第五节 涡流现象及其应用（分层作业）物理粤教版选择性必修第二册

第五节 涡流现象及其应用 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、涡流现象 1 考点二、涡流现象的应用 3 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 7 考点一、涡流现象 1．如图所示，竖直平面内有一固定直导线水平放置，导线中通有恒定电流I，导线正下方有一个质量为m的铝质球，某时刻无初速释放铝球使其下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程机械能一定减小 B．小球下落过程机械能一定守恒 C．小球下落过程机械能一定增加 D．小球下落过程机械能先增加后不变 2．电动汽车无线充电技术是新一代充电技术的重点发展方向，避免了传统有线充电频繁插拔充电枪的繁琐。充电时车辆静止在地面发射线圈上方，发射线圈通入高频交变电流，在车辆底盘上方的接收线圈中产生感应电流。为减少充电过程中车辆金属底盘的涡流损耗，工程师进行了特殊设计。下列说法正确的是（　　） A．车辆金属底盘应使用整块铝合金，利用其高导电性增强感应电流 B．高频交变电流通过发射线圈时，金属底盘因切割磁感线产生持续的涡流 C．对金属底盘进行分段绝缘处理（如绝缘胶填充接缝），可以大幅减少涡流损耗 D．若发射线圈通入恒定电流，无线充电系统可以正常工作 3．利用电流热效应进行金属冶炼是现代工厂中常用的冶炼方法，如图所示是一种冶炼装置图，下列叙述正确的有（　　） A．线圈可以接直流电源 B．线圈通交流电后炉内金属中产生感应电流 C．交流电源频率越高，感应电流越小 D．线圈匝数不会影响炉内金属中感应电流的大小 4．如图甲所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和共轴，中通有按照正弦规律变化的电流，如图乙所示。图中箭头为电流的正方向。在时间内关于线圈中涡旋电流的大小和方向（俯视），下列说法中正确的是（　　） A．不断减小，顺时针 B．不断减小，逆时针 C．不断增大，顺时针 D．不断增大，逆时针 5.（多选）图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有一些磁体（与飞轮不接触），人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，拉动旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下列说法正确的有（　　） A．飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力 B．飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小 C．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小 D．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强 6．（多选）1820年，法国科学家阿拉果完成了著名的“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．圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势 B．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 C．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 D．圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 7．（多选）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图所示，这是该新型装置的原理图（从后面朝前看），过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是（　　） A．磁力刹车应用了电磁驱动 B．磁力刹车应用了电磁感应 C．过山车的质量越大，它进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大 D．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能 考点二、涡流现象的应用 8．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　） A．图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 B．图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但转速小于蹄形磁体转速 C．图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属 D．图丁：使用电磁炉加热食品可以用陶瓷锅 9．如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 10．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 11．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（    ）    A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流 B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同 C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流 D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流 12．下列与电、磁相关的实例应用中利用电磁感应原理的是（　　） ①图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号 ②图乙中磁电式电流表的指针偏转 ③图丙中利用电磁炉加热铁锅内食物 ④图丁中动圈式话筒把声音信号转化成电流信号 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 13．（多选）电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属产生涡流，从而高温冶炼 D．图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 14．（多选）如图所示，用无线充电底座给手机充电时，底座内的发射线圈将电能传递给手机内的受电线圈。下列说法正确的有（　　） A．无线充电利用了电磁感应的原理 B．发射线圈应通入直流电 C．发射线圈产生的是变化的磁场 D．充电时穿过受电线圈的磁通量是变化的 15．金属冶炼炉的示意图如图所示，炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。关于该金属冶炼炉，下列说法正确的是（　　） A．利用线圈中电流的热效应 B．当线圈中电流变化越快，冶炼炉热功率越大 C．电流变化得越快，金属熔化得越快 D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快 16．台风“贝碧嘉”登陆上海，中国自主研发的千吨阻尼器——“上海慧眼”（如图所示）摆动明显，保障了上海中心大厦的安全。“上海慧眼”采用了电涡流阻尼技术，永磁体形成的磁场与质量块一起摆动时，与其下方固定的导体板产生相对运动，从而在导体板中产生电涡流。关于该阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器的电涡流阻尼技术原理是电流的磁效应 B．振动稳定时，阻尼器的振动频率小于大厦的振动频率 C．阻尼器将机械能最终转化为内能 D．若将阻尼器下方的导体板换成木地板，对使用效果没有影响 17．我国正在大力发展电动汽车，科研人员也在测试汽车的无线充电。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将连接电源的供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的能量，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（   ）    A．无线充电技术与扬声器的工作原理相同 B．为了保护受电线圈不受损坏，可在车底接收线圈下再加装一个金属护板 C．只有将供电线圈接到交流电源上，才能对车辆进行充电 D．若供电线圈和接收线圈均用超导材料，充电效率可达100% 18．（多选）如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景。当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下列四个图中能反映出金属探测器工作原理的是(　　) A．通电螺线管使小磁针偏转 B．金属棒在磁场中运动使电流计指针偏转 C．闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针发生偏转 D．通电直导线使小磁针偏转 19．仔细观察下列图片回答问题： （1）静止的自由电荷可能受到什么力而定向运动？ （2）麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种特殊的感生电场，请利用此假设分析图甲中的现象。 （3）图甲闭合电路中产生感应电流是因为有感应电动势，哪一种作用扮演了非静电力的角色？ （4）如图乙所示，当整块铁块处在变化的磁场中时，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 20．如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是（　　） A． B． C． D． 21．一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　）       A．图（c）是用玻璃管获得的图像 B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动 C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短 22．工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是（　　） A．金属中产生恒定感应电流 B．金属中产生交变感应电流 C．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小 D．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变 23．《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好（原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然）。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为（　　） A．摩擦 B．声波 C．涡流 D．光照 24．科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。 图（a）是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E（电动势15V，内阻不计）；电流表A（量程有0.6A和3A，内阻不计）；滑动变阻器RP（最大阻值100Ω）；定值电阻R0（阻值10Ω）；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻16Ω）；导线若干。图（b）是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。 请完成下列实验操作和计算。 (1)量程选择和电路连接。 ①由器材参数可得电路中的最大电流为 A（结果保留2位有效数字），为减小测量误差，电流表的量程选择0.6A挡。 ②图（b）中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线 。 (2)磁感应强度B和电流I关系测量。 ①将图（a）中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流 ，保护电路安全。 ②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图所示，读数为 A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。 ③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。 ④下图是根据部分实验数据描绘的B−I图线，其斜率为 mT/A（结果保留2位有效数字）。 （3）制动时间t测量。 利用图（b）所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五节 涡流现象及其应用 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、涡流现象 1 考点二、涡流现象的应用 3 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 7 考点一、涡流现象 1．如图所示，竖直平面内有一固定直导线水平放置，导线中通有恒定电流I，导线正下方有一个质量为m的铝质球，某时刻无初速释放铝球使其下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球下落过程机械能一定减小 B．小球下落过程机械能一定守恒 C．小球下落过程机械能一定增加 D．小球下落过程机械能先增加后不变 【答案】A 【详解】因通电直导线下方产生垂直纸面向里的磁场，且随着距离直导线的距离增加磁场逐渐减弱，可知小球下落过程中因磁通量逐渐减小在小球中产生涡流，铝制球产生热量，由能量关系可知，小球的机械能将逐渐减小。 故选A。 2．电动汽车无线充电技术是新一代充电技术的重点发展方向，避免了传统有线充电频繁插拔充电枪的繁琐。充电时车辆静止在地面发射线圈上方，发射线圈通入高频交变电流，在车辆底盘上方的接收线圈中产生感应电流。为减少充电过程中车辆金属底盘的涡流损耗，工程师进行了特殊设计。下列说法正确的是（　　） A．车辆金属底盘应使用整块铝合金，利用其高导电性增强感应电流 B．高频交变电流通过发射线圈时，金属底盘因切割磁感线产生持续的涡流 C．对金属底盘进行分段绝缘处理（如绝缘胶填充接缝），可以大幅减少涡流损耗 D．若发射线圈通入恒定电流，无线充电系统可以正常工作 【答案】C 【详解】A．整块铝合金导电性虽好，但会形成大面积的涡流回路，导致涡流损耗显著增加（电能大量转化为热能），与“减少损耗”的设计目标矛盾，A错误； B．涡流属于感生电流，由交变磁场引起的磁通量变化产生，而此处金属底盘静止，无法切割磁感线，仅因磁场变化产生涡流，B错误； C．将金属底盘分割为多段绝缘，限制涡流只能在每段金属内部形成小回路，大幅减小涡流，C正确； D．感应电流的产生条件是磁通量变化，恒定电流产生恒定磁场，磁通量无变化，因此不会激发感应电流，D错误。 故选C。 3．利用电流热效应进行金属冶炼是现代工厂中常用的冶炼方法，如图所示是一种冶炼装置图，下列叙述正确的有（　　） A．线圈可以接直流电源 B．线圈通交流电后炉内金属中产生感应电流 C．交流电源频率越高，感应电流越小 D．线圈匝数不会影响炉内金属中感应电流的大小 【答案】B 【详解】A．线圈中只有通交变电流，在金属碎渣中才能产生涡流，故A错误； B．线圈通交流后金属中产生感应电流，故B正确； C．交流电源频率越高，感应电动势越大，在电阻一定的情况下，感应电流越大，故C错误； D．线圈匝数越大，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势越大，继而金属内感应电流越大，故D错误。 故选B。 4．如图甲所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和共轴，中通有按照正弦规律变化的电流，如图乙所示。图中箭头为电流的正方向。在时间内关于线圈中涡旋电流的大小和方向（俯视），下列说法中正确的是（　　） A．不断减小，顺时针 B．不断减小，逆时针 C．不断增大，顺时针 D．不断增大，逆时针 【答案】A 【详解】结合图乙，右手定则可知，螺线管中的电流在时间内在线圈中产生的磁场方向向上且强度逐渐增大，楞次定律可知线圈中感应电流方向为顺时针，且时间内，电流变化越来越慢，即产生的电动势变小，则电流减小。 故选A。 5．（多选）图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有一些磁体（与飞轮不接触），人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，拉动旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下列说法正确的有（　　） A．飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力 B．飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小 C．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小 D．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强 【答案】AD 【详解】A．飞轮在磁场中做切割磁感线运动，所以会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的飞轮产生阻力，以阻碍飞轮与磁场之间的相对运动，所以飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，故A正确； B．磁铁越靠近飞轮，飞轮处的磁感应强度越强，所以在飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大，飞轮受到的阻力越大，故B错误； C．磁铁和飞轮间的距离一定时，根据法拉第电磁感应定律可知，飞轮转速越大，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大；飞轮受到的阻力越大，故C错误； D．磁铁和飞轮间的距离一定时，根据法拉第电磁感应定律可知，飞轮转速越大，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大，内部的涡流越强，故D正确。 故选AD。 6．（多选）1820年，法国科学家阿拉果完成了著名的“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．圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势 B．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 C．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 D．圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 【答案】AC 【详解】AC．圆盘转动时，磁针也转动，说明圆盘产生了磁场，即圆盘内有感应电流，圆盘产生了感应电动势，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故AC正确； B．在圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，故B错误； D．圆盘呈电中性，所以圆盘中的电流并不是由于圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的，故D错误。 故选AC。 7．（多选）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图所示，这是该新型装置的原理图（从后面朝前看），过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是（　　） A．磁力刹车应用了电磁驱动 B．磁力刹车应用了电磁感应 C．过山车的质量越大，它进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大 D．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能 【答案】BD 【详解】AB．磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，不属于电磁驱动现象，故A错误，B正确； C．过山车的速度越大，它进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，与过山车的质量无关，故C错误； D．磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，铜片在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，故D正确。 故选BD。 考点二、涡流现象的应用 8．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　） A．图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 B．图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但转速小于蹄形磁体转速 C．图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属 D．图丁：使用电磁炉加热食品可以用陶瓷锅 【答案】B 【详解】A．金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误； B．摇动手柄使得蹄形磁体转动，铝框会同向转动产生电磁驱动现象，但铝框转速小于蹄形磁体转速，否则就不会有感应电流，也就没有安培力产生驱动，故B正确； C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应，在金属块中产生涡流，从而产生热量进行冶炼金属。故C错误； D．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电子，不能产生涡流，所以不可以，故D错误； 故选B。 9．如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 【答案】B 【详解】A．由楞次定律可知，电磁炉工作时，当线圈内的磁场增加时，锅体中的磁场方向与之相反，当线圈内的磁场减小时，锅体中的磁场方向与之相同，故A错误； B．锅体中感应电动势与线圈中电流的变化率成正比，可通过改变线圈内交变电流的频率来改变锅体中感应电动势的大小，进而改变电磁炉的功率，故B正确； C．由图可知，电磁炉的每匝线圈的面积不同，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均不相同，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为f，故D错误。 故选B。 10．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 【答案】B 【详解】A．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，不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故A错误； B．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故B正确； C．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品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，可知，安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误； D．摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故D错误。 故选B。 11．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（    ）    A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流 B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同 C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流 D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流 【答案】C 【详解】AB．虽无人通过安检门，但因当左侧线圈中存在顺时针方向增大的电流，可知穿过右侧线圈的磁通量向右且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，与左侧线圈电流方向相反，故AB错误； CD．当通过人员携带金属时，穿过金属片中磁通量发生变化，金属片中会产生涡漩电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，金属片的电流会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C正确，D错误。 故选C。 12．下列与电、磁相关的实例应用中利用电磁感应原理的是（　　） ①图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号 ②图乙中磁电式电流表的指针偏转 ③图丙中利用电磁炉加热铁锅内食物 ④图丁中动圈式话筒把声音信号转化成电流信号 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】D 【详解】图甲和图乙都是利用磁场对电流的作用原理，图丙和图丁是利用电磁感应原理。 故选D。 13．（多选）电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属产生涡流，从而高温冶炼 D．图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 【答案】CD 【详解】A．充电设备中的发射线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电，故A错误； B．电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流，故B错误； C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属，故C正确； D．电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D正确。 故选CD。 14．（多选）如图所示，用无线充电底座给手机充电时，底座内的发射线圈将电能传递给手机内的受电线圈。下列说法正确的有（　　） A．无线充电利用了电磁感应的原理 B．发射线圈应通入直流电 C．发射线圈产生的是变化的磁场 D．充电时穿过受电线圈的磁通量是变化的 【答案】ACD 【详解】手机无线充电是利用电磁感应原理，应将底座内的发射线圈接到交流电源上，给发射线圈通交变电流，从产生周期性变化的磁场，使得穿过受电线圈的磁通量发生改变，产生感应电动势、感应电流，从而实现充电。 故选ACD。 15．金属冶炼炉的示意图如图所示，炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。关于该金属冶炼炉，下列说法正确的是（　　） A．利用线圈中电流的热效应 B．当线圈中电流变化越快，冶炼炉热功率越大 C．电流变化得越快，金属熔化得越快 D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快 【答案】C 【详解】A．依据产生涡流的条件，线圈中应通入变化的电流，该电流产生变化的磁场，才会在金属中产生涡流从而使金属熔化，故A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律可知，电流变化越快、金属的电阻率越小，在金属中产生的感应电流就越大，冶炼炉热功率越大，金属熔化得就越快，故C正确，BD错误。 故选C。 16．台风“贝碧嘉”登陆上海，中国自主研发的千吨阻尼器——“上海慧眼”（如图所示）摆动明显，保障了上海中心大厦的安全。“上海慧眼”采用了电涡流阻尼技术，永磁体形成的磁场与质量块一起摆动时，与其下方固定的导体板产生相对运动，从而在导体板中产生电涡流。关于该阻尼器，下列说法正确的是（　　） A．阻尼器的电涡流阻尼技术原理是电流的磁效应 B．振动稳定时，阻尼器的振动频率小于大厦的振动频率 C．阻尼器将机械能最终转化为内能 D．若将阻尼器下方的导体板换成木地板，对使用效果没有影响 【答案】C 【详解】B．阻尼器受迫振动，稳定时阻尼器的振动频率与大厦的振动频率相等，故B错误； ACD．根据电磁感应原理可知，永磁体通过导体板上方时会在导体板中产生电涡流，阻碍永磁体相对导体板的运动，将机械能最终转化为内能，若将阻尼器下方的导体板换成绝缘的木地板，将不会产生电涡流，影响使用效果，故AD错误，C正确。 故选C。 17．我国正在大力发展电动汽车，科研人员也在测试汽车的无线充电。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将连接电源的供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的能量，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（   ）    A．无线充电技术与扬声器的工作原理相同 B．为了保护受电线圈不受损坏，可在车底接收线圈下再加装一个金属护板 C．只有将供电线圈接到交流电源上，才能对车辆进行充电 D．若供电线圈和接收线圈均用超导材料，充电效率可达100% 【答案】C 【详解】A．无线充电技术就是通过电磁感应原理，当穿过受电线圈的磁通量发生变化时，受电线圈会产生感应电动势，有了感应电流，对蓄电池进行充电，扬声器是通电导线在磁场中受力从而发声，两者原理不同，故A错误； B．如果在车底加装一个金属护板，金属护板会产生涡流，损耗能量，同时屏蔽磁场，使受电线圈无法产生感应电流，故B错误； C．供电线圈只有接到交流电源上，能产生变化的磁场，从而使受电线圈产生感应电流给蓄电池充电，故C正确； D．即使线圈为超导材料制作，但在传输过程中仍然会有能量损失比如漏磁，所以效率不可能达100%，故D错误。 故选C。 18．（多选）如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景。当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下列四个图中能反映出金属探测器工作原理的是(　　) A．通电螺线管使小磁针偏转 B．金属棒在磁场中运动使电流计指针偏转 C．闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针发生偏转 D．通电直导线使小磁针偏转 【答案】BC 【详解】探测器靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流。选项B是导体棒切割磁感线，选项C是闭合回路磁通量发生变化产生感应电流。选项A、D是电流的磁效应。故AD错误；BC正确。 故选BC。 19．仔细观察下列图片回答问题： （1）静止的自由电荷可能受到什么力而定向运动？ （2）麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种特殊的感生电场，请利用此假设分析图甲中的现象。 （3）图甲闭合电路中产生感应电流是因为有感应电动势，哪一种作用扮演了非静电力的角色？ （4）如图乙所示，当整块铁块处在变化的磁场中时，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；（4）见解析 【详解】（1）静止的自由电荷受到感生电场的电场力而定向运动。 （2）麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种特殊的感生电场，即如果空间存在闭合导体，穿过导体的磁通量增加，根据楞次定律可知，导体中将产生顺时针方向的感应电流。 （3）图甲闭合电路中产生感应电流是因为有感应电动势，是由于感生电场的电场力为非静电力。 （4）如图乙所示，当整块铁块处在变化的磁场中时，在铁块中产生旋涡状的电流。 20．如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意当金属薄片中心运动到N极正下方时，薄片右侧的磁通量在减小，左侧磁通量在增加，由于两极间的磁场竖直向下，根据楞次定律可知此时薄片右侧的涡电流方向为顺时针，薄片左侧的涡电流方向为逆时针。 故选C。 21．一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　）       A．图（c）是用玻璃管获得的图像 B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动 C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短 【答案】A 【详解】A．强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流。强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，故由图像可知图（c）的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，A正确； B．在铝管中下落，脉冲电流的峰值一样，磁通量的变化率相同，故小磁体做匀速运动，B错误； C．在玻璃管中下落，玻璃管为绝缘体，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故小磁体受到的电磁阻力在不断变化，C错误； D．强磁体分别从管的上端由静止释放，在铝管中，磁体在线圈间做匀速运动，玻璃管中磁体在线圈间做加速运动，故用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的长，D错误。 故选A。 22．工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是（　　） A．金属中产生恒定感应电流 B．金属中产生交变感应电流 C．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小 D．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变 【答案】B 【详解】AB．当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确； CD．若线圈匝数增加，根据电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，CD错误。 故选B。 23．《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好（原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然）。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为（　　） A．摩擦 B．声波 C．涡流 D．光照 【答案】C 【详解】在雷击事件中金属和非金属都经历了摩擦，声波和光照的影响，而金属能够因电磁感应产生涡流非金属不能，因此可能原因为涡流。 故选C。 24．科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。 图（a）是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E（电动势15V，内阻不计）；电流表A（量程有0.6A和3A，内阻不计）；滑动变阻器RP（最大阻值100Ω）；定值电阻R0（阻值10Ω）；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻16Ω）；导线若干。图（b）是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。 请完成下列实验操作和计算。 (1)量程选择和电路连接。 ①由器材参数可得电路中的最大电流为 A（结果保留2位有效数字），为减小测量误差，电流表的量程选择0.6A挡。 ②图（b）中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线 。 (2)磁感应强度B和电流I关系测量。 ①将图（a）中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流 ，保护电路安全。 ②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图所示，读数为 A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。 ③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。 ④下图是根据部分实验数据描绘的B−I图线，其斜率为 mT/A（结果保留2位有效数字）。 （3）制动时间t测量。 利用图（b）所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。 【答案】(1) 0.58 (2) 最小 0.48 30 【详解】（1）①[1]由题知，电源内阻不计、电流表内阻不计，则当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最大电流 ②[2]由于电路中最大电流为0.58A，则电流表应选择0 ~ 0.6A量程，根据电路图实物图连线如下 （2）①[1]滑动变阻器RP的滑片P置于b端时滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，保护电路安全。 ②[2]电流表读数为0.48A。 ③[3]根据题图中数据可知B−I图线斜率为 / 学科网（北京）股份有限公司 $