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渦流現(xiàn)象與電磁灶 課時演練促提升 A組 1. (多選)如圖所示,A、B為大小形狀均相同且內(nèi)壁光滑、使用不同材料做成的圓管,豎直固定在相同的高度,兩個相同的磁性小球,同時從A、B管上端的管口無初速釋放,穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面。下面關于兩管的描述中可能正確的是(　　) A.A管是用塑料制成的,B管是用銅制成的 B.A管是用鋁制成的,B管是用膠木制成的 C.A管是用膠木制成的,B管是用塑料制成的 D.A管是用膠木制成的,B管是用鋁制成的 解析:穿過B管的小球后落地,說明在通過圓筒時受到了阻礙,由于圓筒光滑,該阻礙只有感應電流磁場與引起感應電流的磁場間的阻礙,即B圓管中產(chǎn)生了感應電流,為金屬管;穿過A管的小球沒有受到阻礙,A管為非金屬管。選項A、D正確。 答案:AD 2.(多選)變壓器的鐵心是利用薄硅鋼片疊壓而成的,而不是采用一整塊硅鋼,這是因為(　　) 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.增大鐵心中的電阻,以產(chǎn)生更多的熱量 D.增大鐵心中的電阻,以減少產(chǎn)生的熱量 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心中的電阻,阻斷渦流回路,來減少電能轉(zhuǎn)化成鐵心的內(nèi)能,提高效率,這是防止渦流而采取的措施。本題正確選項是B、D。 答案:BD 3. 如圖所示,非磁性彈簧上端固定,下端系一銅球,整個裝置在磁鐵磁極的正上方,當啟動振動系統(tǒng)做上下振動時,不計空氣阻力。關于銅球的運動,以下說法中正確的是(　　) A.銅球做等幅振動,系統(tǒng)機械能守恒 B.銅球做等幅振動,系統(tǒng)機械能不守恒 C.銅球做減幅振動,系統(tǒng)機械能守恒 D.銅球做減幅振動,系統(tǒng)機械能不守恒 解析:銅球振動過程中,球內(nèi)會有渦流產(chǎn)生,渦流會在銅球內(nèi)產(chǎn)生電熱,消耗機械能,因此說,系統(tǒng)機械能不守恒,銅球做減幅振動。 答案:D 4.(多選)異步電動機模型如圖所示,蹄形輕磁鐵和矩形線框abcd均可繞豎直軸轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)使線框沿逆時針方向保持勻速轉(zhuǎn)動(從上往下看),則磁鐵的運動情況是(　　) A.磁鐵沿逆時針方向(從上往下看)轉(zhuǎn)動 B.磁鐵沿順時針方向(從上往下看)轉(zhuǎn)動 C.磁鐵由靜止開始一直加速轉(zhuǎn)動 D.磁鐵先由靜止開始加速轉(zhuǎn)動,后勻速轉(zhuǎn)動 解析:剛開始,由于磁鐵靜止,線框勻速轉(zhuǎn)動,它們之間存在相對運動,因而在線框中產(chǎn)生感應電流。根據(jù)楞次定律可知,當線框中產(chǎn)生感應電流時,它阻礙磁鐵與線框間的相對運動,因而磁鐵與線框同方向轉(zhuǎn)動,而且磁鐵逐漸加速轉(zhuǎn)動,只要磁鐵的轉(zhuǎn)速比線框的轉(zhuǎn)速小,上述電磁感應現(xiàn)象一直存在,直到磁鐵轉(zhuǎn)速加大到與線框轉(zhuǎn)速相等時,它們處于相對靜止,此時線框中無電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生,線框和磁鐵一起勻速轉(zhuǎn)動。 答案:AD 5.以下關于渦流的說法中,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(chǎn)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(chǎn)生渦流 解析:根據(jù)渦流的產(chǎn)生原因(變化的磁場中的金屬塊、電流變化的線圈附近的導體中都產(chǎn)生渦流)知:渦流就是平時常見的感應電流,是因為穿過導體的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的,符合感應電流產(chǎn)生的原因,所以選項A正確、選項B錯誤;渦流和其他電流一樣,也有熱效應和磁效應,選項C錯誤;硅鋼的電阻率大,產(chǎn)生的感應電流——渦流較小,不是不能產(chǎn)生渦流,選項D錯誤。 答案:A 6.(多選) 高頻焊接原理示意圖如圖所示,線圈通以高頻交變電流,金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱,將焊縫熔化焊接,要使焊接處產(chǎn)生的熱量較多可采用(　　) A.增大交變電流的電壓 B.增大交變電流的頻率 C.增大焊接縫的接觸電阻 D.減小焊接縫的接觸電阻 解析:交變電流頻率越高、電壓越大,產(chǎn)生的磁場變化越快。在工作中引起的感應電動勢越大,感應電流就越大,產(chǎn)生的熱量越多,選項A、B正確,焊接縫接觸電阻越大,電壓越大,在此處產(chǎn)生的熱量越多,越容易熔化焊接。 答案:ABC 7. 有一個銅盤,輕輕撥動它,能長時間地繞軸自由轉(zhuǎn)動。如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸,如圖所示,銅盤就能在較短的時間內(nèi)停止。分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。 答案:磁鐵放入后,銅盤內(nèi)從中心到邊緣輻向分布的導體會切割磁感線,導體內(nèi)自成回路,產(chǎn)生渦流,渦流消耗機械能,所以很快就會停止轉(zhuǎn)動。 8.一金屬細圓環(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圓環(huán)將如何運動? 解析:條形磁鐵置于細圓環(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,細圓環(huán)的橫截面積不計,所以環(huán)中無感應電流,圓環(huán)仍做等幅擺動。 答案:見解析。 B組 1.(多選)麥克風是常用的一種電子設備,它的內(nèi)部就是一個小型傳感器,把聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號。它的種類比較多,其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈,該線圈處在柱形永磁體的輻射狀磁場中,當聲音使膜片振動時,就能將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號,下列說法正確的是(　　) A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的 B.該傳感器是根據(jù)電磁感應現(xiàn)象工作的 C.膜片振動時,線圈內(nèi)不會產(chǎn)生感應電流 D.膜片振動時,線圈內(nèi)會產(chǎn)生感應電流 解析:當聲音使膜片振動時,膜片后的金屬線圈隨之振動,線圈就會切割永磁體磁場的磁感線,產(chǎn)生感應電流,聲音的強弱不同,產(chǎn)生的感應電流的強弱也就不同,從而將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號,這就是電磁感應現(xiàn)象。所以選項B、D正確。 答案:BD 2.(多選)(2014河南信陽檢測)如圖所示,a是一正方形小金屬片,用一根絕緣細桿將其掛在固定點O,使其繞O點來回擺動,穿過水平方向的勻強磁場區(qū)域。已知磁感線方向跟線框平面垂直,若懸點摩擦和空氣阻力均不計,則(　　) A.金屬片進入或離開磁場區(qū)域時,都產(chǎn)生感應電流,而且電流方向相反 B.金屬片進入磁場區(qū)域后越靠近OO時速度越大,因而產(chǎn)生的感應電流也越大 C.金屬片開始擺動后,擺角會越來越小,擺角小到某一值后將不再減小 D.金屬片在擺動過程中,機械能會完全轉(zhuǎn)化為金屬片的電能 解析:金屬片進出磁場區(qū)域時,由楞次定律知,產(chǎn)生的渦流為逆時針方向,金屬片從磁場中出來時產(chǎn)生順時針方向的渦流。金屬片完全進入磁場中后磁通量不再變化,故無渦流產(chǎn)生。故選項A正確,選項B錯誤。金屬片進出磁場的過程,機械能轉(zhuǎn)化成電能再轉(zhuǎn)化為熱能,故擺動幅度逐漸減小。當金屬片全部在磁場區(qū)域內(nèi)部擺動時,沒有感應電流產(chǎn)生,故機械能守恒,振幅不變。 答案:AC 3.(2014山東泰安檢測)渦電流會使金屬發(fā)熱,人們利用這個原理制成了電磁灶。關于電磁灶,下列說法正確的是 (　　) A.電磁灶都是用高頻交變電流工作的 B.高頻電磁灶有加熱線圈,可以通過熱傳導將熱能傳導給鍋體及鍋內(nèi)食物 C.電磁灶和微波爐是一個道理,工作原理是一樣的 D.無論哪種電磁灶,都是利用渦流原理工作的 解析:電磁灶都是用家用交變電流工作的,工頻電磁灶就是直接用50Hz的電流工作,而不是用高頻交變電流工作的,故選項A錯誤。高頻電磁灶由加熱線圈、灶面板、控制保護電路組成。通過電子開關,可以使加熱線圈中產(chǎn)生高頻率振蕩電流,從而再使鍋體內(nèi)產(chǎn)生渦電流,用以加熱食物。而不是直接用加熱線圈去加熱鍋體內(nèi)食物,故選項B錯誤。電磁灶是利用電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生渦流,而微波爐是利用電磁場產(chǎn)生電磁波,故選項C錯誤。電磁灶都是利用電磁感應產(chǎn)生的渦電流的熱效應工作的,故選項D正確。 答案:D 4.(2014陜西咸陽檢測)如圖所示,蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO軸轉(zhuǎn)動,線圈的運動情況是(　　) A.俯視,線圈順時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.俯視,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速 D.線圈靜止不動 解析:當磁鐵轉(zhuǎn)動時,由楞次定律知,線圈中有感應電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的增加,即感應電流的方向必定是使其受到的力矩的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,以阻礙磁通量的增加,因而線圈跟著轉(zhuǎn)起來,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速。 答案:C 5.(多選)(2014山東肥城檢測)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(qū)動的作用 解析:線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動,鋁框隨之轉(zhuǎn)動,并切割磁感線產(chǎn)生感應電流,就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,使線圈偏轉(zhuǎn)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。 答案:BC 6.(2014山東泰安檢測)如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連,水平軌道上方有一足夠長的金屬桿,桿上掛有一光滑螺線管A。在弧形軌道上高為h的地方,無初速釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點),B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動,設A、B的質(zhì)量分別為M、m,若最終A、B速度分別為vA、vB。求: (1)螺線管A將向哪個方向運動? (2)全過程中整個電路所消耗的電能。 解析:(1)磁鐵B向右運動時,螺線管中產(chǎn)生感應電流,感應電流產(chǎn)生電磁驅(qū)動作用,使得螺線管A向右運動。 (2)全過程中,磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為A、B的動能和螺線管中的電能,所以有 mgh=12MvA2+12mvB2+E電。 即E電=mgh-12MvA2-12mvB2。 答案:(1)向右　(2)mgh-12MvA2-12mvB2