课时作业(11) 涡流现象及其应用（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(11)　涡流现象及其应用 1．电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐、高效节能等优势．电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．下列相关说法中正确的是(　　) A．锅体可以用不导电的陶瓷制成 B．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 C．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好 D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果 D　[锅体中的涡流是由变化的磁场产生的．故A、B、C错误；提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果．故D正确．] 2．(多选)安检门是一种用于安全检查的“门”，如图所示，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是(　　) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”内的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 BD　[这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错误，B正确；若“门框”内的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品内产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．] 3．如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴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．铜盘转动速度是否变化，要根据磁铁的上、下两端的极性来决定 A　[当蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知感应电流所受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘转动将变慢；本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，A项正确．] 4．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，一列说法中正确的是(　　) 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金属物中产生了涡流 D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 C　[金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：线圈中产生变化的磁场，会在金属物品产生变化的感应电流，而金属物品中感应电流产生的变化的磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中电流发生变化，从而被探测到，故A、B、D错误，C正确. ] 5．如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速度滑下，又沿曲面的另一侧上升，则(　　) A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h C．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度等于h D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h D　[若是匀强磁场，穿过小环的磁通量不变，没有感应电流产生，其机械能守恒，高度不变，则环在左侧上升的高度等于h，故A、B错误；若是非匀强磁场，穿过小环的磁通量变化，小环中将产生感应电流，机械能减小，转化为内能，高度将减小，则环在左侧上升的高度小于h，故C错误，D正确．] 6．物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：如图所示，将30 cm长的铜管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出．对于这个实验现象同学们经分析讨论作出相关的判断，你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力，磁铁与管壁没有接触)(　　) A．如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铜管中，永远不落下来 B．磁铁在铜管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒 C．如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铜管中运动时间更长，但一定会落下来 D．如果将铜管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间 C　[如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铜管中运动受到阻力更大，原因：当磁铁运动时才会导致铜管的磁通量发生变化，才出现感应磁场阻碍原磁场的变化，所以运动时间变长，但一定会落下，故A错误，C正确；磁铁在铜管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力做功产生热能，所以机械能不守恒，故B错误；如果将铜管换成塑料管，磁铁不会受到安培力阻力，做自由落体运动，故D错误．] 7．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图1所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号． 图3 (1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为________(以图像为准，选填“向上”或“向下”). (2)下列说法正确的有________． A．金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快 B．金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大 C．电吉他通过拾音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调节音量的作用 D．电吉他通过拾音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同 (3)若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图2所示，则对应感应电流的变化为图3中的________． 解析 (1)金属弦靠近螺线管时，线圈中磁场变强，根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为向下． (2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与线圈匝数有关，所以选项B、C正确；电吉他通过拾音器发出的声音频率与感应电流的频率相同，即与金属弦振动频率相同，故A错误，D正确． (3)根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，所以感应电流的大小取决于磁通量的变化率，所以选项D正确． 答案　(1)向下　　(2)BCD　　(3)D 8．如图是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与电源连接，线圈B的两端和电阻连成一个闭合电路，在断开开关S时，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，即连接着工作电路的触头C要经过一段时间后才能离开．根据所学的知识，说明这种继电器的工作原理． 解析　线圈A与电源连接，线圈A中流过恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流；断开开关S时，线圈A中电流迅速减小为零，穿过线圈B的磁通量迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一段短时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D吸引力减小，弹簧E的作用力比磁场力大，才将衔铁D拉起，触头C离开，因此实现延时释放D的作用． 答案　见解析 9．(多选)关于涡流，下列说法中正确的是(　　) A．高频感应冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉是利用涡流来加热食物的 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增大涡流 ABC　[高频感应冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，在锅具底部产生涡流来加热食物，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，变压器的铁芯不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故D错误．] 10．(多选)科技的发展使得电能的无线传输成为可能，下图是某品牌手机无线充电的原理图，通过对原理图的理解，下列说法正确的是(　　) A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应” B．只有将充电座接到交流电源上才能对手机进行充电 C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电 ABC　[由工作图易知，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”，即A项正确；只有将充电座接到交流电源上才能产生交变电磁场，进而在接收线圈中产生电流，从而对手机充电，即B项正确；由电磁感应定律易知，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，即C项正确；手机内部应有与图中接收线圈功能相同的装置，否则无法进行无线充电，即D项错误．] 11．(多选)如图所示为电磁炉的加热原理图，炉体支板的下方埋有线圈，电流通过线圈产生磁场，磁场的磁感线通过锅底部时产生无数小涡流，使锅体迅速发热，从而加热锅中的食物．下列关于电磁炉说法正确的是(　　) A．可以接入稳恒电源使其工作 B．可以将陶瓷材料制作的锅放在炉面上加热 C．其他条件不变，线圈中电流的有效值越大，对同一个锅体产生的热功率越大 D．其他条件不变，线圈中电流的频率越高，对同一个锅体产生的热功率越大 CD　[稳恒电源在线圈中产生恒定的电流，激发恒定的磁场，穿过金属锅的磁通量不变，不会发生电磁感应现象，没有涡流产生，故A错误；要使锅底能产生涡流，锅必须是导电性能好的金属，故不可以将陶瓷材料制作的锅放在炉面上加热，故B错误；其他条件不变，线圈中电流的有效值越大，磁场的变化量就越大，线圈中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势就越大，涡流越大，对同一个锅体产生的热功率也就越大，故C正确；其他条件不变，线圈中电流的频率越高，线圈中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势就越大，涡流越大，对同一个锅体产生的热功率越大，故D正确．] 12．如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝ 1Ω、质量m＝ 1 kg的金属环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T．从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求： (1)此时圆环中电流的瞬时功率． (2)此时圆环运动的加速度． 解析　(1)取金属环为研究对象，从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中，由能量守恒定律可知，环减少的动能全部转化为热能，设此时的速度为v1，则有 Q＝mv2－mv， 又因为P＝＝， 由以上两式联立，代入数据解得，P＝0.36 W. (2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左，由牛顿第二定律得 ＝ma， 即a＝＝6×10－2 m/s2，方向向左． 答案　0.36 W　　(2)6×10－2 m/s2，方向向左 学科网（北京）股份有限公司 $$