2.6涡流现象与电磁炉-课后练习（word 含答案）

2.6涡流现象与电磁炉
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．机场用于安全检查的“安全门”是应用了下列哪个现象
A．涡流 B．静电除尘 C．磁体产生磁场 D．安全用电
3．磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上,而不用塑料做骨架是因为
A．塑料材料的坚硬程度达不到要求
B．塑料是绝缘的，对线圈的绝缘产生不良影响
C．铝框是导体，在铝框和指针一块摆动过程中会产生涡流，使指针很快停止摆动
D．铝框的质量比塑料框的质量大
4．雅礼中学99级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器Anker，其中有一款产品支持无线充电技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（　　）
A．电流热效应 B．电磁感应
C．静电感应 D．霍尔效应
5．如图所示的现象中涉及电磁感应的是(　　)
A．B．C． D．
6．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛的应用．下面例举四种器件中，利用电磁感应原理工作的是
A．红外线取暖器 B．电磁炉
C．回旋加速器 D．示波管
7．如图所示，这是机场、车站等场所的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情形，其基本原理是当探测线圈靠近金属物体时，会在金属物体中感应出电流。下列科技实例的工作原理，与金属探测器的工作原理不同的是（　　）
A．真空冶炼炉 B．交流感应电动机
C．回旋加速器 D．电子感应加速器
8．2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流。下列说法正确的是（　　）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
B．阻尼器最终将机械能转化成为内能
C．导体板电阻率越大，阻尼越明显
D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关
9．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交流电，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．下列说法中正确的是 (　)
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流电频率无关
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
10．某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则（　　）
A．探测环中的发射线圈通的是恒定电流
B．探测环中的发射线圈通的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到
11．如图所示为大型考试用到的金属探测器，工作时，其内部的探测器线圈内通有正弦交流电，关于探测器的工作原理，下列说法不正确的是（ ）
A．探测器线圈中通有频率越低的交流电，越容易探测出金属物品
B．探测器线圈中正弦交流电会产生变化的磁场
C．探测器附近有金属时，金属中会产生涡流
D．探测器附近有金属时，探测器线圈中电流会发生变化
12．如图为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热下列说法中正确的是　　
A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B．线圈中通以正弦交流电，在金属材料中产生的涡流也是交流电
C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
13．如图所示，一根长1m左右的空心铝管竖直放置（图甲），及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管（图乙），和一根长度相同的空心塑料管（图丙）．把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后，小圆柱最终从下端管口落出．小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦．设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3，则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是（ ）
A．t1最大，因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动
B．t2=t3，因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流
C．小圆柱在乙管内下落的过程中，管中会产生感应电动势
D．铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中有磁通量发生变化
14．机场内有用于安全检查的安检门，门框内装有探测线圈，乘客携带金属物品通过安检门时就会引起报警。下列说法正确的有（　　）
A．安检门内的线圈产生的是稳定磁场
B．安检门内的线圈产生的是变化磁场
C．金属物品通过安检门时，金属内会产生涡流
D．金属物品通过安检门时，探测线圈内会产生涡流
二、填空题
15．电磁灶是利用________原理制成的，它在灶内通过交变电流产生交变磁场，使放在灶台上的锅体内产生________而发热．
16．涡流大小的决定因素：磁场变化越______（越______），导体的横截面积S越______，导体材料的电阻率越______，形成的涡流就越大。
17．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．
18．涡流有热效应，但没有磁效应。( )
三、综合题
19．把一个面积为、电阻为的160匝小导电线圈跟阻值为的电流表连接起来后放入磁感应强度B为的匀强磁场中。当把该小线圈从垂直磁场的位置迅速转到跟磁场平行的位置时，流过电流表的电荷量为多少？
20．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同。因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。查找资料，了解这一现象产生的原因和能量转化情况，以及对卫星的运行可能会产生怎样的影响。
21．涡流产生的热会使变压器的铁芯温度升高，降低工作效率。为此，变压器中常用电阻率较大的硅钢作为铁芯材料，如图所示，并把整块金属的铁芯替换成由许多互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯。请结合相关知识说明上述改进措施的原理。
22．涡流探伤是工业上常用的技术之一，该技术通过励磁线圈靠近导体，使导电构件中产生涡电流，再借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。参考如图所示的示意图，解释涡流探伤技术是如何发现导体中的缺陷的。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
试题分析：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，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．A
【详解】
机场用于安全检查的“安全门”是应用了涡流现象，A对；
3．C
【详解】
由电磁感应现象可知，铝框是导体，在铝框和指针一块摆动过程中会产生涡流，使指针很快停止摆动
4．B
【详解】
无线充电是指利用电磁感应原理进行充电的设备，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接交流电源产生变化磁场，接收端线圈因为磁通量变化从而产生电流给电池充电。
故选B。
5．B
【详解】
电子束在显像管中的偏转是运动电荷在磁场中偏转，A错误；安全门报警是利用电磁感应原理工作的，B正确；灯丝颤抖是因为通电电流受到磁场力的作用，C错误；电子束在磁场中偏转是利用了运动电荷在磁场中偏转，D错误．
6．B
【详解】
红外线取暖器应用红外线的热效应，回旋加速器利用带电粒子在场中的运动，示波管利用带电粒子在场中的运动，B对
7．C
【详解】
A．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外绕有线圈，线圈中通有高频电流，产生的变化磁场使炉内的金属中产生涡流；从而使金属的温度升高来冶炼高质量的合金，A不符合题意；
B．交流感应电动机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用，属于电磁驱动原理工作的， B不符合题意；
C．回旋加速器的原理是利用带电粒子在交变电场中加速，在磁场中偏转的原理制成的，没利用电磁感，C符合题意；
D．感应加速器是利用感生电场对电子加速的设备，D不符合题意。
故选C。
8．B
【详解】
A．阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使之磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，属于电磁感应现象，A错误；
B．通过阻碍质量块和永磁体的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转为焦耳热，B正确；
C．导体板电阻率越大，导体的电阻越大，电流越小，阻尼越不明显，C错误；
D．质量块通过导体上方的速度越快，磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故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；
B．涡流的大小取决于磁场变化的快慢，故与通入线圈的交流电频率有关，故B错误；
C．电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故C错误．
D．因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，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；
故选D．
10．B
【详解】
AB．附近的被测金属物中感应出电流，则探测环中的发射线圈通的应是交变电流，选项A错误，B正确；
C．因为探测环中的发射线圈通的是交变电流，被测金属物中的磁通量也是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，选项C错误；
D．违规携带的物品只要是金属就会被探测到，选项D 错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．探测器线圈中的交流电频率越低，电流变化越慢，根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电流越小，灵敏度越低，越不容易探测出金属物品，故A符合题意；
B．根据法拉第电磁感应定律可知当探测器线圈中通以正弦交流电会产生变化的磁场，故B不符合题意；
CD．探测器中有一个通有交变电流的线圈，当线圈周围有金属时，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，探测器线圈中电流会发生变化，使探测器报警，故C不符合题意，D不符合题意。
本题选不正确的，故选A。
12．BC
【详解】
A、通过线圈的电流是高频交流，从而在金属材料中形成同频率的交流电，故A错误，B正确；
C、炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C正确；
D、炉内金属中会产生涡流，主要是金属内的涡流从而产生热量，而不是线圈电阻产生的热量故D错误；
故选BC．
13．ACD
【详解】
ABC．甲管为无缝铝管，强磁体下落时，产生电磁感应，阻碍强磁体的运动，乙有竖直裂缝的铝管，则小圆片在铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对磁体产生向上的阻力较小，下落的加速度小于g．丙管为绝缘体，不产生电磁感应，强磁体没有阻碍作用．所以磁体穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长，磁体穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长．故AC正确，B错误．
D．小圆柱是强磁体，当它通过完整铝管时，导致铝管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故D正确；
故选ACD.
14．BC
【详解】
探测线圈内的电流是变化的，从而在安检门内产生变化的磁场，当金属物品通过安检门时，金属物品内磁通量发生变化，会产生涡流，而涡流也会产生磁场，该磁场引起探测线圈内的磁通量发生变化，产生电磁感应，引起警报。
故选BC。
15．电磁感应、涡流
【详解】
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；
16． 快 大 大 小
17． 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．
18．错误
【详解】
涡流既有热效应，也有磁效应。故此说法错误。
19．
【详解】
设把该小线圈从垂直磁场的位置迅速转到跟磁场平行的位置的过程中，线圈中的平均感应电动势为，平均电流为，所经历的时间为t，则根据法拉第电磁感应定律有
①
根据闭合电路欧姆定律有
②
根据电流的定义可知流过电流表的电荷量为
③
联立①②③并代入数据解得
20．当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。
【详解】
当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。
21．变压器的铁芯，在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，把整块的硅钢铁芯替换成由许多互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。
22．金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流，再借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。