第二章　电磁感应 第五节　涡流现象及其应用 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

第二章　电磁感应 第五节　涡流现象及其应用
基础对点练
1．安检门是一个用于安全检查的“门”，门框内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警，关于安检门的说法正确的是(　　)
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．如果门框的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
2．如图，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．假设要缩短上述加热时间，以下措施可行的有(　　)
A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的周期
C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯
3．如图，外环线圈中通有正弦交流电，它产生的磁场会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的电流，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．若外环线圈某时刻产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是(　　)
A．此时金属物产生的感应磁场的方向竖直向下
B．此时金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向
C．金属物发出的磁场穿过内环线圈时，内环线圈会产生微弱的电流
D．金属物发出磁场是一种电磁感应现象
4．如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．磁体做自由落体运动
B．磁体做加速度增大的加速运动
C．磁体可能一直做加速度减小的加速运动
D．磁体先做加速运动，最后做减速运动
5．(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了(　　)
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大涡流，减小铁芯的发热量
D．减小涡流，减小铁芯的发热量
6．如图所示，导体小球A在光滑的绝缘水平圆形轨道上处于静止状态，现在使小球正上方的条形磁铁在轨道正上方做匀速圆周运动，转速为n.关于小球的运动，下列说法正确的是(　　)
A．磁铁转动过程中远离小球时小球加速，靠近小球时小球减速
B．安培力对小球做的功大于小球动能的增加
C．安培力对小球做的功等于小球内部产生的焦耳热和小球动能的增量
D．运动稳定后，小球的转速最后等于n
综合提升练
7．如图所示，磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的．下列说法正确的是(　　)
A．在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能
B．铝盘中产生感应电流，因受洛伦兹力作用而转动
C．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速动
D．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
8．如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转动．先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到(　　)
A．从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动
B．从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之逆时针转动
C．无论磁铁向哪个方向转动，铝框都不会转动
D．当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动
9．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直于纸面向外，右侧的匀强磁场垂直于纸面向里．一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．a、b两点等高
B．小球在最低点处于平衡状态
C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流
D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力
10．如图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作．下列说法正确的是(　　)
A．探雷器使用直流电工作
B．涡流是在探雷器的线圈中产生的
C．探雷器静止在地雷上方时，将无法报警
D．该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低
答案解析
1、【答案】C　【解析】安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若门框的线圈中通上恒定电流，而不是交变电流则无法产生感应电流，安检门不能正常工作，A、B错误，C正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，D错误．
2、【答案】A　【解析】根据法拉第电磁感应定律E＝n，增加线圈的匝数n，可以增大感应电动势，使线圈产生的磁场增强，可以缩短加热时间，A正确；根据法拉第电磁感应定律E＝n，降低交流电源的频率即提高交流电源的周期和取走线圈中的铁芯，感应电动势就减小，使线圈产生的磁场减弱，加热时间延长．将金属杯换为瓷杯，瓷杯是绝缘体无法形成涡流，故不能加热，B、C、D错误．
3、【答案】C　【解析】由题知探测器发射线圈发出的磁场竖直向下且增强，根据楞次定律可确定金属物中感应电流产生的磁场方向应竖直向上，用安培定则可判断金属物中的感应电流的方向，从上往下看是逆时针方向，A、B错误；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，C正确；金属物发出磁场是因为金属物内有电流产生，电流周围存在磁场，是电流的磁效应现象，D错误．
4、【答案】C　【解析】磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度，A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生的感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，B错误；若铝管较短，磁体一直做加速度减小的加速运动；若铝管较长，磁体先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，C正确，D错误．
5、【答案】BD　【解析】涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，会消耗电能，所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的就是减小涡流，从而减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率，故B、D正确．
6、【答案】D　【解析】磁铁转动过程中无论远离还是靠近小球，小球在安培力作用下都加速运动，A错误；由动能定理，安培力对小球做的功等于小球动能的增加，B、C错误；运动稳定后，小球的转速最后等于与磁铁的转速相同，安培力为零，D正确．
7、【答案】A　【解析】在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能，A正确；铝盘中产生感应电流，因受安培力作用而转动，B错误；磁性转速表的原理是：永久磁铁安装在转轴上，当转轴转动时带动永久磁铁转动，在铝盘中将产生感应电流，使铝盘受到安培力作用而转动，从而使指针发生偏转，所以永久磁铁和铝盘不能装在同一转轴上，并且铝盘产生的感应电流阻碍永久磁铁的转动，两者转动方向相同，由于铝盘一定与永久磁铁存在相对运动才能产生感应电流，所以两者转速不同，C、D错误．
8、【答案】A　【解析】根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，将导致铝框与磁铁转动方向相同，从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动，A正确，B、C错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝框会逐渐减速直至停止运动，D错误．
9、【答案】C　【解析】小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除受做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，B、D错误，C正确；由于电磁阻尼，b点一定低于a点，A错误．
10、【答案】D　【解析】探雷器利用了电磁感应原理，即必须使用交流电工作．探雷器产生的变化的磁场在金属物品内部产生涡流，涡流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探雷器发出信号，A、B错误；探雷器静止在地雷上方时，因为探雷器产生变化的磁场，所以地雷中也能产生涡流，从而引发探雷器报警，C错误；如果该探雷器探测网状金属物品时，涡流现象会减弱，则灵敏度会降低，D正确．