1.7 渦流現象及其應用 每課一練（粵教版選修3-2）
1．(雙選)下列哪些儀器是利用渦流工作的(　　)
A．電磁爐 B．微波爐
C．金屬探測器 D．電飯煲
答案　AC
2．(雙選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是為了(　　)
A．增大渦流，提高變壓器的效率
B．減小渦流，提高變壓器的效率
C．增大鐵芯中的電阻，以產生更多的熱量
D．增大鐵芯中的電阻，以減小發(fā)熱量
答案　BD
解析　不使用整塊硅鋼而是采用很薄的硅鋼片，這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻，來減少電能轉化成鐵芯的內能，提高效率，是防止渦流而采取的措施．
3．下列關于渦流的說法中正確的是(　　)
A．渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的
B．渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流
C．渦流有熱效應，但沒有磁效應
D．在硅鋼中不能產生渦流
答案　A
解析　渦流就是一種感應電流，同樣是由于磁通量的變化產生的．
4．如圖8所示，金屬球(銅球)下端有通電的線圈，今把小球拉離平衡位置后釋放，此后關于小球的運動情況是(不計空氣阻力)(　　)
圖8
A．做等幅振動 B．做阻尼振動
C．振幅不斷增大 D．無法判定
答案　B
解析　金屬球在通電線圈產生的磁場中運動，金屬球中產生渦流，故金屬球要受到安培力作用，阻礙它的相對運動，做阻尼振動．
5．(雙選)如圖9所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是(　　)
圖9
A．2是磁鐵，在1中產生渦流
B．1是磁鐵，在2中產生渦流
C．該裝置的作用是使指針能夠轉動
D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定
答案　AD
解析　這是渦流的典型應用之一．當指針擺動時，1隨之轉動，2是磁鐵，那么在1中產生渦流，2對1的安培力將阻礙1的轉動．總之不管1向哪個方向轉動，2對1的效果總起到阻尼作用．所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來．
6．如圖10所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個磁極之間的距離相等，當兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時，線圈仍靜止不動，那么線圈受到木板的摩擦力方向是(　　)
圖10
A．先向左，后向右
B．先向左，后向右，再向左
C．一直向右
D．一直向左
答案　D
解析　根據楞次定律的“阻礙變化”知“來拒去留”，當兩磁鐵靠近線圈時，線圈要阻礙其靠近，線圈有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力向左；當磁鐵遠離時，線圈要阻礙其遠離，仍有向右移動的趨勢，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故選項D正確．
7．(雙選)如圖11所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產生感應電流，感應電流通過焊縫處產生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是(　　)
圖11
A．交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快
B．交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快
C．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小
D．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大
答案　AD
解析　交流電頻率越高，則產生的感應電流越強，升溫越快，故A項對．工件中各處電流相同，電阻大處產生熱多，故D項對．
8．我們用作煮食的爐子有各種各樣的款式，它們的工作原理各不相同．有以天然氣、液化石油氣等作燃料的，例如天然氣爐；還有以直接用電熱方式加熱的，例如電飯鍋，下面介紹的是以電磁感應原理生熱的電磁爐．
圖12
如圖12所示是描述電磁爐工作原理的示意圖．爐子的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產生磁場，這個磁場的大小和方向是不斷變化的，這個變化的磁場又會引起放在電磁爐上面的鐵質(或鋼質)鍋底內產生感應電流，由于鍋底有電阻，所以感應電流又會在鍋底產生熱效應，這些熱能便起到加熱物體的作用從而煮食．
電磁爐的特點是：電磁爐的效率比一般的爐子都高，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�現象(或磁生電)　③電流的熱效應(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13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13
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(wèi)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(wèi)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(wèi)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(wèi)星的磁通量發(fā)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(wèi)星機械能減少，會使軌道半徑減小，造成衛(wèi)星離地高度下降．
11．一金屬圓環(huán)用絕緣細繩懸掛，忽略空氣阻力，圓環(huán)可做等幅擺動，若在圓環(huán)正下方放置一條形磁鐵如圖14所示，圓環(huán)將如何運動．
圖14
答案　見解析
解析　條形磁鐵置于圓環(huán)正下方，圓環(huán)運動時，穿過圓環(huán)的磁通量保持為零不變，所以環(huán)中無感應電流，圓環(huán)仍做等幅擺動．
12．如圖15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15
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(fā)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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