2020-2021学年物理沪科版选修3-2课后提升训练：1.6 涡流现象与电磁灶 Word版含解析

1、1.6涡流现象与电磁灶课时演练促提升a组1.(多选)如图所示,a、b为大小形状均相同且内壁光滑、使用不同材料做成的圆管,竖直固定在相同的高度,两个相同的磁性小球,同时从a、b管上端的管口无初速释放,穿过a管的小球比穿过b管的小球先落到地面。下面关于两管的描述中可能正确的是()a.a管是用塑料制成的,b管是用铜制成的b.a管是用铝制成的,b管是用胶木制成的c.a管是用胶木制成的,b管是用塑料制成的d.a管是用胶木制成的,b管是用铝制成的解析:穿过b管的小球后落地,说明在通过圆筒时受到了阻碍,由于圆筒光滑,该阻碍只有感应电流磁场与引起感应电流的磁场间的阻碍,即b圆管中产生了感应电流,为金属管;穿过

2、a管的小球没有受到阻碍,a管为非金属管。选项a、d正确。答案:ad2.(多选)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()a.增大涡流,提高变压器的效率b.减小涡流,提高变压器的效率c.增大铁心中的电阻,以产生更多的热量d.增大铁心中的电阻,以减少产生的热量解析:不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片,这样做的目的是增大铁心中的电阻,阻断涡流回路,来减少电能转化成铁心的内能,提高效率,这是防止涡流而采取的措施。本题正确选项是b、d。答案:bd3.如图所示,非磁性弹簧上端固定,下端系一铜球,整个装置在磁铁磁极的正上方,当启动振动系统做上下振动时,不计空气阻力。关于铜球的运

3、动,以下说法中正确的是()a.铜球做等幅振动,系统机械能守恒b.铜球做等幅振动,系统机械能不守恒c.铜球做减幅振动,系统机械能守恒d.铜球做减幅振动,系统机械能不守恒解析:铜球振动过程中,球内会有涡流产生,涡流会在铜球内产生电热,消耗机械能,因此说,系统机械能不守恒,铜球做减幅振动。答案:d4.(多选)异步电动机模型如图所示,蹄形轻磁铁和矩形线框abcd均可绕竖直轴转动。现使线框沿逆时针方向保持匀速转动(从上往下看),则磁铁的运动情况是()a.磁铁沿逆时针方向(从上往下看)转动b.磁铁沿顺时针方向(从上往下看)转动c.磁铁由静止开始一直加速转动d.磁铁先由静止开始加速转动,后匀速转动解析:刚开

4、始,由于磁铁静止,线框匀速转动,它们之间存在相对运动,因而在线框中产生感应电流。根据楞次定律可知,当线框中产生感应电流时,它阻碍磁铁与线框间的相对运动,因而磁铁与线框同方向转动,而且磁铁逐渐加速转动,只要磁铁的转速比线框的转速小,上述电磁感应现象一直存在,直到磁铁转速加大到与线框转速相等时,它们处于相对静止,此时线框中无电磁感应现象产生,线框和磁铁一起匀速转动。答案:ad5.以下关于涡流的说法中,正确的是()a.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.在硅钢中不能产生涡流解析:根据

5、涡流的产生原因(变化的磁场中的金属块、电流变化的线圈附近的导体中都产生涡流)知:涡流就是平时常见的感应电流,是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的,符合感应电流产生的原因,所以选项a正确、选项b错误;涡流和其他电流一样,也有热效应和磁效应,选项c错误;硅钢的电阻率大,产生的感应电流涡流较小,不是不能产生涡流,选项d错误。答案:a6.(多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频交变电流,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较多可采用()a.增大交变电流的电压b.增大交变电流的频率c.增大焊接缝的接触电阻d.减小焊接缝的接触电阻解析:交变电流频率越高、电压越大

6、,产生的磁场变化越快。在工作中引起的感应电动势越大,感应电流就越大,产生的热量越多,选项a、b正确,焊接缝接触电阻越大,电压越大,在此处产生的热量越多,越容易熔化焊接。答案:abc7.有一个铜盘,轻轻拨动它,能长时间地绕轴自由转动。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,如图所示,铜盘就能在较短的时间内停止。分析产生这种现象的原因。答案:磁铁放入后,铜盘内从中心到边缘辐向分布的导体会切割磁感线,导体内自成回路,产生涡流,涡流消耗机械能,所以很快就会停止转动。8.一金属细圆环用绝缘细绳悬挂,忽略空气阻力,圆环可做等幅摆动,若在圆环正下方放置一条形磁铁如图圆环将如何运动?解析:

7、条形磁铁置于细圆环正下方,圆环运动时,穿过圆环的磁通量保持为零不变,细圆环的横截面积不计,所以环中无感应电流,圆环仍做等幅摆动。答案:见解析。b组1.(多选)麦克风是常用的一种电子设备,它的内部就是一个小型传感器,把声音信号转变成电信号。它的种类比较多,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中,当声音使膜片振动时,就能将声音信号转变成电信号,下列说法正确的是()a.该传感器是根据电流的磁效应工作的b.该传感器是根据电磁感应现象工作的c.膜片振动时,线圈内不会产生感应电流d.膜片振动时,线圈内会产生感应电流解析:当声音使膜片振动

8、时,膜片后的金属线圈随之振动,线圈就会切割永磁体磁场的磁感线,产生感应电流,声音的强弱不同,产生的感应电流的强弱也就不同,从而将声音信号转变成电信号,这就是电磁感应现象。所以选项b、d正确。答案:bd2.(多选)(2014河南信阳检测)如图所示,a是一正方形小金属片,用一根绝缘细杆将其挂在固定点o,使其绕o点来回摆动,穿过水平方向的匀强磁场区域。已知磁感线方向跟线框平面垂直,若悬点摩擦和空气阻力均不计,则()a.金属片进入或离开磁场区域时,都产生感应电流,而且电流方向相反b.金属片进入磁场区域后越靠近oo时速度越大,因而产生的感应电流也越大c.金属片开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后

9、将不再减小d.金属片在摆动过程中,机械能会完全转化为金属片的电能解析:金属片进出磁场区域时,由楞次定律知,产生的涡流为逆时针方向,金属片从磁场中出来时产生顺时针方向的涡流。金属片完全进入磁场中后磁通量不再变化,故无涡流产生。故选项a正确,选项b错误。金属片进出磁场的过程,机械能转化成电能再转化为热能,故摆动幅度逐渐减小。当金属片全部在磁场区域内部摆动时,没有感应电流产生,故机械能守恒,振幅不变。答案:ac3.(2014山东泰安检测)涡电流会使金属发热,人们利用这个原理制成了电磁灶。关于电磁灶,下列说法正确的是()a.电磁灶都是用高频交变电流工作的b.高频电磁灶有加热线圈,可以通过热传导将热能传

10、导给锅体及锅内食物c.电磁灶和微波炉是一个道理,工作原理是一样的d.无论哪种电磁灶,都是利用涡流原理工作的解析:电磁灶都是用家用交变电流工作的,工频电磁灶就是直接用50 hz的电流工作,而不是用高频交变电流工作的,故选项a错误。高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成。通过电子开关,可以使加热线圈中产生高频率振荡电流,从而再使锅体内产生涡电流,用以加热食物。而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物,故选项b错误。电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流,而微波炉是利用电磁场产生电磁波,故选项c错误。电磁灶都是利用电磁感应产生的涡电流的热效应工作的,故选项d正确。答案:d4.(2014陕西咸阳检测)如

11、图所示,蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都可以绕oo轴转动,线圈的运动情况是()a.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同b.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同c.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速d.线圈静止不动解析:当磁铁转动时,由楞次定律知,线圈中有感应电流产生,以阻碍磁通量的增加,即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同,以阻碍磁通量的增加,因而线圈跟着转起来,但转速小于磁铁的转速。答案:c5.(多选)(2014山东肥城检测)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是()a.防止涡流而设计的b.利用涡流而设计的c.起电磁阻尼的作用d.起电磁驱动的作用解析:线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,就是涡流。涡流阻碍线圈的转动,使线圈偏转后较快停下来。所以,这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用。答案:bc6.(2014山东泰安检测)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,杆上挂有一光滑螺线管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线管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。求:(1)螺线管