高中物理 专题4_7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时同步试题 新人教版选修3-2

第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源 A直流低压 B直流高压 C低频交流电 D高频交流电 【答案】D 【解析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多，故D正确，ABC错误。 2下列实例中属于利用涡流的是 A电磁阻尼装置 B变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成 C金属工件的高频焊接 D在日光灯电路中镇流器的线圈中加入铁芯 【答案】AC 【解析】块状金属在磁场中运动，金属块内形成涡流，涡流又形成磁场，反过来与外部磁场相互作用，从而阻碍了金属块的运动，故A正确；不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，B错误；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，即利用涡流工作，C正确；线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流无关，D错误。 3实验高中南、北校区之间要辅设一条输电线路，该线路要横穿两校区之间的公路，为了保护线路不至被压坏，必须在地下预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过。校方将该要求在学校的物理探究小组中公布并征求电线穿管的方案。经过遴选，目前有如图所示的两种方案进入最后的讨论阶段：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过。如果输电导线输送的电流很强大，那么，下列讨论的结果正确的是 A若输送的电流是恒定电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 B若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的 C若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 D无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的 【答案】B 【解析】当通恒定电流时，钢管对导线没有阻碍作用；当通入交流电时，若分开套，则由于磁场的变化，导致钢管中产生涡旋电流，便能源损耗。若甲图通交流电，由于正弦变化的电场产生余弦变化的磁场，而余弦变化的磁场又产生正弦变化的电场，则每根钢管中都产生涡旋电流；导致能源损耗较大。若乙图通交流电，由于两根导线一根是火线，一根是零线，它们的电流方向是相反的。故相互吸引。但工程上可以将其在一根管内做好绝缘隔离。问题在于由交流电产生的涡旋电流：由于两根导线方向相反，所以如果它们相互足够靠近，则它们在周围的每一点上产生大小几乎相等，方向相反的感应电流。这样能使涡旋电流强度减弱到很小。若甲乙两图通恒定电流，则都产生恒定的磁场，恒定的磁场不产生电场。因此不产生涡流。没有能量损耗。因此B正确，ACD错误。 【名师点睛】此题类似于课本中提到的“双线并绕”，考查恒定电流与交流电的区别与联系，掌握由磁场的变化，导致涡旋电流的产生，从而对电能输送的影响。 4金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是 A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 B金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同 【答案】C 【解析】金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确；探测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得出探测效果，故D错误。 5高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用 A增大交变电流的电压 B增大交变电流的频率 C增大焊接缝的接触电阻 D减小焊接缝的接触电阻 【答案】ABC 【解析】当增大交变电流的电压，则线圈中交流电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，故A正确；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，焊缝处的温度升高的越快，故B正确；增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的很高，故C正确，D错误。 【名师点睛】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电流变化的频率与焊缝处的温度升高的关系焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高。 6涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是 A涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D待测工件可以是塑料或橡胶制品 【答案】ABC 【解析】根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确。感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误。 【名师点睛】该题涉及比较新颖的场景，但是所用知识为基本的楞次定律，关键是知道楞次定律：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。且感应电流的频率与原电流的频率是相同的；电磁感应只能发生在金属物体上；此题重点考察知识迁移能力。 7电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“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当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热性能较差 D在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 【答案】B 【解析】电磁炉就是采用涡流感应加热原理；其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的，故A错误，B正确；电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生感应电流，C错误；由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用，D错误。 8关于涡流，下列说法中正确是 冶炼炉 电磁炉 阻尼摆 硅钢片 硅钢片 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 【答案】ACD 【解析】用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，所以A正确；家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的磁场，故B错误；阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故C正确；用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了减小涡流，减小能量损失，所以D正确。 9低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度。如图，在线圈L1中通以低频交流电，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间。当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流。由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同，则 A金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流 B金属板越厚，涡流越弱 CL2中产生的是直流电 DL2中产生的是与L1中同频率的交流电 【答案】AD 【解析】当L1中通过有交流电时，根据右手螺旋定则可知，穿过金属板的磁场发生变化，从而出