2021学年第二章 电磁感应第五节 涡流现象及其应用同步训练题

A级　合格达标

1.（多选）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

解析：涡流是电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律.故C、D正确.

答案：CD

2.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是（　　）

A.恒定直流、小铁锅

B.恒定直流、玻璃杯

C.变化的电流、小铁锅

D.变化的电流、玻璃杯

解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流；通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场.铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温.故C正确.

答案：C

3.如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是（　　）

A.都做匀速运动

B.甲、乙做加速运动

C.甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动

D.甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动

解析：铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力.铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动.木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用.

答案：C

4.如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点.O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（　　）

A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次

B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用

C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力

D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力，有时是动力

解析：磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向的感应电流（从上面看），并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向的感应电流（从上面看），磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确.

答案：C

5.如图所示，在光滑的水平面上有一个铝质金属球，以速度v0向一个有界的匀强磁场运动，匀强磁场方向垂直于纸面向里，从金属球刚开始进入磁场到全部穿出磁场的过程中（磁场的宽度大于金属球的直径），则金属球（　　）

A.整个过程中做匀速运动

B.进入磁场过程做减速运动，穿出磁场过程做加速运动

C.整个过程中做匀减速运动

D.穿出时的速度一定小于进入时的速度

解析：金属球在进入、穿出磁场的过程中均有涡流产生，金属球都要受到阻力作用，该过程中做减速运动；金属球在完全进入磁场到未开始穿出磁场的过程中，金属球中无涡流产生，此过程中做匀速运动.故选项D正确.

答案：D

6.（多选）如图所示，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（　　）

A.增加线圈的匝数

B.提高交流电源的频率

C.将金属杯换为瓷杯

D.取走线圈中的铁芯

解析：解题的关键是要弄清杯内水沸腾的原因和决定的因素.交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯会产生感应电流而发热，从而使杯内水沸腾.增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大金属杯产生的电流，可缩短加热时间，选项A、B正确；将金属杯换成瓷杯，变化磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选项C错误；取走线圈中的铁芯，会减小周围的磁场，金属杯产生的电流会减小，从而增加水沸腾的时间，选项D错误.

答案：AB

B级　等级提升

7.如图所示，闭合导线圆环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里，S极向纸外转动，在此过程中，圆环将（　　）

A.产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动

B.产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动

C.产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动

D.产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动

解析：磁铁开始转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流.磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，圆环与磁铁同向转动，所以选项A正确.

答案：A

8.甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后停止.若将圆环置于如图所示的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后，下列判断正确的（　　）

A.甲环先停下　　　 B.乙环先停下

C.两环同时停下   D.两环都不会停下

解析：当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环的磁通量为零，穿过甲环的磁通量不断变化，不断有感应电流产生，一定受到安培力，安培力阻碍圆环与磁场间的相对运动，故甲环先停止运动，A正确.

答案：A

9.一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示.现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放（细绳张直，忽略空气阻力），摆动过程中金属圆环所在平面始终垂直于磁场方向，则在达到稳定摆动的整个过程中，金属圆环产生的热量是（　　）

A.mgL   B.mg

C.mg   D.mg（L＋2r）

解析：圆环在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，最后圆环在磁场下面摆动，机械能守恒.在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属圆环减少的机械能为mg.

答案：C

10.（多选）低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度.如图所示，在线圈L1中通以低频交变电流，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间.当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流.由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同，则（　　）

A.金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流

B.金属板越厚，涡流越弱

C.L2中产生的是直流电流

D.L2中产生的是与L1中同频率的交变电流

解析：当L1中通过交变电流时，根据安培定则知，穿过金属板的磁场发生变化从而出现变化的电场导致金属板内产生涡流，进而产生磁场能，然后转化成金属板的内能，故A正确；当金属板越厚，在变化的交变电流作用下，金属板中产生的涡流越强，B错误；根据电磁感应规律可知，在L2中产生的是与L1中同频率的交变电流，进项C错误，D正确.

答案：AD

11.如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度h＝0.8 m.现有一质量为M＝200 g的小磁铁（长度可忽略），以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平距离为x＝3.6 m，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动.

（1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？

（2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为v′＝2 m/s，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，铝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铝环后磁铁的速度v＝ m/s＝9 m/s，

由能量守恒可得W电＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7 J.

答案：（1）铝环向右偏斜　（2）1.7 J