2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源（ ） A．直流低压 B．直流高压 C．低频交流电 D．高频交流电 2．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．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 B．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 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 3．如图所示是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置。图中 A 线圈与电源和开关 S 连接，B 线圈与一 个左进左偏型（电流从左接线柱流入则指针向左偏转）电流计连接，两个线圈绕在同一个椭圆形铁芯上。 将开关 S 闭合并立即断开的过程中，电流计的指针（　　） A．不动 B．一直向左偏转 C．一直向右偏转 D．先向左偏转后向右偏转 4．电磁炉热效率高达 90% ，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。图示是描述电磁炉工作原 理的示意图，下列说法正确的是（　　） A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉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纸板，则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 5．以下现象中不属于涡流现象的是（　　） A．电磁炉工作时，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目 的 B．电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热 C．冶炼合金钢的真空冶炼炉炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流 D．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人随身携带的违禁物品 6．电磁炉是常用的电器，如图所示，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铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热 B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热 C．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 D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用 7．下列叙述正确的是（　　） A．电磁炉与电饭锅的工作原理是完全相同的 B．交流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速 C．示波管的主要原理是阴极射线在磁场中能够偏转 D．涡流金属探测仪可用于探测行李包中的枪支 8．如图所示，一闭合直角三角形线框 abc 以速度 v 匀速向右穿过匀强磁场区域，磁场宽度大于 ac 边的长 度．从 bc 边进入磁场区，到 a 点离开磁场区的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正 方向）是下图中的（ ） A． B． C． D． 9．半径为 r 的圆环电阻为 R，ab 为圆环的一条直径．如图所示，在 ab 的一侧存在一个均匀变化的匀强磁 场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为 B=B0+kt（k＞0），则（　 ） A．圆环中产生顺时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 k r 2 C．圆环中感应电流的大小为 2 R D．图中 a、b 两点间的电势差 U ab  1 k r 2 2 10．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的 四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法 中正确的是（ ） A．圆盘将逆时针转动 B．圆盘将顺时针转动 C．圆盘不会转动 D．无法确定圆盘是否会动 11．磁电式电流表是常用的电学实验器材，图甲为其结构示意图。电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形 软铁、螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图，下列说法正确的是（　　） A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场 B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变 C．在运输磁电式电流表时，通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是利用了电磁阻尼原理 D．通电线圈通常绕在铝框上，其主要原因是铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生 12．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　） A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快 B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属 C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大 D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利 用了电磁阻尼原理 ） 13．下列设备利用了自感现象和涡流的是（ A．电暖器 B．地雷探测器 C．电熨斗 D．电磁炉 14．根据所学知识判断下列哪些是对涡流的应用（　　） A．电磁炉 B．微波炉 C．冶炼金属的感应炉 D．变压器的硅钢片铁芯 15．关于电磁驱动，下列说法正确的是（　　） A．磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动 B．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功使电能转化为导体的机械能 C．在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动（或转动）方向相反 D．电磁驱动是由于磁场运动引起磁通量变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力的作用而运动 二、填空题 16．手机是利用_______传送信号的；电磁炉是利用________加热的；医院里常用的 CT 检查是利用______ ___来成像的． 17．下列现象属电磁阻尼的是________，属电磁驱动的是________。 A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做 B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接 C．自制金属地雷探测器 D．交流感应电动机 E．当图中 B 变大时，a、b 在固定光滑导轨上滑动 18．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈 A 和 B、线圈 A 跟电源连接， 线圈 B 的两端接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关 S 的时候，线圈 A 中电流变小至消失时，铁芯中 的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流 的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧 K 并不 能立即将衔铁 D 拉起，而使触头 C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作． 19．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(只写两点)：________________和_____________ ___． (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： 根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和____________ ___ (请写出两点) 三、综合题 20．如图所示，水平放置的光滑导轨 MN、PQ 上放有长为 L、电阻为 R、质量为 m 的金属棒 ab，导轨左端 接有内阻不计、电动势为 E 的电源组成回路，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，导 轨电阻不计且足够长，并与开关 S 串联。求闭合开关后，金属棒可达到的最大速度。 21．找一块圆铝片（如铝锅盖），用一根长铁钉支撑在它的中心处，使其平衡。再用一块强磁铁在靠近铝 片边缘的上方沿其边缘顺时针迅速移动，看看会出现什么现象。如果改变磁铁的移动方向（逆时针），情 况又会发生怎样的改变?请你动手做一做，然后尝试解释其原因。 22．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上 挂有一光滑螺旋管 A．在弧形轨道上高为 h 的地方，无初速释放一磁铁 B(可视为质点)，B 下滑至水平轨道 时恰好沿螺旋管 A 的中心轴运动，设 A、B 的质量分别为 M、m，若最终 A、B 速度分别为 vA、vB. （1）螺旋管 A 将向哪个方向运动？ （2）全过程中整个电路所消耗的电能． 23．有人设计了可变阻尼的电磁辅助减震系统，由三部分组成．下部分是电磁侦测系统:-部分是可变电磁 阻尼系统，吸收震动时的动能:控制系统接收侦测系统的信号，改变阻尼磁场的强弱．系统如图(1)所示， 侦测线框、阻尼线圈固定在汽车底盘上，侦测系统磁体、减震系统磁体固定在车轴上，车轴与底盘通过一 减震弹簧相连．侦测系统磁场为匀强磁场，B1=0.01T， 长方形线框宽 d=0.05m，整个回路的电阻 R1  0.1 ，运动过程中，线框的下边不会离开磁场，上边不会进入磁场．阻尼线圈由 100 个相互绝缘的独立金属环 组成，这 100 个金属环均匀固定在长为 0.2m 的不导电圆柱体上，减震系.统磁场辐向分布，俯视如图(2)所 示，线圈所在位置磁感应强度 B2 大小处处相等，大小由控制系统控制．汽车静止时，阻尼线圈恰好 50 匝 处于磁场中，取此时侦测线框所在的位置为原点，取向下为正，线框相对侦测磁场的位移记为 x，B2 的大 小与 x 的关系如图(3)所示．每个线圈的电阻为 R2  0.001 ，周长 L=0.3m．不考虑阻尼线圈之间的电磁感 应，忽略阻尼线圈导体的粗细，设车轴与底盘总保持平行． (1)侦测线框向下运动时电流的方向为顺时针还是逆时针? (2)写出侦测线框由平衡位置向下运动时，侦测线框流入控制系统的电量 q 与位移 x 的大小关系式: (3)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量 v=10m/s 的匀速运动，求这-过程阻尼线圈吸收了多少机械能; q  2.5 �104 C ，这一过程底盘相对车轴做 (4)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量 q  5 �104 C ，求这一过程中安培力对阻尼线 圈的总冲量．参考答案： 1．D 【详解】 线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也 是电磁感应；而交流电的频率越