2020-2021学年高二物理人教版选修3-2随堂检测（7）涡流、电磁阻尼和电磁驱动（含解析）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高二物理人教版选修3-2随堂检测（7）涡流、电磁阻尼和电磁驱动（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 629.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-01-19 16:29:52 | ||
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文档简介
2020-2021学年高二物理人教版选修3-2随堂检测
（7）涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1.关于涡流，下列说法中错误的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
2.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，从而引起报警，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.安检门能检查出旅客携带的水果刀
C.如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
D.安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
3.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
A. B.
C. D.
4.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是(?? )
A.圆盘上没有产生感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
5.如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热.下列说法中正确的是( )
A.线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B.线圈中通以随时间变化的电流，在金属材料中会产生感应电流
C.感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
6.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就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(?? )
A.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
B.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻较小
D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻较大
7.物理课上，教师做了一个“电磁阻尼”的实验.如图甲所示，两摆在通过磁场时，A摆很快停下来，B摆摆动了很长的一段时间.图乙是某同学另找器材再来探究此实验的装置，A是由摆片和细杆组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，摆片可自由摆动，要经过较长时间才会停下来；当线圈通电时，摆片应当迅速停下来.他连接好电路，重复实验，均没出现摆片迅速停下来的现象.对比老师的演示实验，下列说法正确的是( )
A.老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流
B.老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上没有产生感应电流
C.该同学没有成功的原因可能是所选线圈的匝数过多
D.该同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料的
8.下列实例中属于利用涡流的是(?? )
A.电磁阻尼装置 B.变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成
C.金属工件的高频焊接 D.在日光灯电路中镇流器的线圈中加入铁芯
答案以及解析
1.答案：B
解析：真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，A选项正确；要想产生涡流，必须是变化的磁场，因为变化的磁场才能产生电场，产生涡流，B选项错误；根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，C选项正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D选项正确.
2.答案：B
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，则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，选项D错误.
3.答案：A
解析：施加磁场来衰减振动是利用电磁阻尼实现的，即振动过程中发生电磁感应现象，产生的感应电流在磁场中受安培力阻碍其振动.A选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动都会出现磁通量的变化，从而会产生电磁感应现象；B选项的图中紫铜薄板上下振动时没有磁通量的变化，不会产生电磁感应现象；C选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动均不会产生电磁感应现象；D选项的图中紫铜薄板上下振动时不会产生电磁感应现象，故最有效的方案是A，选项A正确.
4.答案：B
解析：圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A错误；圆盘在径向的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动，故B正确；由于圆盘面积不变，距离磁针的距离不变，故在磁针的磁场中，穿过整个圆盘的磁通量没有变化，故C错误；圆盘整体电荷均匀分布，呈电中性，仅圆盘转动不会形成电流，故D错误.
5.答案：BC
解析：通过线圈的电流是随时间变化的电流，从而在金属材料中产生感应电流，故A选项错误，B选项正确；炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C选项正确；炉内金属中会产生涡流，但由线圈电阻产生的热量很小，主要是由于金属中的自由电子在涡流产生的电场中高速运动，受到阻碍从而产生热量，故D选项错误.
6.答案：BD
解析：高频焊接利用髙频交变电流产生高频交变磁场，在待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知，电流变化的频率越高，磁通量的变化率越大，产生的电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快，B正确，A错误.焊缝处的电阻大，电流相同时，焊缝处的热功率大，温度高，故C错误，D正确.
7.答案：AD
解析：老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流从而阻碍磁通量的变化，A正确，B错误；线圈的匝数越多，受阻碍作用越明显，则线圈越容易停下来，C错误；如果材质是塑料的，则不会产生感应电流，则线圈不会受到磁场力作用，因此不会很快停下来，D正确.
8.答案：AC
解析：块状金属在磁场中运动，金属块内形成涡流，涡流又形成磁场，反过来与外部磁场相互作用，从而阻碍了金属块的运动，这就是电磁阻尼的原理，故A正确；不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，B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，即利用涡流工作，C正确；线圈中加入铁芯，与祸流无关，D错误.
（7）涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1.关于涡流，下列说法中错误的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
2.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，从而引起报警，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.安检门能检查出旅客携带的水果刀
C.如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
D.安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
3.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
A. B.
C. D.
4.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是(?? )
A.圆盘上没有产生感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
5.如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热.下列说法中正确的是( )
A.线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B.线圈中通以随时间变化的电流，在金属材料中会产生感应电流
C.感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
6.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就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(?? )
A.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
B.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻较小
D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻较大
7.物理课上，教师做了一个“电磁阻尼”的实验.如图甲所示，两摆在通过磁场时，A摆很快停下来，B摆摆动了很长的一段时间.图乙是某同学另找器材再来探究此实验的装置，A是由摆片和细杆组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，摆片可自由摆动，要经过较长时间才会停下来；当线圈通电时，摆片应当迅速停下来.他连接好电路，重复实验，均没出现摆片迅速停下来的现象.对比老师的演示实验，下列说法正确的是( )
A.老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流
B.老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上没有产生感应电流
C.该同学没有成功的原因可能是所选线圈的匝数过多
D.该同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料的
8.下列实例中属于利用涡流的是(?? )
A.电磁阻尼装置 B.变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成
C.金属工件的高频焊接 D.在日光灯电路中镇流器的线圈中加入铁芯
答案以及解析
1.答案：B
解析：真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，A选项正确；要想产生涡流，必须是变化的磁场，因为变化的磁场才能产生电场，产生涡流，B选项错误；根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，C选项正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D选项正确.
2.答案：B
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，则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，选项D错误.
3.答案：A
解析：施加磁场来衰减振动是利用电磁阻尼实现的，即振动过程中发生电磁感应现象，产生的感应电流在磁场中受安培力阻碍其振动.A选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动都会出现磁通量的变化，从而会产生电磁感应现象；B选项的图中紫铜薄板上下振动时没有磁通量的变化，不会产生电磁感应现象；C选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动均不会产生电磁感应现象；D选项的图中紫铜薄板上下振动时不会产生电磁感应现象，故最有效的方案是A，选项A正确.
4.答案：B
解析：圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A错误；圆盘在径向的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动，故B正确；由于圆盘面积不变，距离磁针的距离不变，故在磁针的磁场中，穿过整个圆盘的磁通量没有变化，故C错误；圆盘整体电荷均匀分布，呈电中性，仅圆盘转动不会形成电流，故D错误.
5.答案：BC
解析：通过线圈的电流是随时间变化的电流，从而在金属材料中产生感应电流，故A选项错误，B选项正确；炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C选项正确；炉内金属中会产生涡流，但由线圈电阻产生的热量很小，主要是由于金属中的自由电子在涡流产生的电场中高速运动，受到阻碍从而产生热量，故D选项错误.
6.答案：BD
解析：高频焊接利用髙频交变电流产生高频交变磁场，在待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知，电流变化的频率越高，磁通量的变化率越大，产生的电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快，B正确，A错误.焊缝处的电阻大，电流相同时，焊缝处的热功率大，温度高，故C错误，D正确.
7.答案：AD
解析：老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流从而阻碍磁通量的变化，A正确，B错误；线圈的匝数越多，受阻碍作用越明显，则线圈越容易停下来，C错误；如果材质是塑料的，则不会产生感应电流，则线圈不会受到磁场力作用，因此不会很快停下来，D正确.
8.答案：AC
解析：块状金属在磁场中运动，金属块内形成涡流，涡流又形成磁场，反过来与外部磁场相互作用，从而阻碍了金属块的运动，这就是电磁阻尼的原理，故A正确；不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，B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，即利用涡流工作，C正确；线圈中加入铁芯，与祸流无关，D错误.