2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后练习-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）
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| 名称 | 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后练习-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 390.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-18 07:10:08 | ||
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文档简介
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、选择题（共15题）
1．如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源（ ）
A．直流低压 B．直流高压 C．低频交流电 D．高频交流电
2．电磁炉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。下列相关的说法中正确的是（ ）
A．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
B．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物
D．电磁炉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
3．如图所示是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置。图中A线圈与电源和开关S连接，B线圈与一个左进左偏型（电流从左接线柱流入则指针向左偏转）电流计连接，两个线圈绕在同一个椭圆形铁芯上。将开关S闭合并立即断开的过程中，电流计的指针（ ）
A．不动 B．一直向左偏转 C．一直向右偏转 D．先向左偏转后向右偏转
4．电磁炉热效率高达，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
5．以下现象中不属于涡流现象的是（ ）
A．电磁炉工作时，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的
B．电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热
C．冶炼合金钢的真空冶炼炉炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流
D．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人随身携带的违禁物品
6．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
7．下列叙述正确的是（ ）
A．电磁炉与电饭锅的工作原理是完全相同的
B．交流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速
C．示波管的主要原理是阴极射线在磁场中能够偏转
D．涡流金属探测仪可用于探测行李包中的枪支
8．如图所示，一闭合直角三角形线框abc以速度v匀速向右穿过匀强磁场区域，磁场宽度大于ac边的长度．从bc边进入磁场区，到a点离开磁场区的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
9．半径为r的圆环电阻为R，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的一侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=B0+kt（k＞0），则（ ）
A．圆环中产生顺时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C．圆环中感应电流的大小为
D．图中a、b两点间的电势差
10．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（ ）
A．圆盘将逆时针转动
B．圆盘将顺时针转动
C．圆盘不会转动
D．无法确定圆盘是否会动
11．磁电式电流表是常用的电学实验器材，图甲为其结构示意图。电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形软铁、螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图，下列说法正确的是（ ）
A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场
B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变
C．在运输磁电式电流表时，通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是利用了电磁阻尼原理
D．通电线圈通常绕在铝框上，其主要原因是铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生
12．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
13．下列设备利用了自感现象和涡流的是（ ）
A．电暖器 B．地雷探测器 C．电熨斗 D．电磁炉
14．根据所学知识判断下列哪些是对涡流的应用（ ）
A．电磁炉 B．微波炉
C．冶炼金属的感应炉 D．变压器的硅钢片铁芯
15．关于电磁驱动，下列说法正确的是（ ）
A．磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动
B．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功使电能转化为导体的机械能
C．在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动（或转动）方向相反
D．电磁驱动是由于磁场运动引起磁通量变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力的作用而运动
二、填空题
16．手机是利用_______传送信号的；电磁炉是利用________加热的；医院里常用的CT检查是利用_________来成像的．
17．下列现象属电磁阻尼的是________，属电磁驱动的是________。
A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C．自制金属地雷探测器
D．交流感应电动机
E．当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动
18．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈A和B、线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作．
19．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示．
(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具，请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点)：________________和________________．
(2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能．
(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示：
根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和_______________ (请写出两点)
三、综合题
20．如图所示，水平放置的光滑导轨MN、PQ上放有长为L、电阻为R、质量为m的金属棒ab，导轨左端接有内阻不计、电动势为E的电源组成回路，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨电阻不计且足够长，并与开关S串联。求闭合开关后，金属棒可达到的最大速度。
21．找一块圆铝片（如铝锅盖），用一根长铁钉支撑在它的中心处，使其平衡。再用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看看会出现什么现象。如果改变磁铁的移动方向（逆时针），情况又会发生怎样的改变 请你动手做一做，然后尝试解释其原因。
22．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，杆上挂有一光滑螺旋管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旋管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）螺旋管A将向哪个方向运动？
（2）全过程中整个电路所消耗的电能．
23．有人设计了可变阻尼的电磁辅助减震系统，由三部分组成．下部分是电磁侦测系统:-部分是可变电磁阻尼系统，吸收震动时的动能:控制系统接收侦测系统的信号，改变阻尼磁场的强弱．系统如图(1)所示，侦测线框、阻尼线圈固定在汽车底盘上，侦测系统磁体、减震系统磁体固定在车轴上，车轴与底盘通过一减震弹簧相连．侦测系统磁场为匀强磁场，B1=0.01T， 长方形线框宽d=0.05m，整个回路的电阻，运动过程中，线框的下边不会离开磁场，上边不会进入磁场．阻尼线圈由100个相互绝缘的独立金属环组成，这100个金属环均匀固定在长为0.2m的不导电圆柱体上，减震系.统磁场辐向分布，俯视如图(2)所示，线圈所在位置磁感应强度B2大小处处相等，大小由控制系统控制．汽车静止时，阻尼线圈恰好50匝处于磁场中，取此时侦测线框所在的位置为原点，取向下为正，线框相对侦测磁场的位移记为x，B2 的大小与x的关系如图(3)所示．每个线圈的电阻为，周长L=0.3m．不考虑阻尼线圈之间的电磁感应，忽略阻尼线圈导体的粗细，设车轴与底盘总保持平行．
(1)侦测线框向下运动时电流的方向为顺时针还是逆时针
(2)写出侦测线框由平衡位置向下运动时，侦测线框流入控制系统的电量q与位移x的大小关系式:
(3)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，这一过程底盘相对车轴做v=10m/s的匀速运动，求这-过程阻尼线圈吸收了多少机械能;
(4)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，求这一过程中安培力对阻尼线圈的总冲量．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
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，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多．故D正确，ABC错误； 故选D．
2．B
【详解】
A．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，A错误；
B．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，B正确；
C．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错误；
D．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错误。
故选B。
3．D
【详解】
当闭合并立即断开开关S时，A线圈中的电流发生变化，使得A线圈中的磁通量发生变化，由于互感作用，使得B线圈中的磁通量也发生变化，从而在B线圈中有感应电流产生，根据楞次定律（增反减同）可知产生的感应电流先从G的左端流入指针向左偏转，后从G的右端流入指针向右偏转，即电流计的指针先向左偏转后向右偏转。
故选D。
4．B
【详解】
锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流故A错误．根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用故C错误．金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅的，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流故D错误；故选B．
5．D
【详解】
A. 电磁炉工作时，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的，故A属于涡流；
B. 电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，故B属于涡流；
C. 冶炼合金钢的真空冶炼炉炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流，故C属于涡流
D.安检门利用的是金属切割磁感线引起感应电动势的变化，根据信号处理进行报警，所以只有D不是利用的涡流现象。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．电磁炉是利用电磁感应的涡流进行加热，电饭锅是利用电流的热效应进行加热，A错误；
B．直流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的转速与定子转动频率、磁极对数有关，B错误；
C．示波管的主要原理是阴极射线在电场中能够偏转，C错误；
D．利用涡流，当行李中有枪支时，会有电磁感应效应，故可探测出枪支，D正确。
故选D。
8．A
【详解】
线框从开始进入到全部进入磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，产生的电动势：E=BLv，随有效长度的减小而减小，所以感应电流i随有效长度的减小而减小；线框全部在磁场中运动的过程中，没有磁通量的变化，所以没有电动势和感应电流；线框离开磁场的过程中，磁通量不断减小，由楞次定律可知，电流沿顺时针方向；感应电流i随有效长度的减小而减小．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
9．C
【详解】
由于磁场均匀增大，线圈中的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中电流为逆时针，同时为了阻碍磁通量的变化，线圈将有收缩的趋势，故AB错误；根据法拉第电磁感应定律得电动势为： ，回路中的电阻为R，所以电流大小为，故选项C正确；ab两端电压为：，故D错误．
10．A
【详解】
线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动．接通电源瞬间圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生变化电场，因此向上磁场变大，则产生顺时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有逆时针方向的电场力，故圆盘将沿逆时针方向运动，A正确。
故选A。
11．C
【详解】
A．极靴与圆柱形软铁之间的磁场均匀地辐向分布，磁感应强度方向并不是处处相同，所以该磁场并不是匀强磁场，故A错误；
B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B错误；
C．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故C正确；
D．用金属铝做线圈框架，主要原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高；2、铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．根据
解得
丙是回旋加速器的示意图，粒子获得的最大动能与电压无关，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大，C错误；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
13．BD
【详解】
AC．电暖器、电熨斗利用的是电流的热效应，不符合题意，故AC错误；
BD．地雷探测器、电磁炉利用了自感现象和涡流，符合题意，故BD正确；
故选BD。
14．AC
【详解】
A．电磁炉是利用涡流的热效应工作的，故A正确；
B．微波炉的工作原理可知，利用微波使水分子产生高频率震动，并摩擦，产生大量的热量，达到运动式加热或烹饪食物的目的，故B错误；
C．冶炼金属的感应炉，是利用在金属中产生涡流，产生大量热量达到冶炼金属的目的，故C正确；
D．变压器的硅钢片铁芯是为了减小涡流，故D错误。
故选AC。
15．ABD
【详解】
ABD．根据电磁驱动的定义可知，选项ABD正确；
C．在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动（或转动）方向相同，且被动部分的速度（或角速度）较小，C错误。
故选ABD。
16． 电磁波； 涡流； X射线
【详解】
手机是利用电磁波传送信号的；电磁炉是利用涡流加热的；医院里常用的CT检查是利用X射线来成像的．
17． AB DE
【详解】
电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做，是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。
电磁驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动，交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动；E选项图中B变大时，a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。
18． 减小 B 慢
【详解】
在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在线圈 B中产生感应电流；
在线圈 B中产生感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，根据楞次定律可知，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作；
19． 电流产生磁场 热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高 锅 电磁炉 电 内 热效率高 功率调节范围大
【详解】
（1）电磁炉在使用中触及到的物理知识：电流产生磁场；热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高)．
（2）在使用电磁炉加热食物时，因热量由锅内的涡流产生，则电磁炉和锅之间的传热方向是：由锅传递给电磁炉；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗电能得到热能．
（3）电磁炉与普通的电加热器相比优点：热效率高；功率调节范围大.
20．
【详解】
闭合开关后，金属棒在安培力的作用下向右运动。当金属棒的速度为v时，产生的感应电动势E=BLv，它与电源电动势为反接，从而导致电路中的电流减小，安培力减小，金属棒的加速度减小，即金属棒做加速度越来越小的变加速运动。当加速度为零时，金属棒的速度达到最大值，金属棒产生的感应电动势与电源电动势大小相等，回路中电流为零，此后导体棒将以这个最大的速度做匀速运动。金属棒速度最大时，有
E=BLvm
解得
vm=
21．用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看到铝锅盖随强磁铁一起顺时针转动起来，改变磁铁的移动方向变为逆时针，看到铝锅盖又随磁铁一起逆时针转动起来。
以上现象原因是：当磁铁在上方沿其边缘迅速移动时，铝锅盖的每个半径方向都切割磁感线，在铝锅盖面内产生感应涡电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，所以铝锅盖随磁铁运动起来，这就是电磁驱动原理。
22．（1）向右（2）
【详解】
（1）磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．
（2）全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，所以
mgh＝M＋m＋E电
即E电＝mgh－（M＋m）
23．(1) 逆时针(2) 0.005x (C) (3) 2812.5 J (4) 1856.25 N s，方向向上
【详解】
（1）向下运动时，线圈的磁通量增大，感应电流为逆时针．
（2）线框向下运动速度为v时，感应电动势为：
E=B1dv
感应电流为：
那么，在极短时间间隔△t内侦测线框流入控制系统的电量为：
Δq=IΔt
Δx=v Δt
那么，对侦测线框向下运动x距离的运动时间对电量进行叠加可得侦测线框流入控制系统的电量为：
=0.005x (C)
（3）由（2）可得：流入控制系统的电量为：q=2.5×10-4C时，x=0.05m，单个金属环进入磁场后受到安培力的大小：
900N
当0＜x＜0.05m过程中，下面50个环的克服安培力做的总功为：
W1=50
W1=2250J
上面25个线圈新进入磁场的线圈
W2=×25×F·x=562.5 J
W总=W1 +W2=2812.5 J
（4）当q=5×10-4C时，x=0.1m，设单个金属环在磁场中向下运动的位移为x’
I=F Δt，，Δx′=v Δt
根据以上三式，单个金属环受到安培力的冲量为：
当0＜x＜0.05m过程中，下面50个环的总冲量：
I1=50×=225N s
上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量
I2=×25×=56.25N s
0.05＜x＜0.1m过程中，下面75个线圈的总冲量
I3=75×=1350N s
上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量
I4=×25×=225N s
所以
I总=I1+ I2 +I3+ I4=1856.25 N s
方向向上
一、选择题（共15题）
1．如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源（ ）
A．直流低压 B．直流高压 C．低频交流电 D．高频交流电
2．电磁炉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。下列相关的说法中正确的是（ ）
A．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
B．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物
D．电磁炉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
3．如图所示是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置。图中A线圈与电源和开关S连接，B线圈与一个左进左偏型（电流从左接线柱流入则指针向左偏转）电流计连接，两个线圈绕在同一个椭圆形铁芯上。将开关S闭合并立即断开的过程中，电流计的指针（ ）
A．不动 B．一直向左偏转 C．一直向右偏转 D．先向左偏转后向右偏转
4．电磁炉热效率高达，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
5．以下现象中不属于涡流现象的是（ ）
A．电磁炉工作时，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的
B．电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热
C．冶炼合金钢的真空冶炼炉炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流
D．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人随身携带的违禁物品
6．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
7．下列叙述正确的是（ ）
A．电磁炉与电饭锅的工作原理是完全相同的
B．交流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速
C．示波管的主要原理是阴极射线在磁场中能够偏转
D．涡流金属探测仪可用于探测行李包中的枪支
8．如图所示，一闭合直角三角形线框abc以速度v匀速向右穿过匀强磁场区域，磁场宽度大于ac边的长度．从bc边进入磁场区，到a点离开磁场区的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
9．半径为r的圆环电阻为R，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的一侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=B0+kt（k＞0），则（ ）
A．圆环中产生顺时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C．圆环中感应电流的大小为
D．图中a、b两点间的电势差
10．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（ ）
A．圆盘将逆时针转动
B．圆盘将顺时针转动
C．圆盘不会转动
D．无法确定圆盘是否会动
11．磁电式电流表是常用的电学实验器材，图甲为其结构示意图。电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形软铁、螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图，下列说法正确的是（ ）
A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场
B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变
C．在运输磁电式电流表时，通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是利用了电磁阻尼原理
D．通电线圈通常绕在铝框上，其主要原因是铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生
12．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
13．下列设备利用了自感现象和涡流的是（ ）
A．电暖器 B．地雷探测器 C．电熨斗 D．电磁炉
14．根据所学知识判断下列哪些是对涡流的应用（ ）
A．电磁炉 B．微波炉
C．冶炼金属的感应炉 D．变压器的硅钢片铁芯
15．关于电磁驱动，下列说法正确的是（ ）
A．磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动
B．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功使电能转化为导体的机械能
C．在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动（或转动）方向相反
D．电磁驱动是由于磁场运动引起磁通量变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力的作用而运动
二、填空题
16．手机是利用_______传送信号的；电磁炉是利用________加热的；医院里常用的CT检查是利用_________来成像的．
17．下列现象属电磁阻尼的是________，属电磁驱动的是________。
A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C．自制金属地雷探测器
D．交流感应电动机
E．当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动
18．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈A和B、线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作．
19．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示．
(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具，请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点)：________________和________________．
(2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能．
(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示：
根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和_______________ (请写出两点)
三、综合题
20．如图所示，水平放置的光滑导轨MN、PQ上放有长为L、电阻为R、质量为m的金属棒ab，导轨左端接有内阻不计、电动势为E的电源组成回路，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨电阻不计且足够长，并与开关S串联。求闭合开关后，金属棒可达到的最大速度。
21．找一块圆铝片（如铝锅盖），用一根长铁钉支撑在它的中心处，使其平衡。再用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看看会出现什么现象。如果改变磁铁的移动方向（逆时针），情况又会发生怎样的改变 请你动手做一做，然后尝试解释其原因。
22．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，杆上挂有一光滑螺旋管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旋管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）螺旋管A将向哪个方向运动？
（2）全过程中整个电路所消耗的电能．
23．有人设计了可变阻尼的电磁辅助减震系统，由三部分组成．下部分是电磁侦测系统:-部分是可变电磁阻尼系统，吸收震动时的动能:控制系统接收侦测系统的信号，改变阻尼磁场的强弱．系统如图(1)所示，侦测线框、阻尼线圈固定在汽车底盘上，侦测系统磁体、减震系统磁体固定在车轴上，车轴与底盘通过一减震弹簧相连．侦测系统磁场为匀强磁场，B1=0.01T， 长方形线框宽d=0.05m，整个回路的电阻，运动过程中，线框的下边不会离开磁场，上边不会进入磁场．阻尼线圈由100个相互绝缘的独立金属环组成，这100个金属环均匀固定在长为0.2m的不导电圆柱体上，减震系.统磁场辐向分布，俯视如图(2)所示，线圈所在位置磁感应强度B2大小处处相等，大小由控制系统控制．汽车静止时，阻尼线圈恰好50匝处于磁场中，取此时侦测线框所在的位置为原点，取向下为正，线框相对侦测磁场的位移记为x，B2 的大小与x的关系如图(3)所示．每个线圈的电阻为，周长L=0.3m．不考虑阻尼线圈之间的电磁感应，忽略阻尼线圈导体的粗细，设车轴与底盘总保持平行．
(1)侦测线框向下运动时电流的方向为顺时针还是逆时针
(2)写出侦测线框由平衡位置向下运动时，侦测线框流入控制系统的电量q与位移x的大小关系式:
(3)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，这一过程底盘相对车轴做v=10m/s的匀速运动，求这-过程阻尼线圈吸收了多少机械能;
(4)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，求这一过程中安培力对阻尼线圈的总冲量．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
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，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多．故D正确，ABC错误； 故选D．
2．B
【详解】
A．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，A错误；
B．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，B正确；
C．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错误；
D．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错误。
故选B。
3．D
【详解】
当闭合并立即断开开关S时，A线圈中的电流发生变化，使得A线圈中的磁通量发生变化，由于互感作用，使得B线圈中的磁通量也发生变化，从而在B线圈中有感应电流产生，根据楞次定律（增反减同）可知产生的感应电流先从G的左端流入指针向左偏转，后从G的右端流入指针向右偏转，即电流计的指针先向左偏转后向右偏转。
故选D。
4．B
【详解】
锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流故A错误．根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用故C错误．金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅的，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流故D错误；故选B．
5．D
【详解】
A. 电磁炉工作时，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的，故A属于涡流；
B. 电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，故B属于涡流；
C. 冶炼合金钢的真空冶炼炉炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流，故C属于涡流
D.安检门利用的是金属切割磁感线引起感应电动势的变化，根据信号处理进行报警，所以只有D不是利用的涡流现象。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．电磁炉是利用电磁感应的涡流进行加热，电饭锅是利用电流的热效应进行加热，A错误；
B．直流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的转速与定子转动频率、磁极对数有关，B错误；
C．示波管的主要原理是阴极射线在电场中能够偏转，C错误；
D．利用涡流，当行李中有枪支时，会有电磁感应效应，故可探测出枪支，D正确。
故选D。
8．A
【详解】
线框从开始进入到全部进入磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，产生的电动势：E=BLv，随有效长度的减小而减小，所以感应电流i随有效长度的减小而减小；线框全部在磁场中运动的过程中，没有磁通量的变化，所以没有电动势和感应电流；线框离开磁场的过程中，磁通量不断减小，由楞次定律可知，电流沿顺时针方向；感应电流i随有效长度的减小而减小．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
9．C
【详解】
由于磁场均匀增大，线圈中的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中电流为逆时针，同时为了阻碍磁通量的变化，线圈将有收缩的趋势，故AB错误；根据法拉第电磁感应定律得电动势为： ，回路中的电阻为R，所以电流大小为，故选项C正确；ab两端电压为：，故D错误．
10．A
【详解】
线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动．接通电源瞬间圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生变化电场，因此向上磁场变大，则产生顺时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有逆时针方向的电场力，故圆盘将沿逆时针方向运动，A正确。
故选A。
11．C
【详解】
A．极靴与圆柱形软铁之间的磁场均匀地辐向分布，磁感应强度方向并不是处处相同，所以该磁场并不是匀强磁场，故A错误；
B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B错误；
C．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故C正确；
D．用金属铝做线圈框架，主要原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高；2、铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．根据
解得
丙是回旋加速器的示意图，粒子获得的最大动能与电压无关，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大，C错误；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
13．BD
【详解】
AC．电暖器、电熨斗利用的是电流的热效应，不符合题意，故AC错误；
BD．地雷探测器、电磁炉利用了自感现象和涡流，符合题意，故BD正确；
故选BD。
14．AC
【详解】
A．电磁炉是利用涡流的热效应工作的，故A正确；
B．微波炉的工作原理可知，利用微波使水分子产生高频率震动，并摩擦，产生大量的热量，达到运动式加热或烹饪食物的目的，故B错误；
C．冶炼金属的感应炉，是利用在金属中产生涡流，产生大量热量达到冶炼金属的目的，故C正确；
D．变压器的硅钢片铁芯是为了减小涡流，故D错误。
故选AC。
15．ABD
【详解】
ABD．根据电磁驱动的定义可知，选项ABD正确；
C．在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动（或转动）方向相同，且被动部分的速度（或角速度）较小，C错误。
故选ABD。
16． 电磁波； 涡流； X射线
【详解】
手机是利用电磁波传送信号的；电磁炉是利用涡流加热的；医院里常用的CT检查是利用X射线来成像的．
17． AB DE
【详解】
电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做，是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。
电磁驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动，交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动；E选项图中B变大时，a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。
18． 减小 B 慢
【详解】
在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在线圈 B中产生感应电流；
在线圈 B中产生感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，根据楞次定律可知，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作；
19． 电流产生磁场 热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高 锅 电磁炉 电 内 热效率高 功率调节范围大
【详解】
（1）电磁炉在使用中触及到的物理知识：电流产生磁场；热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高)．
（2）在使用电磁炉加热食物时，因热量由锅内的涡流产生，则电磁炉和锅之间的传热方向是：由锅传递给电磁炉；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗电能得到热能．
（3）电磁炉与普通的电加热器相比优点：热效率高；功率调节范围大.
20．
【详解】
闭合开关后，金属棒在安培力的作用下向右运动。当金属棒的速度为v时，产生的感应电动势E=BLv，它与电源电动势为反接，从而导致电路中的电流减小，安培力减小，金属棒的加速度减小，即金属棒做加速度越来越小的变加速运动。当加速度为零时，金属棒的速度达到最大值，金属棒产生的感应电动势与电源电动势大小相等，回路中电流为零，此后导体棒将以这个最大的速度做匀速运动。金属棒速度最大时，有
E=BLvm
解得
vm=
21．用一块强磁铁在靠近铝片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看到铝锅盖随强磁铁一起顺时针转动起来，改变磁铁的移动方向变为逆时针，看到铝锅盖又随磁铁一起逆时针转动起来。
以上现象原因是：当磁铁在上方沿其边缘迅速移动时，铝锅盖的每个半径方向都切割磁感线，在铝锅盖面内产生感应涡电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，所以铝锅盖随磁铁运动起来，这就是电磁驱动原理。
22．（1）向右（2）
【详解】
（1）磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．
（2）全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，所以
mgh＝M＋m＋E电
即E电＝mgh－（M＋m）
23．(1) 逆时针(2) 0.005x (C) (3) 2812.5 J (4) 1856.25 N s，方向向上
【详解】
（1）向下运动时，线圈的磁通量增大，感应电流为逆时针．
（2）线框向下运动速度为v时，感应电动势为：
E=B1dv
感应电流为：
那么，在极短时间间隔△t内侦测线框流入控制系统的电量为：
Δq=IΔt
Δx=v Δt
那么，对侦测线框向下运动x距离的运动时间对电量进行叠加可得侦测线框流入控制系统的电量为：
=0.005x (C)
（3）由（2）可得：流入控制系统的电量为：q=2.5×10-4C时，x=0.05m，单个金属环进入磁场后受到安培力的大小：
900N
当0＜x＜0.05m过程中，下面50个环的克服安培力做的总功为：
W1=50
W1=2250J
上面25个线圈新进入磁场的线圈
W2=×25×F·x=562.5 J
W总=W1 +W2=2812.5 J
（4）当q=5×10-4C时，x=0.1m，设单个金属环在磁场中向下运动的位移为x’
I=F Δt，，Δx′=v Δt
根据以上三式，单个金属环受到安培力的冲量为：
当0＜x＜0.05m过程中，下面50个环的总冲量：
I1=50×=225N s
上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量
I2=×25×=56.25N s
0.05＜x＜0.1m过程中，下面75个线圈的总冲量
I3=75×=1350N s
上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量
I4=×25×=225N s
所以
I总=I1+ I2 +I3+ I4=1856.25 N s
方向向上