同步课时精练（九）2.5涡流现象及其应用（后附解析）

同步课时精练（九）2.5 涡流现象及其应用（后附解析）
一、单选题
1．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机，揭开了人类进入电气时代的序幕。现在，日常生活中我们使用着大量的用电器，下列用电器使用电能的过程中，用到电磁感应原理的是（　　）
A．洗衣机 B．电磁炉 C．电热水器 D．电风扇
2．下列电器主要利用了电磁感应原理的是（ ）
A．电饭煲 B．电风扇 C．电熨斗 D．电磁炉
3．2021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，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摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（　　）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象
B．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
C．阻尼器最终将内能转化成为机械能
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率无关
4．下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业，不属于涡流现象的是（ ）
A． B．
C． D．
5．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短的时间内停止。关于该实验现象，下列说法正确的是（　　）
A．铜盘被磁化后，与磁铁相互作用导致明显减速
B．铜盘的磁通量不变，因此不会产生感应电流
C．对调蹄形磁铁磁极的位置，实验现象也相同
D．将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，实验现象更明显
6．磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径、加速电压有关
B．图乙中，比荷相同的氦核与氘核，从容器A下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方
C．图丙中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用
D．图丁中的探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，但涡流的磁场不会影响线圈中的电流
7．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
8．如图所示，几种器件分别是加油站静电释放器、可变电容器、真空冶炼炉、手机无线充电器，关于这几种器件下列说法正确的是（　　）
A．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了要利用静电
B．图中可变电容器是通过转动动片使两组铝片的板间距离发生变化
C．为使真空冶炼炉中金属熔化更容易，应当在线圈中通入较大恒定电流
D．无线充电器给手机充电是利用电磁感应的互感现象
9．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑绝缘圆弧轨道。一铜质小球自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（　　）
A．小球环最终停在轨道的最低点
B．小球能滑到轨道右侧与A点等高处
C．小球运动过程中机械能守恒
D．小球是铜质的，因此小球无涡流产生
二、多选题
10．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
11．如下四幅图中，工作原理相同的是（　　）
A．手持安全检查仪 B．通电的电流表
C．电磁炉加热食物 D．探雷
12．电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电
B．图（b）中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
C．图（c）中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果
D．图（d）中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度
三、解答题
13．强大的涡电流在金属内流动时，会释放大量的热能。工业上利用这种热效应，制成高频电磁感应电炉来冶炼金属，其结构原理图如图所示。请分析它的工作原理。
14．如图所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接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。
试定性说明：为什么交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？

15．如图所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中会产生感应电流，感应电流通过焊缝处时产生大量热量，从而将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热却很少。据此判断以下三名同学的说法是否正确，为什么？
同学甲：电流变化的频率越高，焊缝处的温度升得越快。
同学乙：要使焊缝处产生的热量较大，可增大交变电流的电压。
同学丙：工件上只有焊缝处温度升得很高，是因为焊缝处的电阻小。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
解析：AD．洗衣机和电风扇中的电动机利用的是通电导体在磁场中会受到力的作用，故AD不符合题意；
B．电磁炉的原理是交变电流产生的交变磁场使金属容器中产生涡流，从而使容器产生热量，所以电磁炉利用了电磁感应原理，故B符合题意；
C．电热水器利用的是电流的热效应，故C不符合题意。
答案：B。
2．D
解析：AC．电饭煲、电熨斗利用电流的热效应，AC错误；
B．电风扇利用电能转化为机械能的原理，B错误；
D．电磁炉利用了电磁感应原理，D正确。
答案：D。
3．A
解析：AB．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象，不是外部电源供电，选项A正确，B错误；
C．阻尼器最终将振动的机械能通过电磁感应过程转化成为内能，选项C错误；
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率有关，速率越大，则磁通量变化越快，产生的涡流越大，选项D错误。
答案：A。
4．D
解析：A．真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金时，是使金属材料发生涡流而快速发热的，与题意不相符，故A错误；
B．图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热是因为线圈在铁芯中产生涡流而发热的，与题意不相符，故B错误；
C．安检门可以探测人身是否携带金属物品是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，与题意不相符，故C错误；
D．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，与题意相符，故D正确．
5．C
解析：A．铜不是铁磁质，不会被磁化，故A错误；
B．虽然穿过整个铜盘的磁通量不变，但由于铜盘是导体，在铜盘内部可以看作形成了无数个闭合回路，当铜盘转动时，位于铜盘不同位置的闭合回路的磁通量会发生变化，从而产生感应电流，故B错误；
C．对调蹄形磁铁磁极的位置，只是磁场方向变为反向，铜盘中同样会产生感应电流阻碍其运动，实验现象将相同，故C正确；
D．将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，铜盘各个位置的磁场强度强度，当铜盘转动时，位于铜盘不同位置的闭合回路的磁通量不会发生变化，无法产生感应电流阻碍其运动，实验效果更不明显，故D错误。
答案：C。
6．B
解析：A．题图甲中，回旋加速器中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
可得，最大动能为
可知，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，故A项错误；
B．题图乙中，带电粒子在电场中加速时有
在磁场中，则有
解得
可知，比荷相同的氦核与氘核在磁场中运动的半径相同．比荷相同的氦核与氘核，从容器下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方，故B正确；
C．题图丙中磁电式仪表中的铝框能起电磁阻尼的作用，指针转动时铝框中会产生感应电流，铝框受安培力的阻碍作用，从而使指针迅速稳定，故C项错误；
D．题图丁中探雷器中有交变电流，其产生变化的磁场，其磁场会在金属物品中感应出涡流，而涡流产生的磁场又会反过来影响线圈中的电流，从而使仪器报警，故D项错误。
答案：B。
7．D
解析：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；
答案：D．
点拨：该题涉及比较新颖的场景，但是所用知识为基本的楞次定律，重点考查知识迁移能力，注意能准确分析题意并能正确利用物理规律求解．
8．D
解析：A．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故A错误；
B．图中可变电容器是通过转动动片使两组铝片的板间正对面积发生变化，故B错误；
C．真空冶炼炉的工作原理是利用涡流使炉内产生大量的热量而使金属熔化，根据法拉第电磁感应定律可知频率越高，相同条件下产生的感应电动势越大，感应电流就会越大，所以真空冶炼炉线圈中应通高压高频交流电，故C错误；
D．无线充电器给手机充电是利用电磁感应的互感现象，故D正确。
答案：D。
9．A
解析：A．由于小球运动的范围内，各处的磁场强度不同，所以小球运动的过程中机械能不断转化为电能，故小球的机械能会越来越小，最终停在最低点B，A正确；
B．因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到右侧与A点等高处，B错误；
C．整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，C错误；
D．小球是铜质的可导电，有涡流产生，D错误；
答案：A。
10．BD
解析：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；
答案：BD。
11．ACD
解析：安全检查仪、电磁炉和探雷器都是利用电磁感应原理工作的，工作原理相同；而通电的电流表是利用通电导线在磁场中受力工作的，与前三个的原理不同。
答案：ACD。
12．AC
解析：A．电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，即利用发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电，故A正确；
B．恒定的电流激发恒定的磁场，穿过金属锅的磁通量不变，不会发生电磁感应现象，没有涡流产生，故B错误；
C．如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果，故C正确；
D．给电子感应加速器通以恒定电流时产生的磁场不变，即磁通量不变，则不会产生感生电场，则不能加速电子，故D错误。
答案：AC。
13．见解析
解析：使用高频电磁感应电炉冶炼金属时，在炉外的线圈中通入高频交变电流，从而产生交变磁场，交变磁场进而使炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量最终使金属熔化。
14．见解析
解析：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大。而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高焊接处放出的热量越多。
15．同学甲和乙说法正确，丙错误，见解析
解析：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，甲同学说法正确；
当增大交变电流的电压，则线圈中交流电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，乙同学的说法正确；
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，丙同学说法错误
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页