第一章 第七节
1．下列哪些仪器不是利用涡流工作的( )
A．电磁炉 B．微波炉
C．金属探测器 D．真空冶炼炉
【答案】B
【解析】微波炉是利用微波的热效应．
2．(2018·山西月考)当前，电磁炉已走进千家万户，电磁炉是利用电流通过线圈产生的磁场，该磁场会使锅底产生涡流，自行发热，从而加热锅内的食物，下列材料中，可用来制作电磁炉的锅的是( )
A．玻璃 B．大理石
C．不锈钢 D．绝缘地胶
【答案】C
【解析】电磁炉采用的是电磁感应现象，即通过线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生热量，因此只能采用金属制作锅体，故只能采用不锈钢，故C正确，A、B、D错误．
3．(2019·北京名校期末)电磁炉(如图甲)的使用让生活便利、环保、低碳，它是利用电磁感应原理将电能转换为热能的．某位同学设计了一个小实验模拟电磁炉的工作原理，如图乙，在插入铁芯的线圈上端放置一盛有冷水的铁质杯，现接通电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．关于该实验，下列说法正确的是( )
A．该同学使用的电源既可以是交流电源，也可以是直流电源
B．高频电磁炉有加热线圈，通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物
C．提高交流电源的频率，同一杯水重复实验，水加热到沸腾时间缩短
D．将铁质杯换成电阻率更小的铝质或铜质杯，同一杯水重复实验，水加热到沸腾的时间缩短
【答案】C
【解析】由于采用的是电磁感应原理，要使线圈中产生感应电流，需要变化的磁场，所以只能采用交流电源，故A错误；本实验采用的是电磁感应原理，即线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生热量，不是利用热传导原理加热食物的，故B错误；根据电磁感应规律可知，提高交流电源的频率，同一杯水重复实验，水加热到沸腾时间缩短，故C正确；由于采用电磁感应原理，由于铁质材料可以磁化，故可以加强电磁感应现象，所以采用铁质杯比铝质或铜质杯效果更好，D错误．
4．(多选)如图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( )
A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属物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
【答案】AD
【解析】探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警．
5．一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中，金属环产生的热量是多少？
【答案】mg
【解析】线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少．最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg，即热量Q＝mg．
第一章 第七节
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)
1．在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( )
A．都做匀速运动 B．甲、乙做加速运动
C．甲、乙做减速运动 D．乙、丙做匀速运动
【答案】C
2．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则小球( )
A．整个过程匀速运动
B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
【答案】D
3．(2019·郑州期末)如图所示是一种焊接方法的原理示意图．将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊接工件就焊接在一起了．我国生产的自行车轮圈就是用这种办法焊接的．下列说法中正确的是( )
A．这种焊接方法的原理是电流的磁效应
B．线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高得越快
C．线圈中的电流是很强的恒定电流
D．待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反
【答案】B
【解析】这种焊接方法的原理是交流电产生的涡流，待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻大，产生的热量多，故A错误；线圈中的电流是交变电流，且频率越高，磁通量变化越快，产生的感应电动势越大，焊缝处温度升高得越快，故B正确；待焊工件中的电流是很强的交流电，故C错误；若磁通量减小时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同，故D错误．
4．关于涡流现象及其应用的说法，正确的是( )
A．电磁炉应用涡流发热 B．由恒定直流电可以产生涡流
C．生产和生活中的涡流总是有益的 D．产生涡流时，热能转化为电能
【答案】A
【解析】涡流实际是电磁感应现象，恒定电流磁场恒定，不能产生涡流；涡流有时有益，但更多时候需要防止，因为会不可避免地消耗电能；涡流有电能的热效应，即电能转化为热能．
5．一根磁化的钢棒以速度v射入水平放置的固定的铜管内，v的方向沿管中心轴，不计钢棒的重力和空气阻力，则在入射过程中( )
A．铜管的内能增加 B．钢棒的速率减小
C．钢棒的速率不变 D．钢棒的速率增大
【答案】AB
6．如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
C．该装置的作用是使指针能够转动
D．该装置的作用是使指针能很快地稳定
【答案】AD
【解析】显然2是磁铁，1切割磁感线，A正确，B错误；产生涡流阻碍运动，故目的是使指针快速稳定．
二、非选择题
7．电阻为R的矩形线圈abcd，边长ab＝L，ad＝h，质量为m，自某一高度自由下落，通过一匀强磁场．磁场的方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示．如果线圈恰好以恒定速度通过磁场，问导线中产生的焦耳热等于多少？
【答案】2mgh
【解析】方法一：直接用定义．设恒定速度为v，则产生焦耳热的时间t＝，I＝，mg＝BIL，所以Q＝I2Rt＝BIL·2h＝2mgh．
方法二：用“功”衡量“能”．导线中产生的焦耳热等于线圈克服安培力所做的功，即Q＝|W安|＝BIL·2h＝2mgh．
方法三：用“能”衡量“能”．导线中产生的焦耳热等于线圈减少的重力势能，即Q＝ΔEp减＝2mgh．
8．如图所示，质量m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)：
(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g取10 m/s2)
【答案】(1)铝环向右偏 (2)1.7 J
【解析】(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．
(2)由能量守恒可得：由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出磁铁穿过后的速度
v＝＝9 m/s，
E电＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7 J．
能力提升
9．(2019·兴化市校级联考)金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是( )
A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流
D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流
【答案】C
【解析】金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：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A、B、D错误，C正确．
10．(2019·河南模拟)焊接无缝钢管需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热．如图所示，将被加热管道置于感应线圈中，当感应线圈中通以电流时管道发热，则下列说法中正确的是( )
A．感应线圈电阻越大，加热效果越好
B．感应线圈中电流应该采用高频交流电
C．塑料管道用这种感应加热焊接的方式更容易实现
D．感应线圈加热管道产生热量不符合焦耳定律
【答案】B
【解析】若增大感应线圈电阻，相当于减小了交流电的电流，电流的峰值变小，在频率不变的情况下，单位时间电流的变化量变小，即电流的变化率变小，则磁场的变化率变小，磁通量的变化率变小，加热效果减弱，故A错误．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，焊缝处的温度升高得越快，故B正确．采用塑料管不可能在焊缝中产生电流，故C错误．感应加热是利用电磁感应现象，产生涡流而发热，不是利用线圈电阻产生的焦耳热直接焊接的，仍然符合焦耳定律，D错误．
11．(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是( )
A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动
B．接近和离开线圈时都做减速运动
C．一直在做匀速运动
D．在线圈中运动时是匀速的
【答案】BD
12．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示．
(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具．请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(写出其中一点)：______________________．
(2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能．
(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示：
型号
额定电压
额定功率
功率调节范围
温度调节范围
热效率
DB－16
220 V50 Hz
1 600 W
450 W～1 600 W
70 ℃～240 ℃
(大于)90%
根据表中的参数分析，电磁炉与普遍的电加热器相比，有哪些优点？(请写出两点)
【答案】(1)电流产生磁场
(2)锅 电磁炉 电 内
(3)热效率高；功率调节范围大
