高中物理第五节 涡流现象及其应用同步达标检测题

课时跟踪检测（九） 涡流现象及其应用

组—重基础·体现综合

1．在下列所示的四种磁场中，能产生恒定感生电场的是(　　)

解析：选C　要产生恒定的感生电场，所产生的感应电动势一定是恒定的，由E＝n＝nS可知，磁场必须是均匀变化的，故C正确。

2.(2021·青岛高二检测)(多选)在大型用电系统中，都配有变压器，通过互感可以把交变电流进行升压和降压。如图所示，变压器的线圈中都有铁芯，铁芯往往都是用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样做的目的是(　　)

A．硅钢电阻率大，用薄硅钢片叠压成铁芯，使铁芯电阻增大，减少变压器工作时产生的热量

B．硅钢电阻率小，用薄硅钢片叠压成铁芯，使铁芯电阻减小，减少变压器工作时产生的热量

C．增大涡流发热，提高变压器的效率

D．减少涡流发热，提高变压器的效率

解析：选AD　硅钢材料的电阻率大，且采用薄硅钢片，增大了铁芯中的电阻，阻断了涡流回路，变压器工作时产生的涡流的发热量大大减少，减少了电能损失，提高了变压器的效率，所以A、D正确。

3．(多选)电磁炉为新一代炊具，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体，无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉的工作原理是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，会产生无数小涡流，使锅体本身快速发热，然后再加热锅内食物，如图所示。下列相关说法正确的是(　　)

A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的

B．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的

C．磁场越强，电磁炉的加热效果越好

D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果

解析：选BD　电磁炉接交流电，其锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故A错误，B正确；电磁炉的加热效果与磁场的强弱无关，只与磁场的变化快慢有关，故C错误；根据发热原理可知，提高磁场变化的频率，可增强涡流，提高电磁炉的加热效果，故D正确。

4．以下哪些现象没有利用电磁阻尼规律(　　)

解析：选D　振动的条形磁铁在线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故A不符合；磁铁通过无缺口的铝管时产生的感应电流较大，较大的感应电流对磁铁的相对运动有较大的阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动，这是利用了电磁阻尼规律，故B不符合；U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故C不符合；转动把手时下面的闭合铜线框随U形磁铁同向转动，这是利用了电磁驱动规律，故D符合。

5．(2021·大连高二检测)如图所示，有一个铜圆盘，轻轻拨动它，能长时间地绕转轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，我们将观察到的现象是(　　)

A．铜盘的转动不受磁铁的影响

B．铜盘的转动能持续更长时间

C．铜盘能在较短的时间内停止转动

D．由于磁铁的影响，铜盘会反向转动

解析：选C　当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则出现感应电流，处于磁场中的部分铜盘会受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，使得铜盘能在较短的时间内停止。

6.(多选)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，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是(　　)

A．增大交变电流的电压，其他条件不变

B．增大交变电流的频率，其他条件不变

C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻

D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻

解析：选ABC　增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；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，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。

7.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是(　　)

A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化

B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率

C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力

D．待测工件可以是塑料或橡胶制品

解析：选ABC　涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B均正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性的作用力，C正确；涡流只能在金属制品中产生，故选项D错误。

8.一半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点，杆所在直线过圆环圆心，在O1点的正下方有一半径为L＋2r的圆形匀强磁场区域，其圆心O2与O1点在同一竖直线上，O1点在圆形磁场区域边界上，如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，摆动时间足够长，已知重力加速度为g，不计空气阻力及其他摩擦阻力，则下列说法正确的是(　　)

A．金属圆环最终会静止在O1点的正下方

B．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mgL

C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋2r)

D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋r)

解析：选C　圆环最终要在如图中A、C位置间摆动，因为此时圆环中的磁通量不再发生改变，圆环中不再有感应电流产生。由几何关系可知，圆环在A、C位置时，其圆心与O1、O2的距离均为L＋r，则圆环在A、C位置时，圆环圆心到O1的竖直高度为。由能量守恒可得金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋2r)，C正确。

9．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可看作平抛运动。

(1)小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？

(2)若小磁铁穿过铝环后铝环的速度为v′＝2 m/s，则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＝＝9 m/s，

由能量守恒定律可得W电＝Mv02－Mv2－mv′2＝1.7 J。

答案：(1)铝环向右偏斜　(2)1.7 J

组—重应用·体现创新

10．纯电动汽车是一种节能、环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率。制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法正确的是(　　)

A．制动能量回收利用了电磁感应现象

B．制动能量回收利用了电流的热效应

C．制动能量回收时，将车辆制动时的全部动能转化为内能

D．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为重力势能

解析：选A　汽车在制动刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，选项A正确。

11.(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是(　　)

A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔

B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带

C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决

D．该封口机适用于玻璃、塑料等材质的容器封口但不适用于金属容器

解析：选CD　由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电，故A、B错误；减小内置线圈中所通过电流的频率可以降低封口过程中产生的热量，即控制温度，故C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则使金属容器发生涡流现象，使容器内温度升高，对容器内物体可能造成破坏，故D正确。