2016-2017学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：2 涡流现象与电磁灶（含解析）
文档属性
| 名称 | 2016-2017学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：2 涡流现象与电磁灶（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 105.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-06-19 10:33:00 | ||
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文档简介
学业分层测评(六) 涡流现象与电磁灶
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．电磁灶的加热原理是涡流现象，下列哪种锅体适用于电磁灶加热( )
A．不锈钢锅体
B．玻璃锅体
C．塑料锅体
D．陶瓷锅体
【解析】 因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，因为食物的导电性能太差了．
【答案】 A
2．如图1 6 7所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开，从室内观察则钢窗中( )
图1 6 7
A．不会产生感应电流
B．会产生感应电流，电流方向为顺时针方向
C．会产生感应电流，电流方向为逆时针方向
D．会产生感应电流，但是电流方向无法判定
【解析】 地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如图所示，打开窗子的过程中，通过窗子的磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向．
【答案】 C
3．(多选)如图1 6 8所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )
图1 6 8
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
【解析】 金属探测器利用电磁感应的原理，利用有高频电流通过线圈，产生迅速变化的磁场．这个磁场能在金属物内部产生涡电流．涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发生鸣声．故选A、D.【答案】 AD
4．在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高很明显，而另一个容器中的水温升高不明显，则通入的电流与水温升高明显的是( )
A．恒定直流、小铁锅
B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅
D．变化的电流、玻璃杯
【解析】 通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化．在空间产生感生电场，小铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高明显；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水温升高不明显．【答案】 C
5．(多选)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的．而不是采用一整块硅钢，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．增大铁心中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁心中的电阻，以减小发热量
【解析】 不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁心中的电阻，减小涡流；减少电能转化成铁心的内能，提高效率，是为了防止涡流而采取的措施，故选B、D.
【答案】 BD6．如图1 6 9所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直、环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )
图1 6 9
A．两环都向右运动
B．两环都向左运动
C．环1静止，环2向右运动
D．两环都静止
【解析】 条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．
【答案】 C
7.
(多选)如图1 6 10所示A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对两管的描述中可能正确的是( )
图1 6 10
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
【解析】 磁性小球通过金属圆管的过程中，将圆管看做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度．小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，仍做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短，故可能正确的是A、D.
【答案】 AD
8．(多选)如图1 6 11所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )
图1 6 11
A．2是磁铁，在1中会产生涡流
B．1是磁铁，在2中会产生涡流
C．电磁阻尼器的作用是使指针能够转动
D．电磁阻尼器的作用是使指针能很快地稳定
【解析】 电磁阻尼在实际中有很多用处，电学仪表的指针能很快停下来就是利用了电磁阻尼，故题图中2是磁铁，线圈1在磁场中运动时，闭合线圈中形成电流，获得电磁阻尼力矩．
【答案】 AD
[能力提升]
9.
(多选)如图1 6 12所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )
图1 6 12
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈转动时将产生感应电流
D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda
【解析】 当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C对；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．若两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错、B对．
【答案】 BC
10．如图1 6 13所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是( )
图1 6 13
A．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
B．电磁炉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C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
【解析】 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误、B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误．【答案】 B
11．把一个用丝线悬挂的铜球放在通电螺线管上方，如图1 6 14所示，在下列三种情况下，悬挂铜球的丝线所受的拉力怎样变化：
图1 6 14
(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力________(填“变大”不变”或“变小”)；
(2)当滑动变阻器的滑片向左移动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)；
(3)当滑动变阻器的滑片不动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)．
【解析】 (1)铜球可看成由许多水平铜片叠加而成，每一铜片又可看成由许多同心圆环叠加而成．当滑动变阻器的滑片向右移动时，螺线管中的电流增大，穿过铜球的磁通量增大，铜球中产生感应电流(涡流)，感应电流的磁场阻碍其磁通量增大，故有远离螺线管运动的趋势，因此丝线的拉力变小．
(2)同理可分析，当滑片向左移动时，螺线管中的电流减小，使铜球中产生涡流，阻碍磁通量的减小，因此铜球有靠近螺线管运动的趋势，使丝线的拉力变大．
(3)滑片不动，铜球中不产生涡流，因此丝线拉力不变．
【答案】 (1)变小 (2)变大 (3)不变
12．如图1 6 15所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当交变电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物．电磁炉的特点：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火、无烟、无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等.
图1 6 15
(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：
①______________________________________________________________
②______________________________________________________________
③______________________________________________________________
(2)电磁炉所用的锅不能是陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是______________；
电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是___________________．
(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？
【解析】 (1)因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以包含了电流的热效应、电磁感应现象；对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用，其中包含了电流的磁效应．
(2)陶瓷锅、耐热玻璃锅不能产生电磁感应现象，在锅内也就不能产生电流；铝锅、铜锅导磁性太差，效率低．
(3)能起到加热作用，线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用．
【答案】 (1)①电流的磁效应(或电生磁)②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律)
(2)不能产生电磁感应现象 铝、铜的导磁性太差，效率低
(3)见解析
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．电磁灶的加热原理是涡流现象，下列哪种锅体适用于电磁灶加热( )
A．不锈钢锅体
B．玻璃锅体
C．塑料锅体
D．陶瓷锅体
【解析】 因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，因为食物的导电性能太差了．
【答案】 A
2．如图1 6 7所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开，从室内观察则钢窗中( )
图1 6 7
A．不会产生感应电流
B．会产生感应电流，电流方向为顺时针方向
C．会产生感应电流，电流方向为逆时针方向
D．会产生感应电流，但是电流方向无法判定
【解析】 地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如图所示，打开窗子的过程中，通过窗子的磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向．
【答案】 C
3．(多选)如图1 6 8所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )
图1 6 8
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
【解析】 金属探测器利用电磁感应的原理，利用有高频电流通过线圈，产生迅速变化的磁场．这个磁场能在金属物内部产生涡电流．涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发生鸣声．故选A、D.【答案】 AD
4．在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高很明显，而另一个容器中的水温升高不明显，则通入的电流与水温升高明显的是( )
A．恒定直流、小铁锅
B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅
D．变化的电流、玻璃杯
【解析】 通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化．在空间产生感生电场，小铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高明显；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水温升高不明显．【答案】 C
5．(多选)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的．而不是采用一整块硅钢，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．增大铁心中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁心中的电阻，以减小发热量
【解析】 不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁心中的电阻，减小涡流；减少电能转化成铁心的内能，提高效率，是为了防止涡流而采取的措施，故选B、D.
【答案】 BD6．如图1 6 9所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直、环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )
图1 6 9
A．两环都向右运动
B．两环都向左运动
C．环1静止，环2向右运动
D．两环都静止
【解析】 条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．
【答案】 C
7.
(多选)如图1 6 10所示A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对两管的描述中可能正确的是( )
图1 6 10
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
【解析】 磁性小球通过金属圆管的过程中，将圆管看做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度．小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，仍做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短，故可能正确的是A、D.
【答案】 AD
8．(多选)如图1 6 11所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )
图1 6 11
A．2是磁铁，在1中会产生涡流
B．1是磁铁，在2中会产生涡流
C．电磁阻尼器的作用是使指针能够转动
D．电磁阻尼器的作用是使指针能很快地稳定
【解析】 电磁阻尼在实际中有很多用处，电学仪表的指针能很快停下来就是利用了电磁阻尼，故题图中2是磁铁，线圈1在磁场中运动时，闭合线圈中形成电流，获得电磁阻尼力矩．
【答案】 AD
[能力提升]
9.
(多选)如图1 6 12所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )
图1 6 12
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈转动时将产生感应电流
D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda
【解析】 当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C对；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．若两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错、B对．
【答案】 BC
10．如图1 6 13所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是( )
图1 6 13
A．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
B．电磁炉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C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
【解析】 电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误、B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误．【答案】 B
11．把一个用丝线悬挂的铜球放在通电螺线管上方，如图1 6 14所示，在下列三种情况下，悬挂铜球的丝线所受的拉力怎样变化：
图1 6 14
(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力________(填“变大”不变”或“变小”)；
(2)当滑动变阻器的滑片向左移动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)；
(3)当滑动变阻器的滑片不动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)．
【解析】 (1)铜球可看成由许多水平铜片叠加而成，每一铜片又可看成由许多同心圆环叠加而成．当滑动变阻器的滑片向右移动时，螺线管中的电流增大，穿过铜球的磁通量增大，铜球中产生感应电流(涡流)，感应电流的磁场阻碍其磁通量增大，故有远离螺线管运动的趋势，因此丝线的拉力变小．
(2)同理可分析，当滑片向左移动时，螺线管中的电流减小，使铜球中产生涡流，阻碍磁通量的减小，因此铜球有靠近螺线管运动的趋势，使丝线的拉力变大．
(3)滑片不动，铜球中不产生涡流，因此丝线拉力不变．
【答案】 (1)变小 (2)变大 (3)不变
12．如图1 6 15所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当交变电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物．电磁炉的特点：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火、无烟、无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等.
图1 6 15
(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：
①______________________________________________________________
②______________________________________________________________
③______________________________________________________________
(2)电磁炉所用的锅不能是陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是______________；
电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是___________________．
(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？
【解析】 (1)因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以包含了电流的热效应、电磁感应现象；对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用，其中包含了电流的磁效应．
(2)陶瓷锅、耐热玻璃锅不能产生电磁感应现象，在锅内也就不能产生电流；铝锅、铜锅导磁性太差，效率低．
(3)能起到加热作用，线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用．
【答案】 (1)①电流的磁效应(或电生磁)②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律)
(2)不能产生电磁感应现象 铝、铜的导磁性太差，效率低
(3)见解析