2024-2025学年高二物理选择性必修第二册（粤教版）第2章 电磁感应 分层作业12 涡流现象及其应用

分层作业12涡流现象及其应用A组必备知识基础练1.下列做法可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中2.(多选)如图所示,变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,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.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯的电阻,以减小发热量3.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管,一条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过,如图所示,在此过程中()A.磁铁做匀速直线运动B.磁铁做减速运动C.小车向右做加速运动D.小车先加速后减速4.金属探测器已经广泛应用于安检场所,关于金属探测器的论述正确的是()A.金属探测器可用于食品生产,防止细小的砂石颗粒混入食品中B.金属探测器探测地雷时,探测器的线圈中产生涡流C.金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同5.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,圆环不转动D.产生顺时针方向的感应电流,圆环不转动6.如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从金属球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径),金属球()A.整个过程都做匀速运动B.进入磁场过程中做减速运动,出磁场过程做加速运动C.整个过程都做匀减速运动D.出磁场时的速度一定小于初速度7.阻尼摆及其示意图如图所示,在轻质杆上固定一金属薄片,轻质杆可绕上端O点在竖直面内转动,一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面.使摆从图中实线位置释放,摆很快就会停止摆动;若将摆改成梳齿状,还是从同一位置释放,摆会摆动较长的时间.试定性分析其原因.B组关键能力提升练8.(多选)机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器,探测器中有一个通有交变电流的线圈,当线圈周围有金属物时,金属物中会产生涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,使探测器报警.设线圈中交变电流的大小为I、频率为f,要提高探测器的灵敏度,可采取的措施有()A.增大I B.减小fC.增大f D.同时减小I和f9.(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,一手持式封口机如图所示,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,从而粘贴在待封容器的封口处,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、塑料等多种材质的容器封口,但不适用于金属容器10.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场,出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右的微小振动的衰减都有效的方案是()11.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式交变电流,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.涡流的磁场总是与线圈的磁场方向相反B.涡流的大小与通入线圈的交变电流频率无关C.待测工件可以是塑料或橡胶制品D.通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力12.(2024广东广州高二期中)磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置,该刹车装置的原理图(从后朝前看)如图所示,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从强力磁铁间穿过,车很快停下来.关于该装置刹车原理,下列判断正确的是()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.磁力刹车利用铜片中涡流与强力磁铁作用刹车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13.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.(1)螺线管A将向哪个方向运动?(2)求全过程中整个电路所消耗的电能.答案：1.D涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化,所以A、B、C错误;把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以D正确.2.BD磁场变化越快,感应电动势越大,因而涡流也就越强.涡流能使导体发热.变压器的铁芯是相互绝缘的薄硅钢片叠加而成,增加铁芯的电阻率,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率.故选B、D.3.BC磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律知螺线管左端相当于S极,与磁铁S极相斥,阻碍磁铁的运动.同理,磁铁穿出时,由楞次定律知螺线管右端为S极,与磁铁的N极相吸,阻碍磁铁的运动.故整个过程中,磁铁做减速运动,选项B是正确的.而对于小车上的螺线管来说,在此过程中,螺线管会产生感应电流,从而使螺线管受到的安培力都是水平向右的,在这个安培力的作用下小车向右运动起来,且一直做加速运动.故选项C正确.综上所述,正确选项为B、C.4.C金属探测器只能探测金属,不能防止细小的砂石颗粒混入食品中,故A错误;金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流,故B错误,C正确;探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动,相对静止时无法得出探测效果,故D错误.5.A当条形磁铁的N极向纸里、S极向纸外转动时,通过闭合导线圆环的总的磁通量是向里增加的,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场应向外,故感应电流的方向沿逆时针方向;再根据电磁驱动的原理知,导线圆环应与条形磁铁同向转动,即上端向里、下端向外随条形磁铁转动.故选A.6.D金属球进、出磁场时,都有涡流产生,都会受到阻力,金属球会克服安培力做功消耗机械能,故出磁场时的速度一定小于初速度,D正确.因为金属球进、出磁场时,产生的不是恒定电流,由F=BIL知,产生的安培力不是恒力,故不是做匀减速运动,C错误.金属球进、出磁场过程都做减速运动,在磁场中做匀速运动,A、B错误.7.答案见解析解析第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在金属薄片中会形成涡流,涡流使金属薄片受安培力的作用,阻碍其相对运动,所以会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到安培力的阻碍会比先前小得多,所以会摆动较长的时间.8.AC增大线圈中交变电流的大小和频率,可使金属物中产生的涡流增大,从而提高探测器的灵敏度,选项A、C正确.9.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源,A、B错误;减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量,即控制温度,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,否则同样会被熔化,只能是玻璃、塑料等材质,D正确.10.A在A图中,系统振动时,紫铜薄板随之上下及左右振动,都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的振动,故A正确;在B、D图中,只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流,而上下振动无感应电流产生,故B、D错误;在C图中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,都不会产生感应电流,故C错误.11.D涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化,根据楞次定律可知,涡流的磁场与线圈的磁场方向可能相同也可能相反,故A错误;涡流的大小取决于磁场变化的快慢,故与通入线圈的交变电流频率有关,故B错误;电磁感应只能发生在金属物体中,故待测工件只能是金属制品,故C错误;因为线圈中电流是周期性变化的,故在待测工件中引起的涡流也是周期性变化的,可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力,故D正确.12.C铜片不是铁磁性材料,不会被磁化,故A错误;铜片穿过磁场产生涡流,涡流的磁场与强力磁铁作用刹车,