2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

2.3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [见学生用书P28] 铂金戒指的做工要求非常高，如图是高频焊接戒指的示意图。线圈中有高频交流电时，待焊接的金属工件中产生感应电流。由于焊缝处的电阻很大，产生的热量很多，致使温度升得很高，将金属熔化而焊接在一起。如果需要焊缝处产生的热量越大，则对交流电的频率有什么要求？ 【答案】 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，焊缝处的温度升高得越快。 1．下列设备中没有利用涡流的是(　A　) A．变压器 B．地雷探测器 C．电磁炉 D．真空冶炼炉 【解析】 变压器是利用电磁感应原理来改变电压的，要避免因涡流产生热量而对变压器产生影响，A符合题意；地雷探测器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，B不符合题意；电磁炉利用了线圈中的交流电的周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流而对食物进行加热的原理，即利用涡流原理对食物加热，C不符合题意；线圈中的电流做周期性变化，在真空冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量，D正确。 2．关于物理学史以及原理，下列说法正确的是(　D　) A．法拉第心系“磁生电”，亲自总结出了电磁感应定律 B．洛伦兹力始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关 C．线圈的磁通量与线圈的匝数无关，线圈中产生的感应电动势也与线圈的匝数无关 D．涡流与感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量发生变化而产生的 【解析】 法拉第心系“磁生电”，通过近十年的艰苦探索终于发现了“磁生电”的条件，A错误；因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，导体中的自由电荷随导体在磁场中运动，受到洛伦兹力，而向导体一端移动，动生电动势由是洛伦兹力对导体中的自由电荷做功而引起的，B错误；线圈的磁通量与线圈的匝数无关，而线圈中产生的感应电动势与线圈的匝数成正比，C错误；涡流与感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量发生变化而产生的，D正确。 3．金属探测器(如图)是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法正确的是(　D　) 第3题图 A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 D．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 【解析】 金属探测器利用涡流探测金属物品的原理：线圈中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，D正确。 4．人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，轨道各处的磁场的强弱并不相同，具有金属外壳的近地卫星在轨道上运行时，外壳中总有微弱的感应电流，如果没有采取其他措施，下列说法正确的是(　A　) A．人造卫星的速度将增大 B．人造卫星的轨道半径将增大 C．卫星与地球的引力势能保持不变 D．卫星的机械能将增大 【解析】 由于卫星运动时产生的感应电流会使金属外壳受到安培力，阻碍卫星运动，卫星在原轨道上的速度减小而向地球靠近，又由于重力做正功，重力势能减小，卫星到达新轨道时速度会大于原轨道的速度，故卫星的速度将增大，A正确，B错误；卫星的高度下降，卫星与地球的引力势能减小，C错误；安培力做负功，卫星的机械能将减小，D错误。 5．如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线OO′自由转动。转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动。下列说法正确的是(　D　) 第5题图 A．铝框与磁极转动方向相反 B．铝框始终与磁极转动的速度相同 C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的 D．铝框是因为受到安培力而转动的 【解析】 根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减少，铝框中会产生相同磁场方向的感应电流，再由安培定则可知，铝框的转动方向与磁铁的转动方向相同，但转动速度不相同，A、B错误；由以上分析可知，铝框转动是由于电磁感应产生电流，使铝框内受到安培力而转动，C错误，D正确。 6．(多选)关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是(　ABD　) A．磁电式仪表线圈的骨架所用材料为铝框，利用了电磁阻尼原理 B．电磁炉利用了电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的 C．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 D．交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的 【解析】 电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，A正确；电磁炉应用的是涡流的热效应，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物，B正确；金属探测器探测原理是在被探测物体中由于电磁感应产生涡流，食品中的砂石不是金属，所以不能产生涡流，C错误；电磁驱动