)生燙傷事故，也不會引起火災(zāi)、爆炸、中毒等事故。
④清潔衛(wèi)生。由于電磁爐無明火，無煙，不會產(chǎn)生有害氣體污染空氣，還能保持鍋體和電磁爐清潔，由于電磁爐面板為微晶玻璃制成，即使食物溢出也不會焦煳，如有污物很容易擦凈。
⑤使用方便。電磁爐體積小，重量輕，操作簡單，一目了然，可隨意搬動，便于攜帶，可以作為外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用。
２６.如圖所示是阻尼擺的示意圖，在輕質(zhì)桿上固定一金屬薄片，輕質(zhì)桿可繞上端O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，一水平有界磁場垂直于金屬薄片所在的平面。使擺從圖中實(shí)線位置釋放，擺很快就會停止擺動；若將擺改成梳齒狀，還是從同一位置釋放，擺會擺動較長的時間。試定性分析其原因。

【答案】見解析
【解析】第一種情況下，阻尼擺進(jìn)入有界磁場后，在擺中會形成渦流，渦流受磁場的阻礙作用，會很快停下來；第二種情況下，將金屬擺改成梳齒狀，阻斷了渦流形成的回路，從而減弱了渦流，受到的阻礙會比先前小得多，所以會擺動較長的時間。
三．計(jì)算題：
２７.如圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r＝10 cm、電阻R＝1 Ω、質(zhì)量m＝1 kg的金屬圓環(huán)，以速度v＝10 m/s向一有界勻強(qiáng)磁場滑去。勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，B＝0.5 T。從環(huán)剛開始進(jìn)入磁場算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場時圓環(huán)釋放了32 J的熱量，求：

(1)此時圓環(huán)中電流的瞬時功率。
(2)此時圓環(huán)運(yùn)動的加速度。
【答案】(1)0.36 W　(2)6×10－2 m/s2，方向向左
【解析】(1)取金屬圓環(huán)為研究對象，從剛進(jìn)入磁場至一半進(jìn)入磁場的過程中，由能量守恒定律可知，環(huán)減少的動能全部轉(zhuǎn)化為熱能，設(shè)此時的速度為v1，則有
Q＝mv2－mv，又因?yàn)镻＝＝，
由以上兩式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)解得P＝0.36 W。
(2)由楞次定律可知環(huán)此時受到的安培力方向向左，由牛頓第二定律得
＝ma，
即a＝＝6×10－2 m/s2，方向向左。
２８．如圖所示，質(zhì)量m＝100 g的鋁環(huán)用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h＝0.8 m，有一質(zhì)量為M＝200 g的小磁鐵(長度可忽略)以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離x＝3.6 m，小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動可看作平拋運(yùn)動。(g取10 m/s2)

(1)在磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時，鋁環(huán)向哪邊偏？
(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v＝2 m/s，則在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？
【答案】(1)右偏　(2)1.7 J
【解析】(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動時，鋁環(huán)向右偏(阻礙相對運(yùn)動)。
(2)在磁鐵穿過鋁環(huán)后落地的過程中，由平拋運(yùn)動規(guī)律有h＝gt2　x＝v′t
得磁鐵穿過鋁環(huán)后的速度v′＝9 m/s。
由能量守恒定律可得
Q電＝Mv－Mv′2－mv2＝1.7 J
２９.如圖所示，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(zhì)點(diǎn))，B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m，若最終A、B速度分別為vA、vB。則：

(1)螺線管A將向哪個方向運(yùn)動？
(2)全過程中整個電路所消耗的電能是多少？
【答案】(1)向右　(2)mgh－(Mv＋mv)
【解析】(1)磁鐵B向右運(yùn)動時，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動作用，使得螺線管A向右運(yùn)動。
(2)全過程中，磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動能和螺線管中的電能，所以mgh＝Mv＋mv＋E電
即E電＝mgh－(Mv＋mv)
３０.磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用。圖甲是平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道(簡稱通道)組成。如圖乙所示，通道尺寸a＝2．0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m。工作時，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B＝8．0 T的勻強(qiáng)磁場，沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場，使兩金屬板間的電壓U＝99．6 V，海水沿y軸方向流過通道。已知海水的電阻率ρ＝0.20 Ω·m。

(1)船靜止時，求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向。
(2)船以vs＝5．0 m/s的速度勻速前進(jìn)。若以船為參照物，海水以5．0 m/s的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd＝8．0 m/s。求此時兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U感。
(3)船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓按U′＝U－U感計(jì)算，海水受到的安培力的80%可以轉(zhuǎn)化為對船的推力。當(dāng)船以vs＝5．0 m/s的速度勻速前進(jìn)時，求海水推力的功率。
【答案】(1)796．8 N，沿y軸正方向(向右)　(2)9．6 V　(3)2 880 W
【解析】(1)根據(jù)安培力公式，推力F1＝I1Bb，其中I1＝，R＝ρ
則F1＝Bb＝B＝×8．0 N＝796．8 N
由左手定則判斷，通道內(nèi)海水受到的安培力的方向，即對海水推力的方向沿y軸正方向(向右)。
(2)此時海水切割磁感線的速度v感＝vd＝8．0 m/s，則有U感＝Bvdb
即U感＝8．0×8．0×0.15 V＝9．6 V。
(3)當(dāng)船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓U′＝U－U感，則根據(jù)歐姆定律得
I2＝＝＝ A＝600 A
安培力F2＝I2Bb＝600×8．0×0.15 N＝720 N
海水對船的推力F＝80%F2＝80%×720 N＝576 N
海水推力的功率P＝Fvs＝576×5．0 W＝2 880 W。

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