2019-2020学年粤教版选修3-2 1.7涡流现象及其应用 达标作业（解析版)

1.7涡流现象及其应用
达标作业（解析版)
1．下列电器工作时主要利用涡流使物体发热的是
A．电熨斗 B．电磁炉 C．电饭锅 D．电热水器
2．下列说法中正确的是
A．奥斯特首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究
B．楞次定律告诉我们，感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反
C．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热
D．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
3．关于电磁感应现象，下列说法错误的是（　　）
A．变压器铁芯做成片状是为了减小涡流
B．灵敏电流表在运输时总要把两接线柱用导体连接起来，是利用了电磁驱动
C．真空冶炼炉的炉外线圈应通入高频交流电
D．车站和重要场所的安检门可以探测人身携带的金属物品
4．电磁炉采用感应电流（涡流）的加热原理．它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．下列关于电磁炉的说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是通过铁锅底部产生涡流发热来加热食物
B．电磁炉是通过面板发热来加热锅内食物
C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
D．电磁炉在使用时线圈的主要作用是产生热量
5．熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一坩埚，埚内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，埚中金属就可以熔化，这是因为(　　)
A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热
B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热
C．线圈中的高频交流电在坩埚中产生感应电流 ，通过坩埚电阻产生焦耳热
D．线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热
6．电磁灶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．有关电磁灶，下列说法中正确的是(　　)
A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
B．电磁灶中通入电压足够高的直流电也能正常工作
C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁灶来烹饪食物
D．电磁灶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
7．关于电磁阻尼,下列说法正确的是(? ?)
A．当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼
B．磁电式仪表正是利用电磁阻尼的原理使指针迅速停下来,从而便于读数
C．电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功,阻碍导体运动
D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象,但分析时同样遵循楞次定律
8．下列器具的工作原理与涡流有关的是(?? ).
A．家用电磁炉
B．家用微波炉
C．变压器的铁芯用多块相互绝缘的硅钢片粘在一起
D．风扇转动时扇叶与空气摩擦发热
9．关于物理知识在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　）
A．真空冶炼炉的工作原理是电流的磁效应
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的电阻率
D．在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，冷却后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理
10．如图所示，闭合小金属球从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下，又沿曲面的另一侧上升，则下列说法正确的是（ ）
A．若是匀强磁场，球在左侧滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，球在左侧滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，球在左侧滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，球在左侧滚上的高度小于h
11．如图所示是利用高频交流焊接自行车零件的原理图，其中外圈A是通过高频交流电的线圈，B是自行车的零件，a是待焊接的接口，焊口两端接触在一起。当A中通有交变电流时，B中会产生感应电流，使得接口处的金属融化而焊接起来，问：
（1）为什么在其他条件不变的情况下，交变电流的频率越高，焊接得越快？
（2）为什么焊接过程中，接口a处已经融化而零件的其他部分并不很热？
12．我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同。有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅，下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉。
如图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，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。
电磁炉的特点是：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。适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、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。
(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)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、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一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗（___）？为什么（___）？
13．如图所示，在点O正下方有一个理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则A点___________B点（填高于、低于、同一水平线）
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
电熨斗、电饭锅以及电热水器都是利用电流的热效应来使物体发热的；而电磁炉是利用涡流使物体发热的，故选B.
2．C
【解析】
【详解】
A、法拉第首先引入了电场线和磁感线,极大地促进了他对电磁现象的研究,故A错；
B、感应电流产生的磁场方向总是阻碍引起感应电流的原磁场变化，可能和原磁场方向相同也可能相反，故B错；
C、变化的磁场能够在金属导体中产生涡流，电磁炉就是利用这个原理制成的；故C对；
D、奥斯特发现了电流的磁效应,而法拉第发现了电磁感应现象,故D错；
3．B
【解析】
【详解】
变压器的铁芯用硅钢片代替整块铁芯，是为了减小涡流损失，故A说法正确；将两个接线柱连接起来，从而形成闭合电路，当因晃动，导致线圈切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培阻力，进而阻碍其运动，是利用电磁阻尼原理减弱表针的摆动，进而保护表针不被损坏，故B说法错误；真空冶炼炉的炉外线圈通过的电流是高频交流电，故C说法正确；安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品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，故D说法正确。所以选B。
4．A
【解析】
【详解】
电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电器烹饪器具。使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁感线大部分通过金属锅底（铁锅），在锅底中产生大量的涡流，从而产生烹饪所需的热，所以电磁炉发热部分需要用铁锅产生涡流来加热，故A正确，BCD错误。
5．D
【解析】线圈中的高频交流电通过线圈，从而产生变化的电磁场，使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故ABC错误，D正确；故选D。
6．A
【解析】
【详解】
锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，磁场变化的频率越高，产生的涡流越强，故A正确；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，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；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，故D错误；故选A。
7．ABC
【解析】
【详解】
根据电磁阻尼的定义知，当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼，选项A正确；磁电式仪表正是利用电磁阻尼的原理使指针迅速停下来，从而便于读数，选项B正确；电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功，阻碍导体运动，选项C正确；电磁阻尼现象实质上是电磁感应现象，分析时不仅遵循楞次定律，同样也遵循法拉第电磁感应定律，选项D错误.
8．AC
【解析】
【详解】
电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的，故A选项正确；家用微波炉是利用微波加热食物，和涡流无关，故B错误；变压器的铁芯不用一整块钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流，C选项正确；风扇转动时扇叶与空气摩擦发热，是通过摩擦将机械能转化为内能，与涡流无关，故D错误；
9．BCD
【解析】
【详解】
A．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，故A错误；
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，故B正确；
C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的电阻率，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C正确；
D．在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，冷却后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理，故D正确；
10．BD
【解析】
若是匀强磁场，穿过小环的磁通量不变，没有感应电流产生，其机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h．故A正确，B错误；若是非匀强磁场，穿过小环的磁通量变化，小环中将产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度将减小，则环在左侧滚上的高度小于h．故C错误，D正确．故选AD.
点睛：本题关键根据产生感应电流的条件，分析能否产感应电流，从能量的角度分析高度的变化.
11．（1）磁通量变化率大，感应电动势和感应电流都变大，热功率也随着变大；（2）接口处电阻大，串联电路中电流强度处处相等，电阻大的地方生热较多
【解析】
【详解】
解：（1）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．（2）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．
12．电流的磁效应（或电生磁） 电磁感应现象（或磁生电） 电流的热效应（或焦耳定律） 不能产生电磁感应现象 电阻率小，电热少，效率低 能起到加热作用 由于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。
【解析】
【详解】
（1）[1][2][3]．①首先交流电流过线圈产生电磁感应现象是电生磁；②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，这是磁生电；③感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食这是电流的热效应。
（2）[4][5]．电磁炉就是采用涡流感应加热原理；其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。
（3）[6][7]．由于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。
13．高于
【解析】
【详解】
[1]．铜环在穿越磁场时，产生电能，机械能减小，无法再摆到原来的高度，所以A点高于B点。