2020-2021学年3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后测评

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（　　）

A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作

B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流

C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理

D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

2．如图所示的电路中L为自感线圈其直流电阻阻值与电阻R阻值相等，C为电容器，电源内阻不可忽略。当开关S由闭合变为断开的瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．电容器将放电 B．没有电流通过B灯

C．A灯闪亮一下再逐渐熄灭 D．流经电阻R的电流方向向右

3．如图所示，甲、乙为形状与大小均相同且内壁光滑的圆筒，竖直固定在相同高度。两块相同的钕铁硼强磁铁，从甲、乙上端筒口同一高度同时无初速度释放，穿过乙筒的磁铁先落到地面。关于两圆筒的制作材料，下列可能正确的是（　　）

A．甲—塑料，乙—铝 B．甲—铜，乙—胶木

C．甲—玻璃，乙—塑料 D．甲—毛竹，乙—木头

4．如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一个电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴匀速转动(O轴位于磁场边界)，周期为T，t＝0时刻线框置于如图所示位置，则线框内产生的感应电流的图像为(规定电流顺时针方向为正)(　　)

A． B．

C． D．

5．如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线转动。当线框abcd绕轴逆时针转动时（沿轴方向看），下列关于线框ABCD的转动情况的说法正确的是（　　）

A．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些

B．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微快了些

C．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微慢了些

D．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微快了些

6．关于电磁灶的加热原理，下列说法正确的是(　　)

①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的　②电磁灶是利用电磁感应原理制成的　③电磁灶是热量从灶口传递给锅中的食物达到加热的目的　④电磁灶工作时，灶不会生热

A．②④ B．①③

C．①② D．②③

7．如图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。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。以下说法正确的是（　　）

A．最好使用铝锅或铜锅

B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅

C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅

D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热

8．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图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（　　）

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

9．水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是（　　）

A．小磁针不动

B．小磁针逆时针方向转动

C．小磁针顺时针方向转动

D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流

10．下列关于涡流的说法中正确的是（　　）

A．在硅钢片中不能产生涡流

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．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

11．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快

B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属

C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短

D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理

12．如图所示，一根两端开口、长为1 m的铜管竖直放置，把一个磁性很强的圆柱形磁体从管上端放入管中，磁体直径略小于铜管内径，磁体过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多。则（　　）

A．磁体下落变慢，主要是因为磁体受到空气阻力作用

B．磁体下落变慢，主要是因为磁体受到金属铜的吸引

C．铜管内电流方向保持不变

D．铜管对磁体的作用力方向始终向上

13．如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以高频交流电时，待焊工件中就会产生感应电流，感应电流产生的热量将金属融化，把工件焊接在一起。很多自行车架就是用这种办法焊接的。下列说法正确的是（　　）

A．通电时，待焊工件的各个位置都将发热融化，以完成焊接

B．交流电的峰值不变，若频率越高，则焊缝处的温度升高得越快

C．工件上只有焊缝处温度升高得很快，是因为焊缝处比工件的其它部分电阻小

D．改换成直流电源，一样可以完成焊接工作

14．如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘（不计各种摩擦），现让铜盘转动．下面对观察到的现象描述及解释正确的是：

A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去

B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去

C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下

D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快

15．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上放一小铁锅冷水。现接通交流电源，几分钟后，锅中的水沸腾起来，时刻的电流方向已在图中标出，且此时电流正在增大，下列说法正确的是（　　）

A．线圈中电流变化越大，自感电动势越大，自感系数也增大

B．小铁锅中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来

C．时刻，从上往下看，小铁锅中的涡流沿逆时针方向

D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流

二、填空题（共4题）

16．若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到______的作用，______使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。

17．手机是利用_______传送信号的；电磁炉是利用________加热的；医院里常用的CT检查是利用_________来成像的．

18．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示．

(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具，请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点)：________________和________________．

(2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能．

(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示：

根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和_______________ (请写出两点)

19．某同学探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为的交流电。

（1）下列实验操作中，正确的有______；

A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方

B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面

C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落

D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源

（2）该同学按照正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3、…、8。用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到点的距离，记录在纸带上，如图所示。

计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整。

（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是___________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______________________。

（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果得到什么结论？(      )

三、综合题（共4题）

20．如图所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通高频交流电的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊接时接口两端接触在一起，当A中通有交流电时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化而焊接起来.

（1）试分析说明，焊接的快慢与交变电流的频率有什么关系.

（2）试解释说明，为什么焊接过程中，接口a处被熔化而零件其他部分并不是很热.

21．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A．在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.

（1）螺旋管A将向哪个方向运动？

（2）全过程中整个电路所消耗的电能．

22．如图所示装置，可以用来演示电磁阻尼现象.把铜片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆.在电磁铁线圈（图中未画出）未通电时，铜片可以自由摆动，要经过较长时间才会停下来.而电磁铁线圈通电后，铜片会很快稳定并停下来.为什么？

23．如图所示，用导线制造精密电阻时，往往采用双线绕法。用这种绕法制造的线圈能使自感现象减弱到可忽略不计的程度。请解释这是为什么。

参考答案：

1．A

2．C

3．B

4．A

5．A

6．A

7．B

8．C

9．B

10．D

11．C

12．D

13．B

14．C

15．B

16．     安培力     安培力

17．     电磁波；     涡流；     X射线

18．     电流产生磁场     热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高     锅     电磁炉     电     内     热效率高     功率调节范围大

19．     AB     39.0     速度逐渐增大到后做匀速直线运动     逐渐增大到等于重力     为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。

20．

（1）线圈A中交变电流的频率越高，B中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，所以电流的热功率也越大，焊接越快。

（2）B中各处电流大小相等，但在接口a处因是点接触，此种接触电阻很大，电流的热功率也很大，而其他部分电阻很小，电流的热功率也很小，所以接口处已被熔化，而其他部分并不是很热。

21．（1）向右（2）

22．

当电磁铁被励磁之后，由于穿过运动的钢片的磁通量发生变化，铜片内将产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。因此铜片的摆动便因受到阻力而迅速停止，这就是电磁阻尼作用的结果。

23．由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反。两者磁性强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以螺旋管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消，可使线圈的自感现象减弱到可忽略不计的程度；