2.6 涡流现象与电磁炉基础巩固 2021—2022 学年高中物理沪教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．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。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 B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热 C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热 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 2．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 3．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛的应用．下面例举四种器件中，利用电磁感应原理工作的是 （ ） A．红外线取暖器 B．电磁炉 C．回旋加速器 D．示波管 4．电磁炉的热效率高，“火力”强劲，安全可靠。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确 的是（ ） A．电磁炉的工作原理是利用了电磁感应现象 B．电磁炉接直流电流时可以正常工作 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．不能使用陶瓷锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 5．关于下列器材的原理和用途，错误的是（ ） A．变压器可以改变交变电压但不能改变频率 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内的金属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 6．下列说法正确的是（　　） A．电视机铭牌上所标的“额定电压 220 V”指的是交流电压的峰值 B．交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的 C．在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了增大输电线路中的电流 D．在高压输电中要用到变压器，变压器铁芯中会产生感应电流——涡流，但这种涡流不会有热效应 7．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，电磁炉工作时产生的 电磁波，是由线圈内高频变化的电流产生的且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，以下说法正确的是（　　） A．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 B．电磁炉里电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 C．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 D．目前家庭购买的电磁炉加热食物时通常用的是铁质铜，不用铝锅的原因是铝锅放在电磁炉上锅底不会 产生涡流 8．关于涡流，下列说法中正确是 A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉工作时在电磁炉的面板上产生涡流来加热食物 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 9．如图所示，竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成闭合电路。电路所围区域内有方向垂直纸面向里的磁场， 螺线管下方水平桌面上有一个导体圆环。则要使导体圆环受到向上的磁场力，电路所围区域内磁场的磁感 应强度 B 随时间 t 变化的图像应该是图中的（ ） A． B． C． D． 10．以下关于电炉、微波炉、电磁炉和真空冶炼炉说法正确的是（　　） A． 电炉必须使用交流电才能工作 B． 微波炉发出的微波在金属容器中产生涡流，从而实现加热食物的目的 C． 电磁炉工作时既可以通交变电流，也可以通恒定电流 D． 真空冶炼炉通以高频交变电流产生交变磁场，在金属中产生涡流使金属发热熔化 11．下列电器工作时主要利用涡流使物体发热的是 A．电熨斗 B．电磁炉 C．电饭锅 D．电热水器 12．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．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D．改变电子线路的频率不能改变电磁炉的功率 13．下列关于涡流的说法中正确的是(　　) A．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 B．涡流不是感应电流，而是一种区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．在硅钢中不能产生涡流 14．下列哪些措施是为了防止涡流的危害 A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 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 C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D．用高频电流冶铁 15．1824 年，法国科学家阿拉果完成了著名的“阿拉果圆盘实验”，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．因为穿过圆盘的磁通量不变，圆盘上没有感应电流 B．穿过整个圆盘的磁通量发生了变化从而产生沿圆盘边缘的环形电流 C．圆盘内局部面积的磁通量变化产生感应电流，从而产生磁场导致磁针转动 D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了环形电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 二、填空题（共 4 题） B 16．涡流大小的决定因素：磁场变化越______（ t 越______），导体的横截面积 S 越______，导体材料 的电阻率越______，形成的涡流就越大。 17．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。 18．判断下列说法的正误。 （1）只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。( ) （2）处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。( ) （3）涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。( ) （4）导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。( ) （5）电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。( ) （6）电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化。( ) （7）电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生。( ) 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） 2 20．把一个面积为 4cm 、电阻为 50Ω 的 160 匝小导电线圈跟阻值为 30Ω 的电流表连接起来后放入磁感应 强度 B 为 0.2T 的匀强磁场中。当把该小线圈从垂直磁场的位置迅速转到跟磁场平行的位置时，流过电流表 的电荷量为多少？ 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，一狭长的铜片能绕 O 点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动 时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动，如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数 后才停止摆动，这是为什么。 23．如图所示是利用高频交流焊接自行车零件的原理图，其中外圈 A 是通过高频交流电的线圈，B 是自行 车的零件，a 是待焊接的接口，焊口两端接触在一起。当 A 中通有交变电流时，B 中会产生感应电流，使 得接口处的金属熔化而焊接起来，问： （1）为什么在其他条件不变的情况下，交变电流的频率越高，焊接得越快； （2）为什么焊接过程中，接口 a 处已经熔化而零件的其他部分并不很热。 参考答案： 1．B 2．B 3．B 4．A 5．B 6．B 7．C 8．B 9．A 10．D 11．B 12．A 13．A 14．C 15．C 16． 快 大 大 小 17．金属物 18． 19． 正确 向右 正确 不发生 正确 错误 向右 向左 正确 涡流 正确 错误 减少涡流 5 3 A 2 4 20． 1.6 �10 C 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． 没有开长缝的铜片绕 O 点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片 内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动；如果在 铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小， 所以铜片就可以摆动较多的次数。 23．（1）磁通量变化率大，感应电动势和感应电流都变大，热功率也随着变大；（ 2）接口处电 阻大，串联电路中电流强度处处相等，电阻大的地方生热较多