2.5 涡流现象及其应用基础巩固 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．电磁感应知识及其应用的下列说法错误的是 （ ） A．楞次定律告诉我们，感应电流的效（结）果总是要反抗引起感应电流的原因 B．磁电式电流表、电压表中线圈要绕在铝框上一个重要原因是利用电磁阻尼 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．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势一定越大 2．如图所示是冶炼金属的感应炉的示意图。感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产 生涡流来熔化金属。以下关于感应炉的说法中正确的是（  ） A．感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流 B．感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流 C．感应炉是利用线圈中电流产生的焦耳热使金属熔化的 D．感应炉是利用线圈中电流产生的磁场使金属熔化的 3．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。 若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　　） A．减少线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 4．涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象 B．图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁铁总有 排斥作用 C．图乙中，竖直放置的蹄形磁铁转动后，同轴的闭合线圈会同向转动，这属于电磁阻尼现象 D．图乙中，蹄形磁铁匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速 5．如图所示，用铜线缠绕成线圈通上合适的电流，就可以隔空对金属进行加热了，把螺丝刀放进线圈， 一会就会烧红了。下列说法正确的是（　　） A．线圈中通入的是恒定电流 B．线圈中通入的是交变电流 C．塑料棒放进线圈里也可以进行隔空加热 D．线圈中的电流产生热对物体进行隔空加热 6．法拉第发现电磁感应现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入 了电气时代，下列哪一个器件工作时利用了电磁感应现象（　　） A．电磁炉 B．回旋加速器 C．示波管 D．指南针 7．下列有关电磁感应的说法正确的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象并且分析指出了法拉第电磁感应定律 B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中不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 8．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，焊缝处温度升高的越快 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 9．下列关于涡流的说法中正确的是（　　） A．在硅钢片中不能产生涡流 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 10．如图所示，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，下面对于两管的描述中可能正确的是（ ） 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 管是用塑料制成的，B 管是用胶木制成的 11．关于下列器材的原理和用途，正确的是( ) A．变压器可以改变交变电压也能改变频率 B．扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈存在电阻 C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化 D．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 12．如图甲是磁电式表头的结构示意图，其中线圈是绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架（图中未指 出）上，关于图示软铁、螺旋弹簧、铝框和通电效果，下列表述中正确的是（　　） A．线圈带动指针转动时，通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大 B．与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得磁极之间产生稳定的匀强磁场 C．铝框的作用是为了利用涡流，起电磁驱动作用，让指针快速指向稳定的平衡位置 D．乙图中电流方向 a 垂直纸面向外，b 垂直纸面向内，线框将逆时针转动。 13．有一种手持金属探测器实物及其结构原理图可简化为图所示。探测器运用的是电磁感应原理，发射线 圈（外环）可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金 属物发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）。随着发射线圈产生的磁场方向反复变化， 它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被 接收到后，检测器会发出报警声。若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是（　　） A．金属物产生的感应磁场的方向竖直向下 B．金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向 C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这 一电流进行报警的 D．如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向 14．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 15．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 二、填空题（共 4 题） 16．涡流：当线圈中的______随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的 感应电流，就像水中的旋涡，所以把它叫作______，简称______。 17．利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在___________中进行，这样就能防止___________进入金属， 可以冶炼高质量的___________． 18．如图所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，当探测到地下的金属物时，______（选填“金 属物”或“探头”）中产生涡流。 19．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流 方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与 B 连成一个闭合回路，将 A 与电池、滑动变阻器和开关串联成 另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合 S 时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在 图（乙）中， ① 将 S 闭合后，将螺线管 A 插入螺线管 B 的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发 生”，下同）偏转； ② 螺线管 A 放在 B 中不动，电流表的指针将___________偏转； ③ 螺线管 A 放在 B 中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转； ④ 螺线管 A 放在 B 中不动，突然切断开关 S 时，电流表的指针将___________偏转。 （2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图 1 中虚线所示的感应电流，这样 的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用 涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁心发热损 失。 （3）如图 2 所示的交变电流的有效值 I=___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正 弦曲线） 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 21．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同。因此，金属外壳的人造地球卫星运行时， 外壳中总有微弱的感应电流。查找资料，了解这一现象产生的原因和能量转化情况，以及对卫星的运行可 能会产生怎样的影响。 22．如图所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由 于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起．我国生 产的自行车车架就是用这种办法焊接的． 试定性说明：为什么交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？ 23．某同学在学习了涡流现象的知识后，制作了如图所示的实验装置。将一个玩具小人连接弹簧悬挂起来， 玩具的底部粘上一块强磁铁，并分别制作了铝环、塑料环和带缺口的铝环。 请利用上述实验器材，通过比较的方式，分别设计一个能够演示电磁驱动和演示电磁阻尼的实验。参考答 案： 1．D 2．A 3．B 4．A 5．B 6．A 7．B 8．B 9．D 10．A 11．D 12．A 13．C 14．B 15．B 16． 电流 涡电流 涡流 17． 真空 空气中的杂质 合金 18．金属物 19． 向右 不发生 向右 向左 涡流 减少涡流 5 3 A 2 20． 有，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感 应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 21．当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。 它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。 22． 交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感 应电动势就越大，感应电流就越大．而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高焊接处 放出的热量越多． 23． 要演示电磁驱动和演示电磁阻尼实验，必须要在圆环中产生感应电流，感应电流的磁场与玩具小人下面的 磁铁作用产生阻尼作用，则必须要求圆环是