2.5涡流现象及其应用 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
2.5涡流现象及其应用 同步作业（解析版）
1．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用，下面列举的四种电器中，在工作时利用了电磁感应现象的是：
A．电饭煲 B．微波炉 C．电磁炉 D．白炽灯泡
2．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
3．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用。下面列举的四种器件中，利用电磁感应原理工作的是（　 　）
A．可变电容器 B．电磁炉
C．质谱仪 D．示波管
4．电磁炉是我们生活中常见的厨具，它的工作原理是：当线圈中通入交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在铁锅内产生感应电流，利用电流的热效应来加热食物。加热过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）
A．牛顿 B．库仑 C．法拉第 D．洛伦兹
5．无线充电技术发展至今，在消费电子领域的发展已经取得不错的成绩，如手机无线充电、电动牙刷无线充电等。以下与无线充电技术应用了相同物理原理的是（　　）
A．电磁炉 B．磁流体发电机 C．电磁轨道炮 D．质谱仪
6．铺设海底金属油气管道时，焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热．将被加热管道置于感应线圈中，当感应线圈中通以电流时管道发热．下列说法中正确的是（ ）
A．管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的
B．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的
C．感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流
D．感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电
7．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
8．下列设备中利用了电流热效应的是（　　）
A．电磁炉 B．热水器 C．电冰箱 D．电风扇
9．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
10．下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，错误的是（ ）
A．图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应
B．图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重
C．图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率
D．图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，如换用红外线，也一定能发生光电效应
11．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，揭开了人类进入电气时代的序幕。如今在日常生活中我们使用着大量的电器，下列电器使用的过程中，主要工作原理是电磁感应的是（　　）
A．电磁炉 B．洗衣机 C．电风扇 D．电热水器
12．湛江作为全球最大的电饭锅生产基地，电饭锅产量占世界六成以上，电饭锅总产值150亿元，总产量5000万只。关于电饭锅和电磁灶，下列说法正确的是（　　）
A．电饭锅采用了磁场感应涡流加热原理
B．电磁灶采用了磁场感应涡流加热原理
C．电饭锅采用了电阻丝通电加热原理
D．电磁灶采用了电阻丝通电加热原理
13．下列利用涡流的是（　　）
A．金属探测器、探测地雷的探雷器利用涡流工作
B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯利用涡流工作
C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流来产生热量
D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架与涡流无关
14．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，即会产生无数小涡流，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
15．如图为电磁炉，是采用磁场感应涡流原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁感线，当磁感线通过导磁(如：铁质锅)的底部，而底部可看做由无数个导体圆环构成，当穿过圆环的磁通量发生变化时，圆环上就产生感应电流，即小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是15～30 kHz的高频电流)．它和普通电流一样要放出焦耳热，会使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．
（1）为什么锅体必须是导磁性材料？
（2）如图所示为小天鹅电磁炉的结构示意图．电磁灶是根据涡流原理给锅加热的，调查研究电磁灶与一般烹饪灶具比较具有哪些优点？(写出两条即可)
参考答案
1．C
【详解】
电饭煲是利用电阻加热，微波炉是利用微波能量与食物中水分子共振，电磁炉是利用导体中产生的涡流现象，利用了电磁感应，白炽灯是利用钨丝发热而发光。
故选C
考点：电磁感应现象
点评：本题考查了物理学知识在生活中的应用，例如涡流现象等
2．B
【详解】
A、电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误．
B、监考老师手中的探测仪，可以探测人身是否携带通讯设备（金属物品），是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确．
C、工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，故C错误．
D、车载充电器是电容器，故D错误；
3．B
【详解】
A．可变电容器是改变极板间的正对面积进而改变电容的，故A错误；
B． 电磁炉是利用锅底在磁场中产生涡流而产生的；故应用了电磁感应现象，故B正确；
C． 质谱仪是利用了带电粒子在磁场中偏转而工作的；故C错误；
D． 示波器是带电粒子在电场中偏转。故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
电磁炉是利用电磁感应原理工作的，电磁感应现象的发现者是英国物理学家法拉第。故C正确。
故选C。
5．A
【详解】
无线充电系统主要采用的是电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。
A．电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的，符合题意；
B．磁流体发电机利用带电粒子在磁场中的作用下发生偏转，电荷打到上下两极板上，不符合题意；
C．电磁炮是利用电磁力(安培力)推动炮弹发射的新颖武器，不符合题意；
D．质谱仪是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器，不符合题意。
故选A。
6．D
【详解】
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．管道发热是由于线圈的作用，导致管道有涡流，A错误；感应加热是利用线圈变化的磁场，从而产生感应电场，形成涡流，B错误；感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电，C错误D正确．
【点睛】
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．
7．A
【详解】
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正确，BCD错误。
故选A。
8．B
【详解】
A．电磁炉是利用电流的磁效应的原理制成的，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．热水器工作时把电能转化为内能，利用了电流的热效应，故B符合题意；
C．电冰箱主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；
D．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选B。
9．C
【详解】
甲、丙图中磁铁在下落过程中，均会在铝管中产生涡流，阻碍磁铁向下运动，因此磁铁下落过程中加速度均小于重力加速度；乙、丁图中为塑料管，则磁铁下落过程中不会产生涡流，则磁铁不受阻碍作用，加速度为重力加速度。
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
A．图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应，选项A正确，不符合题意；
B．图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重，选项B正确，不符合题意；
C．图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率，选项C正确；不符合题意；
D．图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，因红外线的频率小于紫外线，如换用红外线，则不一定能发生光电效应，选项D错误，符合题意；
故选D。
11．A
【详解】
电磁炉是利用电磁感应将电能转化为热能；洗衣机和电风扇都是利用电动机将电能转化为机械能；电热水器是利用电阻丝将电能转化为热能，故主要工作原理是电磁感应的是电磁炉，故选A。
12．BC
【详解】
AB．由教材可知，电磁灶采用了磁场感应涡流加热原理，A错误，B正确；
CD．电饭锅采用了电阻丝通电加热原理，C正确，D错误。
故选BC。
13．AC
【详解】
A．金属探测器、探测地雷的探雷器利用涡流工作，选项A正确；
B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯是防止涡流产生，选项B错误；
C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流来产生热量，选项C正确；
D. 磁电式仪表的线圈用铝框做骨架产生涡流，阻碍线圈的转动使得线圈尽快稳定下来方便读数，与涡流有关，选项D错误。
故选AC。
14．BD
【详解】
AB.电磁炉接交流电，其锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，选项A错误，B正确；
C.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，选项C错误；
D.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，选项D正确。
故选BD。
15．见解析
【解析】（1）由于非导磁性材料不能有效汇聚磁感线，几乎不能形成涡流，所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好地产生热量．所以，电磁炉使用的锅体材料导电性能相对较好，一般采用铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体，一般采用的锅有：铸造铁锅、生铁锅、不锈铁锅．纯不锈铁锅材料由于其导磁性能非常低，所以在电磁炉上并不能正常工作．
（2）①热效率高．由于电磁灶是通过涡流而使磁性锅体发热的，它不存在热量再传导或辐射的过程，也就减少了传导和辐射过程中的热量损耗，热效率较高．一般电炉的热效率为50%，煤气灶的热效率为40%，而电磁灶的热效应可达80%.
②控温准确．电磁灶能方便而准确地根据用户的要求控制发热功率及烹调温度，热惯性小，断电即断磁，也就不再发热，而且使锅内温度分布均匀，烹调效果好．
③安全可靠．由于电磁灶使用时不产生明火，再加上灶台本身不发热，并且又附有多种自动保护功能，因此使用时，不会发生烫伤事故，也不会引起火灾、爆炸、中毒等事故．
④清洁卫生．由于电磁灶无明火，无烟，不会产生有害气体污染空气，还能保持锅体和灶台清洁，由于灶台面板为结晶陶瓷玻璃制成，即使食物溢出也不会焦糊，如有污物很容易擦净．
⑤使用方便．电磁灶体积小，重量轻，操作简单，一目了然，可随意搬动，便于携带，可以作为外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用．