高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第五节 涡流现象及其应用一课一练

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

2.5涡流现象及其应用 跟踪训练（解析版）

1．如图甲是磁电式表头的结构示意图，其中线圈是绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架（图中未指出）上，关于图示软铁、螺旋弹簧、铝框和通电效果，下列表述中正确的是（　　）

A．线圈带动指针转动时，通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大

B．与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得磁极之间产生稳定的匀强磁场

C．铝框的作用是为了利用涡流，起电磁驱动作用，让指针快速指向稳定的平衡位置

D．乙图中电流方向a垂直纸面向外，b垂直纸面向内，线框将逆时针转动。

2．下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是（　　）

A．真空冷炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B．自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的

C．电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物

D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了增大涡流

3．电磁炉是常用的电器，如图所示，关于电磁炉，以下说法中正确的是（　　）

A．电磁炉是利用变化的磁场在铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热

B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热

C．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的

D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用

4．下列说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现了电磁感应现象，法拉第发现了电流磁效应

B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流

C．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

D．涡流是一种电磁感应现象

5．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的。下列说法中正确的是（　　）

A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 

B．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好

C．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 

D．降低磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果

6．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于______。

A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd

7．下列实例中属于利用涡流的是（　　）

A．利用微波炉加热食物 B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成

C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢 D．电动机的线圈绕在铁芯上

8．电磁炉是我们生活中常见的厨具，它的工作原理是：当线圈中通入交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在铁锅内产生感应电流，利用电流的热效应来加热食物。加热过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）

A．牛顿 B．库仑 C．法拉第 D．洛伦兹

9．电磁炉采用感应电流（涡流）的加热原理，其原理图如图所示。它是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变电流。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法正确的是（　　）

A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部

B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品

C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热

D．电磁炉的锅具一般用铁锅，是因为铝锅、铜锅中不能形成涡流

10．关于电磁感应现象，下列叙述正确的是（　　）

A．真空冶炼炉利用涡流来冶炼合金钢，优点是可以冶炼高质量的合金

B．手机无线充电原理是利用了电磁感应中的自感现象

C．交流感应电动机是利用电磁阻尼的原理工作的

D．磁电式仪表在运输过程中，用导线将正负两个接线柱相连，在震动颠簸中，线圈中产生感应电流，使指针偏角变大

11．下图所示，闭合小金属球从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下，又沿曲面的另一侧上升，则下列说法正确的是（　　）

A．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h

B．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h

C．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h

D．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度大于h

12．如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电灯获得电流。若图中的铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为，则下列说法正确的是（　　）

A．回路中有大小和方向做周期性变化的电流

B．回路中有电流大小恒定，且等于

C．回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘

D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中仍有电流流过

13．零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是（　　）

A． B． C． D．

14．高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大，下列措施不可采用是（　　）

A．减小焊接缝的接触电阻

B．增大焊接缝的接触电阻

C．增大交变电流的电压

D．增大交变电流的频率

15．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。则下列说法正确的是（　　）

A．该焊机也能焊接塑料圆管的接缝

B．线圈的电阻越大，焊接效果越好

C．线圈的电源换成直流电源也能进行焊接

D．圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大

16．下列对涡流的认识正确的是（　　）

A．大块金属中产生了涡流，但不一定产生了感应电动势

B．涡流大小与穿过金属的磁通量的大小有关

C．涡流的形成一定遵循法拉第电磁感应定律

D．涡流也有电流的热效应

17．下列哪些措施是为了防止涡流的危害（　　）

A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅

B．探雷器的线圈中要通变化着的电流

C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成

D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层

18．下列说法中正确的是（　　）

A．电磁炉中的线圈通高频电流时，在铁磁性金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物

B．磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止产生电磁感应

C．精密线绕电阻常采用双线绕法，可以增强线绕电阻通电时产生的磁场

D．车站的安检门探测人携带的金属物品的工作原理是电磁感应

19．根据所学知识判断下列哪些是对涡流的应用（　　）

A．电磁炉 B．微波炉

C．冶炼金属的感应炉 D．变压器的硅钢片铁芯

20．如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（　　）

A．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部

B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品

C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热

D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率

 参考答案

1．A

【详解】

A．当线圈通电后，安培力矩使其转动，导致螺旋弹簧产生阻力，当转动停止时，阻力矩与安培力矩正好平衡，所以通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大。故A正确；

B．与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置．它的平面都跟磁感线平行，安培力总与磁感应强度的方向垂直，故B错误；

C．由于铝框转动时会产生感应电流，所以铝框要受安培力，安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动，即发生电磁阻尼，故C错误；

D．乙图中电流方向a垂直纸面向外，b垂直纸面向内，根据左手定则判断线圈将顺时针转动，故D错误。

故选A。

2．A

【详解】

A．真空冷炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故A正确；

B．金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，故B错误；

C．家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，故C错误；

D．当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用相互绝缘的硅钢片叠合做成的铁芯可以尽可能减小涡流，故D错误。

故选A。

3．A

【详解】

电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A正确，BCD错误。

故选A。

4．D

【详解】

A．法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流磁效应，故A错误；

B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中才会产生感应电流，故B错误；

C．根据电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势与线圈匝数，磁通量变化快慢有关，与线圈中磁通量变化大小，没有关系，故C错误；

D．涡流的形成遵循法拉第电磁感应定律，是一种电磁感应现象，故D正确。

故选D。

5．C

【详解】

AB．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，锅体可等效为一个个闭合线圈组成，恒定的磁场，不能产生感应电流，则涡电流为0，不能加热，所以AB错误；

CD．变化的磁场使通过这些闭合线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流形成涡电流，磁场变化的频率越大，磁通量的变化率越大，产生的涡电流越大，加热效果越好，所以C正确；D错误；

故选C。

6．D

【详解】

变压器的正视图如图：

所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。

故选D。

7．C

【详解】

A．利用微波炉加热食物是利用电流产生的电磁波来给物体加热，A错误；

B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成是为了减小涡流，减少损耗能量，B错误；

C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢是在线圈中通入高频交流电，在合金钢中产生涡流，C正确；

D．电动机的线圈绕在铁芯上，所用的铁芯不会用整块的金属，是为了减小涡流，D错误。

故选C。

8．C

【详解】

电磁炉是利用电磁感应原理工作的，电磁感应现象的发现者是英国物理学家法拉第。故C正确。

故选C。

9．A

【详解】

AB．电磁炉面板可采用陶瓷材料，如果采用金属材料，在交变磁场中产生涡流发热，会使线圈烧毁，故A正确，B错误；

C．用陶瓷器皿作为锅具不能形成涡流，不能对食品加热，故C错误；

D．铝锅、铜锅在电磁炉上也能形成涡流，但由于铝、铜导磁性弱，通过它们的磁场只是一小部分，因此在铝锅、铜锅中形成的涡流远比铁锅中的小，不是不能形成涡流，故D错误.

故选A。

10．A

【详解】

A．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量使金属熔化，优点是整个能在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金，故A正确；

B．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。而手机无线充电中，在充电板和手机上分别有两个线圈，当充电板的线圈接通电源后，就给充电板上的线圈加上交流电，会产生一个不断变化的磁场，当把手机放在充电板上时，手机内的线圈就能感受到磁场的变化从而产生感应电流，然后再把电流转化成直流电给手机进行充电，故B错误；

C．交流感应电动机是利用电磁驱动使得线圈转动，故C错误；

D．磁电式仪表在运输过程中，用导线将正负两个接线柱相连，是为了让内部产生感应电流从而阻碍指针的偏转，故D错误。

故选A。

11．B

【详解】

AB．若是匀强磁场，金属球在曲面上滚动不会产生电磁感应现象，无机械能损失，故环在左侧滚上的高度等于h，A错误，B正确；

CD．若是非匀强磁场，金属球在曲面上滚动会产生涡流，有焦耳热，机械能减小，故环在左侧滚上的高度小于h，CD错误。

故选B。

12．CD

【详解】

AC．把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由b经灯泡再从a流向铜盘，方向不变，故A错误，C正确；

B．回路中感应电动势为

所以电流

故B错误；

D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘时闭合回路磁通量发生变化，圆盘中会产生涡流，灯泡中有电流流过，D正确。

故选CD。

13．D

【详解】

AC．如图所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，AC错误；

B．此图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B方案不合理，B错误；

D．此图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快稳定的停下，便于读数，D方案合理，D正确。

故选D。

14．A

【详解】

AB．增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的很高，故B正确，不符合题意，A错误，符合题意。

C．当增大交变电流的电压，线圈中交流电流增大，则磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，所以焊接时产生的热量也增大，故C正确，不符合题意；

D．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故D正确，不符合题意。

故选A。

15．D

【详解】

A．塑料圆管在焊接时，无法产生的交变磁场，塑料圆管中无电流，不能焊接，A错误；

B．圆管通过高频交流电源的一定，产生的感应电动势一定，线圈的电阻越大，则产生的电流变小，焊接时产生的热较小，焊接效果不好，B错误；

C．线圈的电源换成直流电源，线圈不能产生的交变磁场，圆管中不产生电流，不能进行焊接，C错误；

D．圆管通过高频交流电源的一定，产生的感应电动势一定，电流一定，圆管的接缝处电阻较大，产生的热较大，D正确。

故选D。

16．CD

【详解】

A．大块金属中产生了涡流，据闭合电路欧姆定律可知，一定产生了感应电动势，A错误；

BC．涡流的形成一定遵循法拉第电磁感应定律，与磁通量的变化率有关，与磁通量的大小无关，B错误，C正确；

D．涡流在金属中也有电流的热效应，D正确。

故选CD。

17．CD

【详解】

A．电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，A错误；

B．探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，B错误；

C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，C正确；

D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，D正确。

故选CD。

18．AD

【详解】

A．电磁炉中的线圈通高频电流时，线圈中产生自感现象，在铁磁性金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物，故A正确；

B．磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，故B错误；

C．精密线绕电阻常采用双线绕法，通入电流后，双线产生的磁场方向是相反的，所以会减弱通电时产生的磁场，这样，就能减小电流改变时引起的自感现象，达到维持电阻稳定的目的，故C错误；

D．车站的安检门探测人携带的金属物品的工作原理是有交流电通过的线圈产生迅速变化的磁场，磁场在金属物体内部能感生涡电流；涡电流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声，故D正确。

故选AD。

19．AC

【详解】

A．电磁炉是利用涡流的热效应工作的，故A正确；

B．微波炉的工作原理可知，利用微波使水分子产生高频率震动，并摩擦，产生大量的热量，达到运动式加热或烹饪食物的目的，故B错误；

C．冶炼金属的感应炉，是利用在金属中产生涡流，产生大量热量达到冶炼金属的目的，故C正确；

D．变压器的硅钢片铁芯是为了减小涡流，故D错误。

故选AC。

20．AD

【详解】

AB．电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误；

C．电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，所以电磁炉不能用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，故C错误；

D．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率，故D正确；

故选AD。