物理选择性必修 第二册2.6 涡流现象与电磁炉复习练习题

2.6涡流现象与电磁炉基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共14题）

1．关于涡流，下列说法中错误是（        ）

A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动

D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

2．下列说法正确的是（　　）

A．磁感应强度是矢量，其单位是Wb

B．磁通量是矢量，其正负代表方向

C．电感线圈的自感系数与电流的变化率成正比

D．金属探测器是利用涡流工作，而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流

3．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）

A．甲图中，奥斯特通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律

B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花

C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金

D．丁图中，楞次通过实验研究，发现了电流周围存在磁场

4．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

5．学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，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．降低交流电源的频率

B．增加线圈的匝数

C．将金属杯换为陶瓷杯

D．将交流电源换成电动势更大的直流电源

6．如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。下列关于安检的说法正确的是（　　）

A．安检门能检查出毒贩携带的毒品

B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀

C．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理

D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作

7．雅礼中学99级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器Anker，其中有一款产品支持无线充电技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（　　）

A．电流热效应 B．电磁感应

C．静电感应 D．霍尔效应

8．下列四个图中，甲、丙图中为铝管，乙、丁图中为塑料管，甲、乙图中小磁铁竖直放置，丙、丁图中小磁铁水平放置，让小磁铁由静止释放，磁铁下落过程中不发生翻转，且不与铝管相碰，不计空气阻力，则小磁铁穿过铝管过程中加速度小于重力加速度的图有（　　）

A．甲、乙、丙、丁图 B．甲、丙、丁图

C．甲、丙图 D．甲图

9．从能量的角度研究电磁感应现象，下列说法不正确的是（　　）

A．楞次定律中的阻碍过程实质上是能量转化的过程

B．产生感应电流的过程中，机械能和其他形式的能通过电磁感应转化成电能

C．电磁感应现象中，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生

D．自感现象和涡流现象都符合能量守恒定律

10．下列有关电磁灶的工作情况的描述正确的是（ ）

A．电磁灶是利用电阻丝通电后发热给食物加热的

B．电磁灶是利用电磁感应现象产生的感应电流给食物加热的

C．可以用陶瓷制品放在电磁灶上给食物加热

D．电磁灶工作时灶面温度很高，远大于室内温度

11．在物理学发展史上，许多科学家通过恰当地运用科学研究方法，超越了当时研究条件的局限性，取得了辉煌的研究成果，下列表述符合物理学史的是（　　）

A．无论亚里士多德、伽利略还是笛卡尔都没有建立力的概念，而牛顿的高明之处在于他将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”，为提出牛顿第一定律而确立了一个重要的物理概念

B．亚里士多德对运动的研究，确立了许多用于描述运动的基本概念，比如平均速度，瞬时速度以及加速度

C．英国物理学家麦克斯认为，磁场会在其周围空间激发一种电场，这种电场就是感生电场

D．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品，是利用静电感应的工作原理工作的

12．一机械式车速表可用来测量车辆瞬时速率，其结构简图如图所示，主要由紧固在主动轴上的永久磁铁，带有指针的铝制速度盘等组成。不工作时，指针指在刻度盘最左侧的零点位置。当车开始向前启动时，主动轴带动永久磁铁转动，速度盘随之转动，指针指示相应车速。下列说法正确的是（　　）

A．向前启动时，主动轴的转速可能小于指针转速

B．倒车时指针指在零刻度

C．铝制速度盘中的电流是由于盘的转动形成

D．向前行驶时，速度盘中的安培力阻碍指针的偏转

13．如图所示，下列现象中利用了涡流的是（　　）

A． B． C． D．

14．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的生活．某品牌手机的无线充电原理如图所示．关于无线充电，下列说法正确的是（   ）

A．充电底座中的发射线圈将磁场能转化为电能

B．充电底座可以直接使用直流电源实现对手机的无线充电

C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同

D．无线充电时手机接收线圈利用“电流的磁效应”获取电能

二、综合题（共4题）

15．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同。因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。查找资料，了解这一现象产生的原因和能量转化情况，以及对卫星的运行可能会产生怎样的影响。

16．把一个面积为、电阻为的160匝小导电线圈跟阻值为的电流表连接起来后放入磁感应强度B为的匀强磁场中。当把该小线圈从垂直磁场的位置迅速转到跟磁场平行的位置时，流过电流表的电荷量为多少？

17．麦克斯韦电磁理论认为：变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，称为感生电场或涡旋电场．

在如图甲所示的半径为r的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt （k＞0且为常量）．该变化的磁场会在空间产生圆形 的涡旋电场，如图乙所示，涡旋电场的电场线与导体环具有相同圆心的同心圆，同一电场线 上各点场强大小相同，方向沿切线．导体环中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势，涡旋电场力充当非静电力，其大小与涡旋电场的场强E关系满足F=Eq．

(1)根据法拉第电磁感应定律，推导导体环中产生的感 应电动势；

(2)在乙图中以圆心O为坐标原点，向右建立一维x 坐标轴，推导在x轴上各处电场强度的大小E与x之间的 函数表达式，在图中定性画出E-x图像；

(3)图丙为乙的俯视图，去掉导体环，在磁场圆形边 界上有M、N两点之间所夹的小圆弧恰为整个圆周 的1/6；将一个带电量为+q的带电小球沿着圆弧分别顺时针、逆时针从M移动到N，求涡旋电场力分别所做的功．在此基础上，对比涡旋 电场和静电场，说明涡旋电场中为什么不存在电势的概念．

18．涡流产生的热会使变压器的铁芯温度升高，降低工作效率。为此，变压器中常用电阻率较大的硅钢作为铁芯材料，如图所示，并把整块金属的铁芯替换成由许多互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯。请结合相关知识说明上述改进措施的原理。

参考答案：

1．B

2．D

3．C

4．A

5．B

6．B

7．B

8．C

9．C

10．B

11．A

12．B

13．A

14．C

15．     向右     不发生     向右     向左     涡流     减少涡流    

16．当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。

17．

18．(1) ；(2) 当x＜r时： 当x≥r时：  (3) 顺时针移动时 逆时针移动时: ，不存在电势的概念

19．

变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，把整块的硅钢铁芯替换成由许多互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。