高考物理(电磁感应)精选训练-涡流电磁驱动
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第二章电磁感应第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、单选题1.高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频交流电,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝融化焊接,要使焊接处产生的热量较大,下列措施不可采用是()A.减小焊接缝的接触电阻B.增大焊接缝的接触电阻C.增大交变电流的电压D.增大交变电流的频率【答案】A【详解】AB.增大电阻,在相同电流下,焊缝处热功率大,温度升的很高,故B正确,不符合题意,A错误,符合题意。
C.当增大交变电流的电压,线圈中交流电流增大,则磁通量变化率增大,因此产生感应电动势增大,感应电流也增大,所以焊接时产生的热量也增大,故C正确,不符合题意;D.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,故D正确,不符合题意。
故选A。
2.零刻度在表盘正中间的电流计,非常灵敏,通入电流后,线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时,指针在示数附近的摆动很难停下,使读数变得困难。
在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板,在合适区域加上磁场,可以解决此困难。
下列方案合理的是()A.B.C.D.【答案】D【详解】AC.如图所示,当指针向左偏转时,铝框或铝板可能会离开磁场,产生不了涡流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,A、C方案不合理,AC错误;B.此图是铝框,磁场在铝框中间,当指针偏转角度较小时,铝框不能切割磁感线,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,B方案不合理,B错误;D.此图是铝板,磁场在铝板中间,无论指针偏转角度大小,都会在铝板上产生涡流,起到电磁阻尼的作用,指针会很快稳定的停下,便于读数,D方案合理,D正确。
故选D。
3.如图所示,磁电式电流表的线圈常用铝框作骨架,把线圈绕在铝框上,铝框的两端装有转轴,转轴的两边各有一个螺旋弹簧(绕制方向相反),关于磁电式电流表下列说法正确的是()A.线圈通电后,由于螺旋弹簧的弹力作用,可以使指针尽快稳定下来B.线圈通电后,由于铝框中的电磁阻尼作用,可以使指针尽快稳定下来C.线圈骨架换成塑料,通电后也可以使指针尽快稳定下来D.在运输时要把正负接线柱用导线连在一起,主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用【答案】B【详解】AB.常用铝框做骨架,当线圈在磁场中转动时,导致铝框的磁通量变化,从而产生感应电流,出现安培阻力,使其很快停止摆动,利用了铝框的电磁阻尼作用,故A错误,B正确;C.塑料做骨架因不能导电则达不到电磁阻尼的作用,故C错误;D.在运输时要把正负接线柱用导线连在一起,是接通回路能产生铝框中的电磁阻尼作用,而不能增强,故D错误;故选B。
涡流电磁阻尼和电磁驱动知识元涡流电磁阻尼和电磁驱动知识讲解1.涡流(1)定义:由于电磁感应,在大块金属中会形成感应电流,电流在金属块内组成闭合回路,很像水的旋涡,因此叫做涡电流,简称涡流.(2)决定因素:磁场变化越快,导体的横截面积S越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡流就越大.(3)涡流产生的条件①穿过金属块的磁通量发生变化.②金属块自身构成闭合回路.③金属块的电阻较小.(4)利用.①电磁炉:金属块内产生涡流时将会产生电热,因此可以用涡流来加热物体.电磁炉就是利用了这一原理.②真空冶炼:用来冶炼合金钢的真空冶炼炉,炉外有线圈,线圈中通入周期性变化的电流,炉内的金属中产生涡流.涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度,利用涡流冶炼的优点是整个过程能在真空中进行,这样就能防止空气中的杂质进入金属,可以冶炼高质量的合金.(5)防止:①增大铁芯材料的电阻率,常用的铁芯材料是硅钢,它的电阻率比较大.②用互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯,而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少.2.涡流现象中的能量分析伴随着涡流现象,其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能.(1)金属块放在了变化的磁场中,则磁场能转化为电能最终转化为内能.(2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能,就会产生电热.3.电磁阻尼(1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,导体中产生的感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼.(2)应用:磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来,便于读数.4.电磁驱动(1)概念:磁场相对于导体转动时,导体中产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来的现象.(2)应用:交流感应电动机.例题精讲涡流电磁阻尼和电磁驱动例1.下列现象中利用涡流的是()A.金属探测器B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠压成铁芯C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架例2.用下述方法给仪器内部的金属部分加热:把含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中,仪器内部的金属部分变热了,而玻璃外壳还是冷的。
一、单选题(选择题)1. 电磁炉又名电磁灶(图1),它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。
图2是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是()A.电磁炉通电线圈加直流电,电流越大,电磁炉加热效果越好B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质,电磁炉不能起到加热作用D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因是这些材料的导热性能较差2. 如图所示,在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘(不计各种摩擦),现让铜盘转动.下面对观察到的现象描述及解释正确的是:A.铜盘中没有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去B.铜盘中有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将很快停下D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将越转越快3. 高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的,如图所示为高频感应炉的示意图。
冶炼炉内盛有待冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这种冶炼方法速度快,温度容易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼金属中,因此适用于冶炼特种金属和贵重金属,该炉的加热原理是()A.利用线圈电流产生的焦耳热B.利用线圈电流产生的红外线C.利用线圈电流的磁场在炉内产生的涡流D.利用线圈电流的磁场激发的微波4. 半圆形导轨竖直放置,不均匀磁场水平方向并垂直于轨道平面,一个金属环在轨道内来回滚动,如图所示,若空气阻力不计,则()A.金属环做等幅振动B.金属环做减幅振动C.金属环做增幅振动D.无法确定5. 2021年7月25日,台风“烟花”登陆上海后,“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动,给大楼进行减振。
如图所示,该阻尼器首次采用了电涡流技术,底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时,导体板内产生电涡流。
关于阻尼器,下列说法正确的是()A.阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象B.阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电C.阻尼器最终将内能转化成为机械能D.质量块通过导体板上方时,导体板的电涡流大小与质量块的速率无关6. 1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。
A .FN 先小于mg 后大于mg ,运动趋势向左 B .F N 先大于mg 后小于mg ,运动趋势向左 C .F N 先小于mg 后大于mg ,运动趋势向右 D .F N 先大于mg 后小于mg ,运动趋势向右 6.1824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.圆盘上产生了感应电动势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7.如图所示,abcd 是一小金属块,用一根绝缘细杆挂在固定点O ,使金属块绕竖直线OO ′来回摆动,穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟纸面垂直,若摩擦和空气阻力均不计,则( ).A .金属块进入或离开磁场区域时,都会产生感应电流B .金属块完全进入磁场区域后,金属块中无感应电流C .金属块开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小D .金属块摆动过程中,机械能会完全转化为金属块中产生的电能8.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。
一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。
让条形磁铁从静止开始下落。
条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A .均匀增大B .先增大,后减小C .逐渐增大,趋于不变D .先增大,再减小,最后不变 9.如图所示,条形磁铁从高h 处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S 断开时,至落地用时t 1,落地时速度为v 1;S 闭合时,至落地用时t 2,落地时速度为v 2,则它们的大小关系正确的是( )A .t 1>t 2,v 1>v 2B .t 1=t 2,v 1=v 2C .t 1<t 2,v 1<v 2D .t 1<t 2,v 1>v 210.一个半径为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L /2处有一宽度为L/4,垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示。
7 涡流、电磁阻尼(zǔní)和电磁驱动课时过关·能力提升基础巩固1.(多选)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硅钢片叠加在一起D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热解析:家用电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故A正确;家用微波炉是利用微波加热食物的,微波炉内有很强的电磁波,这种波的波长很短,食物分子在它的作用下剧烈振动,使得其内能增加,温度升高,和涡流无关,故B错误;变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起,能有效地减小涡流,故C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的,与涡流无关,故D错误。
答案:AC2.(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是()解析:根据涡流的产生条件可知,只有变化的磁场能使金属圆盘产生涡流。
答案:BCD3.右图为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,变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过铁质锅的底部时,即会产生无数小涡流。
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铁质锅吸收,不会泄漏,对人体健康无危害。
关于电磁炉,以下说法正确的是()A.电磁炉是利用变化的磁场在食物(shíwù)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:B4.(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是()A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍它们的相对运动,所以本题属于电磁驱动类问题。
涡流、电磁阻尼、电磁驱动练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.下列家用电器利用电磁感应原理工作的是A.电饭煲B.电磁炉C.电烙铁D.热水器2.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用。
下面列举的四种器件中,利用电磁感应原理工作的是()A.可变电容器B.电磁炉C.质谱仪D.示波管3.下列说法正确的是()A.奥斯特发现了电磁感应现象,法拉第发现了电流磁效应B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,电路中一定会产生感应电流C.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大D.涡流是一种电磁感应现象4.如图所示,使一个水平铜盘绕过其圆心的竖直轴OO’转动,且假设摩擦等阻力不计,转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则()A.铜盘转动将变慢B.铜盘转动将变快C.铜盘仍以原来的转速转动D.铜盘的转动速度如何变化要由磁铁的上、下两端的极性来决定5.下列说法正确的是()A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,电路中一定会产生感应电流C.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大D.涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律6.关于涡流,下列说法中错误是()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7.关于电磁感应现象,下列叙述正确的有( )A.奥斯特发现了电磁感应现象,并利用电磁感应的原理制成了人类历史上的第一台发电机B.真空冶炼炉是利用涡流工作的C.麦克斯韦在对理论和实验资料进行严格分析后,发现了法拉第电磁感应定律D.楞次发现了电流的磁效应,并提出了楞次定律8.如图所示为电磁驱动器的原理图.其中①为磁极,它被固定在电动机②的转轴上,金属圆盘③可以绕中心轴转动,圆盘与转轴间的阻力较小.整个装置固定在一个绝缘支架④上.当电动机转动时,金属圆盘也将转动起来.下列有关说法中正确的是A.金属圆盘转动的方向和磁极的转动方向相同,转速小于磁极的转速B.金属圆盘转动的方向和磁极的转动方向相同,转速等于磁极的转速C.将金属圆盘换成绝缘盘,它也会跟着磁极转动D.当电动机突然被卡住不转时,金属圆盘将转动较长时间才会停下来9.关于涡流,下列说法中错误的是()A.高频冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B.家用电磁炉上的锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C.金属探测器靠近金属物体时,金属内会产生涡流D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流10.如图所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力( )A.B.C.D.11.下列现象中利用的主要原理与电磁感应无关的有()A.如图甲所示,真空冶炼炉外有线圈,线圈中通入高频交流电,炉内金属能迅速熔化B.如图乙所示,安检门可以检测金属物品,如携带金属刀具经过时,会触发报警C.如图丙所示,放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体,其中心放一圆柱形电极,边缘内壁放一环形电极,通电后液体就会旋转起来D.如图丁所示,用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘,铜盘很快静止下来12.如图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()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13.1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”.此实验可简化为大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上,然后在圆盘附近悬挂一个小磁针,将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时,就会发现小磁针发生偏转.忽略地磁场对小磁针的影响.下列说法错误..的是A.小磁针发生偏转说明了电流会产生磁场B.圆盘中心轴处的磁场方向向下C.当小磁针位于圆盘的左上方时,它的N极指向左侧.D.当小磁针位于圆盘的左下方时,它的N极指向右侧14.下列情形与静电现象无关的是()A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B.油罐车后拖有一根接地的铁链C.复印机硒鼓吸附墨粉D.电磁灶加热食物15.电磁炉的热效率高,“火力”强劲,安全可靠。
100考点最新模拟题(电磁感应)精选训练4第十部分 电磁感应四.涡流、电磁驱动、电磁阻尼现象1.(2016浙江五校联考)如题14-1图所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术。
其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。
如题14-2图所示的是一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中,闭合开关S 的瞬间,套环将立刻跳起。
关于对以上两个运用实例理解正确的是A. 涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C. 以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D. 以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源【参考答案】.B2. 关于电磁阻尼,下列说法不正确的是A.当导体在磁场中运动时,产生感应电流,受到安培力作用,安培力的方题14-1图 题14-2图向总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼B.感应式电动机是利用电磁阻尼工作的C.磁电式仪表是利用电磁阻尼的原理使指针迅速停下来,从而便于读数D.电磁阻尼现象的实质是电磁感应现象,遵循楞次定律【参考答案】.B【名师解析】感应式电动机是利用电磁驱动工作的,选项B说法不正确。
3. 关于电磁驱动,下列说法正确的是A.电磁驱动过程中,通过安培力做功,电能转化为机械能B.电磁驱动是由于磁场运动导致导体中产生感应电流,受到安培力作用C.在电磁驱动中导体运动速度等于磁场运动速度D.交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的【参考答案】.ABD4.(2016上海普陀模拟)如图为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。
工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流,则(A)无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为逆时针(B)无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大(C)有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为逆时针(D)有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化【参考答案】.D【名师解析】5.(2016广州模拟)图甲是法拉第于1831年发明的人类历史上第一台发电机——圆盘发电机。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示,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,则通入的电流与水温升高的是()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】选C.容器中水温升高,是电能转化成内能所致。
因此只有变化的电流才能导致磁通量变化,且只有小铁锅处于变化的磁通量中时,才能产生感应电动势,从而产生感应电流,导致电流发热。
玻璃杯是绝缘体,不能产生感应电流,故C正确,A、B、D错误。
2。
下列四个图都与涡流有关,其中说法不正确的是()A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B。
自制金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物D。
变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流【解析】选C。
真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化,在金属中产生涡流,从而产生大量的热量熔化金属的,故A正确;金属探测器中变化电流遇到金属物体,在被测金属中上产生涡流来进行探测,故B正确;家用电磁炉工作时,在锅体中产生涡流,加热食物,故C错误;当变压器中的电流变化时,在其铁芯产生涡流,使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流造成的损失,故D正确。
题目让选不正确的,故选C.3.如图所示,一铝块静止在光滑水平面上,现让一条形磁铁以一定的速度向右靠近铝块,在磁铁靠近铝块的过程,说法正确的是()A。
若条形磁铁的右端为N极,则铝块会向右以相同的速度运动B.若条形磁铁的右端为S极,则铝块会向左运动,速度小于磁铁的速度C。
在它们相遇前,铝块一直处于静止状态D.不论条形磁铁的右端为N极还是S极,铝块都会向右运动,且同一时刻铝块的速度小于磁铁的速度【解析】选D。
不管条形磁铁的右端是N极还是S极,向右靠近铝块时都在铝块中产生涡流,因此会有电磁驱动现象,根据楞次定律阻碍作用的特点,铝块的速度小于磁铁的速度,D正确,A、B、C错误.4.如图一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴顺时针匀速转动.现施加一垂直圆盘向里的有界匀强磁场,圆盘开始减速.不计金属圆盘与轴之间的摩擦,下列说法正确的是()A.在圆盘减速过程中,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B。
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时演练·促提升A组1.电磁炉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。
下列相关的说法中正确的是()A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉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炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递、减少热损耗解析:涡流是高频交变电流产生的磁场引起的电磁感应现象,故选项A正确,B错误;电磁炉表面一般用绝缘材料制成,避免产生涡流,锅体用金属制成,利用涡流加热物体,故选项C、D错误。
答案:A2.如图所示,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,则通入的电流与水温升高的是()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:通入恒定电流时,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,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。
涡流是由变化的磁场在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温,故C正确。
答案:C3.如图所示,蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都可以绕OO'轴转动,当磁铁按图示方向绕OO'轴转动,线圈的运动情况是()A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同C.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速D.线圈静止不动解析:磁铁相对线圈转动,通过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,则线圈受安培力作用,阻碍两者的相对运动,由“来拒去留”可知线圈跟着磁铁同方向转动。
如果转速相同,则没有相对运动,线圈中不产生感应电流,线圈不受安培力作用,则线圈不会转动,所以线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁转速。
答案:C4.如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO'转动,且各种摩擦等阻力不计。
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动同步训练2021—2022学年高中物理人教版(2019)选择性必修第二册一、单选题1.电磁感应现象揭示了电与磁之间的内在联系,根据这一发现,发明了很多电器设备,下列电器设备中利用电磁感应原理工作的是()A.微波炉B.电磁炉C.充电宝D.白炽灯2.如图所示,这是机场、车站等场所的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情形,其基本原理是当探测线圈靠近金属物体时,会在金属物体中感应出电流。
下列科技实例的工作原理,与金属探测器的工作原理不同..的是()A.真空冶炼炉B.交流感应电动机C.回旋加速器D.电子感应加速器3.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上放一小铁锅冷水。
现接通交流电源,几分钟后,锅中的水沸腾起来,0t时刻的电流方向已在图中标出,且此时电流正在增大,下列说法正确的是()A.线圈中电流变化越大,自感电动势越大,自感系数也增大B.小铁锅中产生涡流,涡流的热效应使水沸腾起来C.0t时刻,从上往下看,小铁锅中的涡流沿逆时针方向D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流4.如图所示,上下开口、内壁光滑的金属管和塑料管竖直放置。
小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部。
则关于小磁块,下列说法正确是()A.小磁块下落时间长的管是塑料管B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.小磁块在下落时间短的管中做自由落体运动D.小磁块落至底部时速度大小相等5.如图所示,电磁炉是利用感应电流(涡流)的加热原理工作的。
下列关于电磁炉的说法,正确的是()A.电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热B.电磁炉面板采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部C.电磁炉面板采用金属材料,通过面板涡流发热传导到锅里,再加热锅内食品D.电磁炉的锅具一般不用铜锅,是因为铜锅中不能形成涡流6.现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。
如图所示,上面为侧视图,上、下为电磁体的两个磁极;下面为磁极之间真空室的俯视图。
1.如题14-1图所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术。
其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。
如题14-2图所示的是一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中,闭合开关S 的瞬间,套环将立刻跳起。
关于对以上两个运用实例理解正确的是
A. 涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象
B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C. 以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D. 以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源
2. 关于电磁阻尼,下列说法不正确的是
A .当导体在磁场中运动时,产生感应电流,受到安培力作用,安培力的方向总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼
B .感应式电动机是利用电磁阻尼工作的
C .磁电式仪表是利用电磁阻尼的原理使指针迅速停下来,从而便于读数
D .电磁阻尼现象的实质是电磁感应现象,遵循楞次定律
3. 关于电磁驱动,下列说法正确的是
A .电磁驱动过程中,通过安培力做功,电能转化为机械能
B .电磁驱动是由于磁场运动导致导体中产生感应电流,受到安培力作用
C .在电磁驱动中导体运动速度等于磁场运动速度
D .交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的
4.如图为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。
工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流,则
题14-1图 题14-2图
(A)无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为逆时针
(B)无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大
(C)有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为逆时针
(D)有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化
5.图甲是法拉第于1831年发明的人类历史上第一台发电机——圆盘发电机。
图乙为其示意图,铜盘安装在水平的铜轴上,磁感线垂直穿过铜盘;两块铜片M、N分别与铜轴和铜盘边缘接触,匀速转动铜盘,电阻R就有电流通过。
则下列说法正确的是
A.回路中恒定电流的大小与铜盘转速无关
B.回路中有大小和方向都作周期性变化的涡流
C.回路中电流方向不变,从M经导线流进电阻R,再从N流向铜盘
D.铜盘绕铜轴转动时,沿半径方向上的金属“条”切割磁感线,产生电动势
6.如图所示,铜线圈水平固定在铁架台上,铜线圈的两端连接在电流传感器上,传感器与数据采集器相连,采集的数据可通过计算机处理,从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线。
利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后,沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象。
两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流-时间图线。
条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态,且所受空气阻力可忽略不计。
则下列说法中正确的是
A .若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度
B .若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强
C .甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能
D .两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下
7.如图8,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。
现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。
在圆盘减速过程中,以下说法正确的是(
)
A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高
B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动
D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动
8.图1中的四张图,都与涡流有关。
有关这四张图,下列说法正确的是
A .真空冶炼炉是利用线圈中交变电流发热来熔化金属的装置
B .家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 电流
时间 0
电流
时间
0 甲 i 0 i 0
图1
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增大涡流
9.如图所示,一根空心铝管竖直放置,把一枚小圆柱形的永磁体从铝管上端由静止释放,经过一段时间后,永磁体穿出铝管下端口。
假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动,不与铝管内壁接触,且无翻转。
忽略空气阻力,则下列说法中正确的是
A.若仅增强永磁体的磁性,则其穿出铝管时的速度变小
B.若仅增强永磁体的磁性,则其穿过铝管的时间缩短
C.若仅增强永磁体的磁性,则其穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少
D.在永磁体穿过铝管的过程中,其动能的增加量等于重力势能的减少量
10.(原创题)下列说法中正确的是()
A.电磁炉中的线圈通高频电流时,在铝金属锅上产生涡流,使锅体发热从而加热食物B.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,是为了防止电磁感应
C.精密线绕电阻常采用双线绕法,可以增强线绕电阻通电时产生的磁场
D.车站的安检门探测人身携带的金属物品,其工作原理是电磁感应
二.计算题
1.(原创题)(12分)“自发电”地板是利用游人走过此处,踩踏地板发电。
地板下有一发电装置,如图1所示,装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈,无摩擦地套在磁场方向呈辐射状的永久磁铁槽中。
磁场的磁感线沿半径方向均匀对称分布,图2为横截面俯视图。
轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个),轻质硬杆P将地板与线圈连接,从而带动线圈上下往返运动(线圈不发生形变)便能发电。
若线圈的总电阻为R0,现用它向一个额定电压为U、电阻为R的小灯泡供电。
为便于研究,
将某人走过时对板的压力使线圈发生的位移x随时间t变化的规律简化为图3所示。
(弹簧始终处在弹性限度内,取线圈初始位置x=0,竖直向下为位移的正方向。
线圈运动的过程中,线圈所在处的磁场始终不变),人踩踏地板时,灯泡正常发光。
(1)线圈所在位置磁感应强度大小为多大?
(2)若线圈所在位置磁感应强度大小为B,求t=t0/2时地板受到的压力。
(3)求人一次踩踏地板所做的功。
2.(12分)如图所示质量为50克,长为1米的导线AB,放在水平金属框架M上,与金属框架始终良好接触,并能做无摩擦滑动.整个金属框架置于B1=0.5T的匀强磁场中,另一线圈abcd与框架构成串联回路,面积S=0.2m2,线圈放在B2=0.5T的匀强磁场中,整个回路的电阻是0.2Ω,若将线圈abcd迅速地旋转90°,使其平面与B2垂直,此时导线AB正好飞离金属框架M.设金属框架高出地面0.8m.(g取10m/s2)求:
(1)此过程中,通过导线AB的电荷量;
(2)导线AB落地时的水平距离.
3.(13分)如图所示,一根有一定电阻的直导体棒质量为m 、长为L ,其两端放在位于水平面内间距也为L 的光滑平行导轨上,并与之接触良好;棒左侧两导轨之间连接一可控电阻;导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B ,方向垂直于导轨所在平面.t =0时刻,给导体棒一个平行于导轨的初速度,此时可控电阻的阻值为R 0.在棒运动过程中,通过可控电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定.不计导轨电阻,导体棒一直在磁场中
.
(1)导体棒做什么运动?求可控电阻R 随时间t 变化的关系式;
(2)若已知棒中电流强度为I ,求0~t 时间内可控电阻上消耗的平均功率P ;
(3)若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为R 0的定值电阻,则棒将减速运动位移x 1后停下,而由题中条件,棒将运动位移x 2后停下,求
12x x 的值.。