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2019-2020年高中物理第1章電磁感應第7節渦流選學練習教科版選修

'2019-2020年高中物理第1章電磁感應第7節渦流選學練習教科版選修'
?2019-2020年高中物理第1章電磁感應第7節渦流選學練習教科版選修1.當線圈中的電流隨時間變化時,由于電磁感應在附近導體中產生像水中旋渦樣的感應電流,把這種感應電流叫渦流.2.高頻感應爐內裝入被冶煉的金屬時,讓高頻交流電通過線圈,被冶煉的金屬內部就產生很強的渦流,從而產生大量的熱使金屬熔化.3.電磁灶內的勵磁線圈通有交變電流時,形成交變磁場,使鐵磁性材料的鍋底產生渦流,進而鍋底發熱加熱食物.4.當導體在磁場中運動時,導體中會產生感應電流,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導體的運動,這種現象稱為電磁阻尼.5.下列做法中可能產生渦流的是(  )A.把金屬塊放在勻強磁場中B.讓金屬塊在勻強磁場中勻速運動C.讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D.把金屬塊放在變化的磁場中答案 D解析 渦流就是整個金屬塊中產生的感應電流,所以產生渦流的條件就是在金屬塊中產生感應電流的條件,即穿過金屬塊的磁通量發生變化.而A、B、C中磁通量不變化,所以A、B、C錯誤;把金屬塊放在變化的磁場中時,穿過金屬塊的磁通量發生了變化,有渦流產生,所以D項正確.6.磁電式儀表的線圈通常用鋁框當骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是(  )                   A.防止渦流而設計的B.利用渦流而設計的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅動的作用答案 BC解析 線圈通電后,在安培力作用下發生轉動,鋁框隨之轉動,并切割磁感線產生感應電流,就是渦流.渦流阻礙線圈的轉動,使線圈偏轉后較快停下來.所以,這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用.7.高頻感應爐是用來熔化金屬對其進行冶煉的,如圖1所示為冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖,爐內放入被冶煉的金屬,線圈通入高頻交變電流,這時被冶煉的金屬就能被熔化,這種冶煉方法速度快,溫度易控制,并能避免有害雜質混入被煉金屬中,因此適于冶煉特種金屬.該爐的加熱原理是(  )圖1A.利用線圈中電流產生的焦耳熱B.利用線圈中電流產生的磁場C.利用交變電流的交變磁場在爐內金屬中產生的渦流D.給線圈通電的同時,給爐內金屬也通了電答案 C【概念規律練】知識點一 渦流及其應用1.如圖2所示,在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水.給線圈通入電流,一段時間后,一個容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是(  )圖2A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋D.變化的電流、玻璃杯答案 C解析 通入恒定直流時,所產生的磁場不變,不會產生感應電流,通入變化的電流,所產生的磁場發生變化,在空間產生感生電場,鐵鍋是導體,感生電場在導體內產生渦流,電能轉化為內能,使水溫升高;渦流是由變化的磁場在導體內產生的,所以玻璃杯中的水不會升溫.點評 渦流是在導體內產生的,而且穿過回路的磁通量必須是變化的,此題能說明電磁爐的原理.2.機場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品,安檢門中接有線圈,線圈中通以交變電流,關于其工作原理,以下說法正確的是(  )A.人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化,在線圈中產生感應電流B.人體在線圈交變電流產生的磁場中運動,產生感應電動勢并在金屬物品中產生感應電流C.線圈產生的交變磁場會在金屬物品中產生交變的感應電流D.金屬物品中感應電流產生的交變磁場會在線圈中產生感應電流答案 CD解析 一般金屬物品不一定能被磁化,且地磁場很弱,即-省略部分-一般的爐子都高,熱效率高達90%,爐面無明火,無煙無廢氣,電磁火力強勁,安全可靠.因為電磁爐是以電磁感應產生電流,利用電流的熱效應產生熱量,所以不是所有的鍋或器具都適用.對于鍋的選擇,方法很簡單,只要鍋底能被磁鐵吸住的就能用.適合放在電磁爐上烹飪的器具有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋;不適用的有陶瓷鍋、圓底鐵鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等.(1)在電磁爐加熱食物的過程中涉及的物理原理有(回答三個即可):①________________________________________________________________________;②________________________________________________________________________;③________________________________________________________________________.(2)電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是__________;電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是________________.(3)在鍋和電磁爐中間放一紙板,則電磁爐還能起到加熱作用嗎?為什么?答案 (1)①電流的磁效應(或電生磁)?、陔姶鸥袘F象(或磁生電)?、垭娏鞯臒嵝?或焦耳定律)(2)不能產生電磁感應現象 電阻率小,電熱少,效率低(3)能起到加熱作用.由于線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底,在鍋底產生感應電流,利用電流的熱效應起到加熱作用.9.如圖12所示,在光滑水平桌面上放一條形磁鐵,分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它一個初速度,讓其向磁鐵滾去,觀察小球的運動情況.圖12答案 見解析解析 (1)鐵球將加速運動,其原因是鐵球被磁化后與磁鐵之間產生相互吸引的磁場力.(2)鋁球將減速運動,其原因是鋁球內產生了感應電流,感應電流的磁場阻礙相對運動.(3)木球將勻速運動,其原因是木球既不能被磁化,也不能產生感應電流,所以磁鐵對木球不產生力的作用.10.人造衛星繞地球運行時,軌道各處地磁場的強弱并不相同,因此,金屬外殼的人造地球衛星運行時,外殼中總有微弱的感應電流.分析這一現象中的能量轉化情形.它對衛星的運動可能產生怎樣的影響?答案 見解析解析 當穿過人造衛星的磁通量發生變化時,外殼中會有渦流產生,這一電能的產生是由機械能轉化來的.它會導致衛星機械能減少,會使軌道半徑減小,造成衛星離地高度下降.11.一金屬圓環用絕緣細繩懸掛,忽略空氣阻力,圓環可做等幅擺動,若在圓環正下方放置一條形磁鐵如圖13所示,圓環將如何運動.圖13答案 見解析解析 條形磁鐵置于圓環正下方,圓環運動時,穿過圓環的磁通量保持為零不變,所以環中無感應電流,圓環仍做等幅擺動.12.如圖14所示,一狹長的銅片能繞O點在紙面平面內擺動,有界的磁場其方向垂直紙面向里,銅片在擺動時受到較強的阻尼作用,很快就停止擺動.如果在銅片上開幾個長縫,銅片可以在磁場中擺動較多的次數后才停止擺動,這是為什么?圖14答案 見解析解析 沒有開長縫的銅片繞O點在紙面內擺動時,由于磁場有圓形邊界,通過銅片的磁通量會發生變化,在銅片內產生較大的渦流,渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動,因此銅片很快就停止擺動.如果在銅片上開有多條長縫時,就可以把渦流限制在縫與縫之間的銅片上,較大地削弱了渦流,阻力隨之減小,所以銅片就可以擺動較多的次數.
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