2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动提升检测-【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动提升检测
一、单选题
1.下列说法正确的是（??
）
A.?可用陶瓷容器盛放食物在电磁炉上加热???????????????B.?电磁炉是利用电磁感应产生涡流原理制成的
C.?磁带录音机的工作过程与磁现象无关??????????????????D.?电脑硬盘不是用磁记录信息
2.电磁炉在炉内由交变电流产生交变磁场，使放在炉上的金属锅体内产生感应电流而发热，从而加热食品．电磁炉的工作利用了（??
）
A.?电流的热效应??????????????????B.?静电现象??????????????????C.?电磁感应原理??????????????????D.?磁场对电流的作用
3.如图，真空冶炼炉、扼流圈、动圈式扬声器和磁电式电流表都有导线绕制的线圈，关于这四种器件的说法正确的是（　　）
A.?真空冶炼炉线圈中应通高压低频交流电
B.?电流越大，扼流圈对电流的阻碍作用越明显
C.?除了磁电式电流表外，其余三种器件的工作原理都是电磁感应
D.?动圈式扬声器和磁电式电流表都是利用通电线圈受安培力进行工作
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.下列哪些措施是为了防止涡流的危害（??
）
A.?电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B.?磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C.?变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D.?用高频电流冶铁
6.电磁灶是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．有关电磁灶，下列说法中正确的是(??
)
A.?锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
B.?电磁灶中通入电压足够高的直流电也能正常工作
C.?金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁灶来烹饪食物
D.?电磁灶的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗
7.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（?
）
A.?线圈接在了直流电源上???????????????????????????????????????B.?电源电压过高
C.?所选线圈的匝数过多???????????????????????????????????????????D.?所用套环的材料与老师的不同
8.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是（?
）
A.?都做匀速运动???????????B.?甲、乙做加速运动???????????C.?甲、乙做减速运动???????????D.?乙、丙做匀速运动
9.如图所示是冶炼金属的高频感应炉的示意图，冶炼炉内装入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化．这种冶炼方法速度快、温度容易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是（　　）
A.?利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流?????B.?利用红外线
C.?利用线圈中电流产生的焦耳热?????????????????????????????????????D.?利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波
10.利用所学物理知识，可以初步了解安检中常用的一种手持金属探测器的工作原理及相关问题．这种手持金属探测器工作时，因其内部的探测器线圈内通有一定频率（该频率可在固定的频率范围内调节）的正弦交变电流，产生迅速变化的磁场．如果该种探测器附近有金属物品，在金属物品中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，引发探测器蜂鸣报警．金属物品中感应出的涡流越大对探测器线圈中的电流的影响越大，金属物品中感应出涡流的大小与正弦交变电流的频率以及被检测金属物品的尺寸和导电的性能有关．关于该种金属探测器，下列说法中正确的是（　　）
A.?金属物品中产生的涡流的变化频率与探测器线圈中的交变电流的频率可能不同
B.?当探测器中通有的交变电流频率不在工作频率范围内时，被检测金属物品中就不产生感应电流
C.?探测器线圈中通低频率的正弦交变电流更容易检测出尺寸小、电阻率大的金属物品
D.?该种金属探测器能检测有无金属物品，但不能准确区分金属的种类
11.下列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.?在变压器的铁芯用硅钢片，是为了增大涡流
12.下列实验或器件应用涡流现象的是（??
）
A.?电磁感应实验???????????B.?日光灯电路???????????
C.?直流电动机???????????
D.?电磁灶
13.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)，小球(???
)
A.?整个过程匀速运动???????????????????????????????????????B.?进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动
C.?整个过程都做匀减速运动????????????????????????????D.?穿出时的速度一定小于初速度
14.安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，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不正确的是(???
)
A.?这个安检门也能检查出毒品携带者
B.?这个安检门只能检查出金属物品携带者
C.?如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，则不能检查出金属物品携带者
D.?这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
15.如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)(?
)
A.?做等幅振动???????????????????????B.?做阻尼振动???????????????????????C.?振幅不断增大???????????????????????D.?无法判定
16.下列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
二、解答题
17.如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动
如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？
18.如图所示，电阻为R、质量为m的矩形导线框ABCD自某一高度自由落下，通过一有界的匀强磁场。若线框恰好以恒定速度通过磁场，在不计空气阻力的情况下，线框中产生的焦耳热是多少？已知AB、CD边长均为l，AD、BC边长均为h，磁场区域宽度为h。
19.如图是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起．我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的．试定性地说明：为什么交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多．
答案解析
1.【答案】
B
【解析】解：A、B、电磁炉是利用电磁感应产生涡流原理制成的，即利用交变电流通过线圈产生交变磁场，从而使金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅内的食物．陶瓷容器内不能产生涡流，所以不能用来加热．故A错误，B正确；
C、磁带录音机的工作原理：放音的主要原理磁生电，所以是电磁感应现象；录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应．故C错误；
D、电脑硬盘是用磁记录信息．故D错误．
故选：B
【分析】电磁炉又被称为电磁灶，其原理是磁场感应涡流加热，即利用交变电流通过线圈产生交变磁场，从而使金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅内的食物．
磁带录音机能录音也能放音，主要是磁头的磁化作用．当放音时磁带与磁头接触，由于磁粉使磁头的电流发生变化从而导致发生声音．而录音时，声音信号转化为电信号，通过磁头写在磁带上．
2.【答案】
C
【解析】解：根据电磁炉电磁感应原理，使金属锅底产生感应电流，是利用了电流的磁效应，金属锅底发热后，食物从锅体上通过热传递来获得热量．
故选：C．
【分析】根据电磁炉的工作原理，即电磁感应原理，使金属锅体产生感应电流，锅体发热，食物利用热传导获得内能．
3.【答案】
D
【解析】A．真空冶炼炉线圈中应通高频交流电，利用电磁感应使金属内部产生涡流而产生热量，A不符合题意；
B．扼流圈对变化电流有阻碍作用，电流变化越快，扼流圈对电流的阻碍作用越明显，B不符合题意；
CD．动圈式扬声器是利用电流在磁场中受到安培力原理制成的，磁电式电流表是利用通电线圈受安培力作用做阻尼运动进行工作的，
真空冶炼炉利用电磁感应工作，扼流圈是利用电感对电流的阻碍作用制成的，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】真空冶炼炉线圈应该通高频交流电，利用电磁感应原理时金属内部产生涡流；扼流线圈当电流变化越快其阻碍作用越明显；动圈式扬声器时利用电流受到安培力的作用其磁电式电流表也是利用通电线圈受到安培力作用的原理工作。
4.【答案】
A
【解析】电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电磁灶时利用变化的磁场产生涡流，利用铁质锅底产生涡流对食物进行加热。
5.【答案】
C
【解析】电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，A不符合题意；常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，B不符合题意；
变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止．C符合题意；用高频电流冶铁，是应用高频电流在铁矿中产生涡流来冶铁，属于涡流的应用，D不符合题意；
故答案为：C．
【分析】变压器减少涡流是为了尽可能的把一端的电能传送到另一端，其他选项是利用涡流生热。
6.【答案】
A
【解析】锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，磁场变化的频率越高，产生的涡流越强，A符合题意；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，B不符合题意；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，C不符合题意；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】利用电磁感应定律可以判别涡流大小的影响因素；电磁灶属于电磁感应所以只能使用交流电；不能使用绝缘材料的锅体，那样不会产生涡流；电磁灶上表面都是使用绝缘材料制成，不会损失能量。
7.【答案】
D
【解析】金属套环跳起来的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起。电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈。若套环是非导体材料，则套环不会跳起，故A、B、C选项不符合题意，D选项符合题意。
故答案为：D。
【分析】感应电流的磁场
总是阻碍产生感应电流的磁场的磁通量的变化，要发生电磁感应必须是导体线圈。
8.【答案】
C
【解析】铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生了变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻而减速，所以选项C符合题意。有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，一直做匀速运动。
故答案为：C。
【分析】只有在金属内部才会产生电磁感应现象，感生磁场总是阻碍内部原磁通量的变化，故只有铜块和铝块会减速。
9.【答案】
A
【解析】解：根据电磁感应的条件可知，高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流；线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，变化的磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多．故A正确，BCD错误；
故选：A
【分析】用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流．涡流产生的热量使金属熔化，高频交流电的频率越大，产生的热量越大．
10.【答案】
D
【解析】解：A、金属探测器利用的是电磁感应现象，金属物品中产生的涡流的变化频率与探测器线圈中的交变电流的频率是相同的；故A错误；
B、金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，与探测器中通有的交变电流频率无关；故B错误；
C、探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，涡流的大小强弱与该物体的电阻率有关，电阻率越大，则涡电流的强度越小，所以探测器线圈中通低频率的正弦交变电流更难检测出尺寸小、电阻率大的金属物品．故C错误；
D、探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化；能检测有无金属物品，但不能准确区分金属的种类；故D正确；
故选：D
【分析】金属探测器在探测金属时，由于在被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，结合其工作的原理逐项分析即可．
11.【答案】
A
【解析】解：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，故A正确．
B、涡流是变化的电场产生变化磁场，从而形成的，是感应电流，故B错误．
C、涡流既有热效应，也有磁效应．故C错误．
D、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，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D错误．
故选：A．
【分析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流．涡流会在导体中产生大量的热量．
12.【答案】
D
【解析】解：A、电磁感应实验是应用了法拉第电磁感应现象，A错误；
B、当开关接通220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电．辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触．电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路．灯丝很快被电流加热，发射出大量电子．双金属片自动复位，两极断开．在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端．应用了自感现象，B错误；
C、电动机的原理是通电导体在磁场中受力或通电线圈在磁场中受力转动，C错误；
D、电磁灶是利用电磁感应原理制成的；产生热量的原因是利用交变电流产生交变磁场，使放在灶台上的锅体内产生的涡流而将电磁能转化为热量，D正确；
故选：D
【分析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流．涡流会在导体中产生大量的热量．
13.【答案】
D
【解析】
小球在磁场中运动有涡流产生，要受到阻力,所以穿出时的速度一定小于初速度。
故选D
【分析】小球在磁场中运动有涡流产生，要受到阻力作用。
14.【答案】
A
【解析】这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查金属物品携带者，A错误，B正确；
若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C正确；
安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确。
故选A
【分析】安检门是利用涡流工作的。
15.【答案】
B
【解析】金属球自身形成的环形回路与磁场方向垂直，在小球上下运动的过程中磁通量发生了变化，产生了涡流。
金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动。
16.【答案】
A
【解析】涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的。
A．涡流就是电磁感应的一种，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A对；B错。
C、涡流既有磁效应也有热效应，C错；
D、硅钢能被磁铁吸引，所以能产生涡流;D错；
故答案选A。
【点评】涡流其实也是电磁感应的一种也是需要在闭合回路中磁通量发生变化。金属磁性导体中才能产生涡流。
17.【答案】
解:没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．
如果在铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片就可以摆动较多的次数．
【解析】【分析】导体棒在运动的过程中磁通量会发生变化，产生涡流，消耗导体棒运动的机械能，从而慢慢停下。
18.【答案】
解:法一：以矩形导线框为研究对象。设线框匀速运动的速度为v，则线框穿过磁场的时间t＝
由平衡条件可知，线框匀速穿过磁场时，所受重力与安培力大小相等。设线框中的电流为I，则有
BIl＝mg
由闭合电路欧姆定律，有I＝
＝
由焦耳定律，可知线框中产生的热量
Q＝I2Rt＝
·R·
＝2·B·
lh＝2BIlh＝2mgh
法二：由能量转化与守恒定律可知，线框匀速通过磁场时，重力做的功全部转化为焦耳热，因线框重心下降的距离是2h，所以Q＝mg·2h＝2mgh
【解析】【分析】线圈做匀速直线运动说明所受合力为零，即安培力等于重力，由此可得出感应电流的大小，再由焦耳定律可得出产生的热能。而且整个过程能量守恒，消耗机械能转化为热能，此题属于常见题型，需引起重视。
19.【答案】
解：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就产生感应电流，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，焊缝处的温度升高的越快．
【解析】【分析】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就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析电流变化的频率与焊缝处的温度升高的关系．焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高．