沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.6 涡流现象与电磁炉一课一练

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15题）

1．.安检门是一个用于安全检查的“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，关于这个安检门的以下说法正确的是（　　）

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水果刀

C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作

D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理

2．下列用电器工作原理涉及到涡流现象应用的是(        )

A．电吹风 B．电磁灶 C．电冰箱 D．电视机

3．以下现象中属于涡流现象的应用的是（　　）

A．某家用电烤箱 B．监考老师手中的探测仪

C．高压带电作业屏蔽服 D．车载充电器

4．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机，揭开了人类进入电气时代的序幕。现在，日常生活中我们使用着大量的用电器，下列用电器使用电能的过程中，用到电磁感应原理的是（　　）

A．洗衣机 B．电磁炉 C．电热水器 D．电风扇

5．下列设备中没有利用涡流的是（　　）

A．变压器 B．地雷探测器 C．电磁炉 D．真空冶炼炉

6．下列说法不符合物理学史的是（　　）

A．奥斯特发现了电流的磁效应

B．法拉第发现了电磁感应现象

C．牛顿解释了涡旋电场的产生原理

D．楞次找到了判断感应电流方向的方法

7．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

8．如图所示是一种焊接方法的原理示意图．将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊接工件就焊接在一起了．我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的．下列说法中正确的是（        ）

A．这种焊接方法的原理是电流的磁效应

B．线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高的越快

C．线圈中的电流是很强的恒定电流

D．待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反

9．下列有关电磁感应的说法正确的是（　　）

A．法拉第发现了电磁感应现象并且分析指出了法拉第电磁感应定律

B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中不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．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律

10．以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（　　）

A．甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象

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

C．丙图是无轨电车电车在行驶过程中由于车身颠簸电弓和电网之间容易闪现电火花，这是由于车弓脱离电网产生自感电动势使空气电离

D．丁图是电吉他中电拾音器的基本结构金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作

11．关于课本中下列图片的解释错误的是（　　）

A．真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化

B．使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以

C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流

D．用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的

12．1876年美国著名物理学家罗兰在实验室中完成了著名的“罗兰实验”．罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，使圆盘绕中心轴高速旋转，发现小磁针发生了偏转．下列说法正确的是

A．使小磁针发生转动的原因是圆盘上的电荷运动时产生了磁场

B．使小磁针发生转动的原因是圆盘上产生了涡流

C．仅改变圆盘的转动方向，小磁针的偏转方向不变

D．如果使圆盘带上正电，圆盘的转动方向不变，小磁针的偏转方向不变

13．为解决智能手机电池不耐用问题，一种新型的充电方式——无线充电产生了。如图所示为无线充电原理图，由与充电基座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。那么关于无线充电过程，下列说法正确的是（　　）

A．送电线圈接直流电源

B．受电线圈输出的是恒定电流

C．送电线圈和受电线圈通过互感完成对电池充电

D．送电线圈和受电线圈通过涡流完成对电池充电

14．实验高中南、北校区之间要铺设一条输电线路，该线路要横穿两校区之间的公路，为了保护线路不至被压坏，必须在地下预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．校方将该要求在学校的物理探究小组中公布并征求电线穿管的方案．经过遴选，目前有如图所示的两种方案进入最后的讨论阶段：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过．如果输电导线输送的电流很强大，那么，下列讨论的结果正确的是（　　）

A．若输送的电流是恒定电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

B．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的

C．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

D．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的

15．磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图（从后面朝前看），过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是（　　）

A．磁力刹车利用了电流的磁效应

B．磁力刹车属于电磁驱动现象

C．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能

D．过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大

二、填空题（共4题）

16．涡流大小的决定因素：磁场变化越______（越______），导体的横截面积S越______，导体材料的电阻率越______，形成的涡流就越大。

17．涡流

（1）涡流：当线圈中的___________随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作___________，简称___________。

（2）金属块中的涡流会产生___________，利用涡流产生的___________可以冶炼金属。

18．判断下列说法的正误。

（1）只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(    )

（2）处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。(    )

（3）涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(    )

（4）导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(    )

（5）电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(    )

（6）电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化。(    )

（7）电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生。(    )

19．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，

①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；

②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转；

③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转；

④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。

（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁心发热损失。

（3）如图2所示的交变电流的有效值I=___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线）

三、综合题（共4题）

20．共享单车已经走进人们的日常生活，由于受季节变化、天气状况等因素的影响，有些零件容易损坏。如图是利用高频交变电流焊接自行车零件的原理示意图，其中A是通高频交流电的线圈，B是自行车的零件。a是待焊接的接口，接口两端接触，当A中通有交流电时，B中会产生感应电动势，使得接口处金属熔化而焊接起来。试回答：

（1）为什么在其他条件不变的情况下，交流电频率越高，焊接越快？

（2）为什么焊接过程中，接口a处已熔化而零件的其他部分并不是很热？

21．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.

22．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。分析这一现象中的能量转化情形，它对卫星的运动可能产生怎样的影响？

23．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．B

3．B

4．B

5．A

6．C

7．C

8．B

9．B

10．B

11．B

12．A

13．C

14．B

15．C

16．     快     大     大     小

17．     电流     涡电流     涡流     热量     热量

18．     正确     正确     正确     错误     正确     正确     错误

19．     向右     不发生     向右     向左     涡流     减少涡流    

20．

（1）高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在待焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，电流变化的频率越高，磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大，接口处产生的热量越多，温度升高得越快，焊接越快。

（2）接口处横截面积小，电阻大，电流相同时，接口处热功率大，相同时间内温度升高得多，其他部分并不是很热。

21．

（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。

22．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

23．

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。