2018_2019学年高中物理课时分层作业6涡流(选学)教科版选修3_2

学案9涡流(选学)[学习目标定位] 1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用．1．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．2．根据楞次定律的扩展含义，感应电流所受安培力总是阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动．概括为“来拒去留”．一、涡流1．由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流．2．为了降低涡流的损耗，变压器和电动机中的铁芯都是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成的．二、高频感应炉与电磁灶1．高频感应炉：如图1所示，让高频交流电通过线圈，就可在被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．图1图22．电磁灶：如图2所示，当灶内的励磁线圈通有交变电流时，形成交变磁场，使铁磁材料制成的锅底产生涡流发热．三、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼.[问题设计]在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(图3)，锅内放少许水，给线圈通入交变电流一段时间．再用玻璃杯代替小铁锅，通电时间相同．图3请回答下列问题：(1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？(2)试着解释这种现象．答案(1)通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽略热传导)．(2)线圈接入交变电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅(导体)可以看做是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热使锅中的水热起来．而玻璃杯中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化．[要点提炼]1．产生：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路．2．利用：高频感应炉，电磁灶等利用了涡流的热效应；安检门、扫雷器等利用了涡流的磁效应．3．防止：为了减少涡流对电动机、变压器的损害，常用电阻率较大的硅钢做铁芯材料，而且用互相绝缘的薄硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢材料．二、高频感应炉与电磁灶[问题设计]请阅读教材“高频感应炉与电磁灶”的内容，回答下列问题：(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎么产生的？答案(1)高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属．冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中．(2)涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶内的励磁线圈，它与锅底不接触．电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高，是因为其表面与铁锅发生了热传递．三、电磁阻尼1．拨动灵敏电流计指针，拨动停止后观察现象．在两个接线柱上接上一根导线(短路线)，再次拨动指针，拨动停止后再次观察现象，比较两次观察的现象有何不同？答案第一次停止拨动后，可观察到指针要摆动多次，经过一定时间才能停止下来；第二次可发现指针摆幅迅速减小，比不连导线时摆动的时间短得多．2．两次观察到不同的现象，是什么原因造成的？答案这是由于与指针相连的线圈在磁场中摆动时产生了涡流，线圈受到的安培力总是阻碍线圈的转动，使指针摆幅迅速衰减，这样能起到阻尼保护的作用．[要点提炼]1．电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数．一、对涡流的理解例1下列关于涡流的说法中正确的是()A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流解析涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误．答案 A二、涡流热效应的应用例2电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点，下列关于电磁炉的说法正确的是()A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率D．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品解析电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制成，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确；电磁炉产生变化的电磁场，导致锅底出现涡流，从而产生热量，故D错误；故选A、C.三、对电磁阻尼的理解例3在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图4所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在向磁铁运动的过程中()图4A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲、乙做减速运动D．乙、丙做匀速运动解析甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动．答案 C针对训练位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图5所示，在此过程中()图5A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速答案BC解析磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该电流产生的磁场的作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时该电流产生的磁场的作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B项对．而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C项对．1．(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中答案 D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．2．(对涡流热效应的应用)熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一坩埚，埚内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，埚中金属就可以熔化，这是因为()A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热C．线圈中的高频交流电在坩埚中产生感应电流，通过坩埚电阻产生焦耳热D．线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热答案 D解析高频交流电通过线圈，从而产生变化的电磁场，使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故A、B、C错误，D正确．3．(电磁阻尼的理解与应用)如图6所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，条形磁铁落地用时t1，落地时速度为v1；开关S闭合时，条形磁铁落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是()图6A．t1＞t2，v1＞v2B．t1＝t2，v1＝v2C．t1＜t2，v1＜v2D．t1＜t2，v1＞v2答案 D解析开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故a＜g.所以t1＜t2，v1＞v2. 4．(对涡流的防止)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了()A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，而且是为了防止涡流而采取的措施．题组一涡流的理解与应用1．下列仪器是利用涡流工作的有()A．电磁炉B．微波炉C．金属探测器D．真空冶炼炉答案ACD2.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被治炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种金属．那么该炉的加热原理是()A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案 C3．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法正确的是()A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗答案 A解析锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制成锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，D错误．4．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是()A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应答案BD解析这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对．若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错．安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．5.如图2所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()A ．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B ．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C ．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D ．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 答案 AD解析 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故A 项对．工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故D 项对．6.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图3所示，抛物线的方程是y ＝x 2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y ＝b (b ＞a )处以初速度v 沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 ( )图3A ．mgbB.12m v 2 C ．mg (b －a )D ．mg (b －a )＋12m v 2答案 D解析 金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械能而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到的最高位置为y ＝a 时，金属块不再进出磁场，不再产生焦耳热．金属块的机械能不再损失，而在磁场中做往复运动．由于金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q ＝|ΔE p ＋ΔE k |＝mg (b －a )＋12m v 2.题组二 对电磁阻尼的理解与应用7．磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，这样做的目的是( ) A ．防止涡流而设计的 B ．利用涡流而设计的 C ．起电磁阻尼的作用D ．起电磁驱动的作用答案 BC解析 线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，也就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．8．如图4所示，A 、B 为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是()图4A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的答案AD9.如图5所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把金属球向上拉离平衡位置后释放，此后金属球的运动情况是(不计空气阻力)()图5A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定答案 B解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动．10．如图6所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是()图6A．2是磁铁，1中产生涡流B．1是磁铁，2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定下来答案AD解析当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之，不管1向哪个方向转动，2对1的效果总是起到阻尼作用，所以它能使指针很快地稳定下来．。

教科版高中物理选修3-2 全册同步课时作业含解析目录课时分层作业(一) 电磁感应的发现感应电流产生的条件 (1)课时分层作业(二) 法拉第电磁感应定律 (7)课时分层作业(三) 楞次定律 (14)课时分层作业(四) 电磁感应中的能量转化与守恒 (20)课时分层作业(五) 自感 (29)课时分层作业(六) 涡流（选学） (35)课时分层作业(七) 交变电流 (41)课时分层作业(八) 描述交变电流的物理量 (48)课时分层作业(九) 电容器在交流电路作用电感器在交流电路中的作用 . 55 课时分层作业(十) 变压器 (60)课时分层作业(十一) 电能的输送 (68)课时分层作业(十二) 传感器温度传感器和光传感器 (76)课时分层作业(十三) 生活中的传感器简单的光控和温控电路（选学） . 84课时分层作业(一) 电磁感应的发现感应电流产生的条件[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化D[本题以验证“由磁产生电”设想的实验为背景，主要考查电磁感应现象．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.]2．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( )A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．穿过线圈的磁通量为零，磁感应强度也一定为零C[磁通量的大小是由磁感应强度、线圈的面积以及二者的位置关系共同决定的，仅磁感应强度大或者线圈面积大，不能确定穿过线圈的磁通量就大，故A、B错误；当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，但是磁感应强度不为零，故C正确，D错误．] 3．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是( )A．任一闭合回路在磁场中运动，闭合回路中就一定会有感应电流B．任一闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，闭合回路中一定会有感应电流C．穿过任一闭合回路的磁通量为零的瞬间，闭合回路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁感线条数发生了变化，闭合回路中一定会有感应电流D[只要穿过闭合回路的磁通量发生变化就一定会产生感应电流，而磁通量是穿过某一面积磁感线的净条数，选项D正确；闭合回路在磁场中运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项A错误；闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项B 错误；磁通量为零的瞬间不能说明闭合回路中的磁通量没有发生变化，选项C错误．] 4．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )A BC DB[选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C 是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．]5．如图1­1­13所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r<R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )图1­1­13A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2B[由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确．]6．(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验，错将电流表、线圈A和B、滑动变阻器、蓄电池、开关用导线连接成如图1­1­14的实验电路，则下列说法中正确的是( )图1­1­14A．接通和断开开关时，电流表的指针都不发生偏转B．接通和断开开关时，电流表指针偏转方向一正一反C．开关接通，分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时，电流表指针偏转方向相同D．开关接通，分别向左和向右移动滑动变阻器滑片时，电流表指针都不发生偏转AD[蓄电池与A线圈组成的电路是恒定直流电路，A线圈中的磁场是恒定磁场，接通和断开开关时，B线圈组成的闭合回路无磁通量的变化，故电流表的指针不会发生偏转，选项A、D正确．]二、非选择题(14分)7．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图1­1­15所示．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯的线圈A④线圈B⑤开关⑥滑动变阻器图1­1­15(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。

姓名，年级：时间：7.涡流(选学)基础巩固1。

下列关于涡流的说法正确的是（）A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应D.在硅钢中不能产生涡流解析：涡流本质上是感应电流,是自身构成回路,在穿过导体的磁通量变化时产生的,所以A对，B错;涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应,C错；硅钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡流,D错.答案：A2。

（多选)关于涡流，下列说法正确的是（）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解析:用来冶炼金属的真空冶炼炉,炉外有线圈，线圈中通入高频交变电流，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;家用电磁炉锅体中的涡流是由交变电流产生的变化的磁场而引起的,不是由恒定的磁场引起的,故B错误；阻尼摆的铝片以一定速度掠过磁场时切割磁感线产生涡流，涡流在磁场中所受合力方向与摆动方向相反,从而阻碍其运动，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。

答案:ACD3。

（多选）如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。

若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有（)A.增加线圈的匝数B。

提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D。

取走线圈中的铁芯解析：根据题意，金属杯产生了涡流使水温度升高.要缩短加热时间，应使涡流增大。

根据法拉第电磁感应定律,增加线圈匝数、提高交变电流的频率，均可使涡流增大，选项A、B正确；换为瓷杯，不能产生涡流,选项C错误;取走铁芯,使涡流减小,选项D错误.答案：AB4.(多选）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,将焊缝处金属熔化。

学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中【解析】涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．【答案】 D2．下列应用中哪些与涡流无关()【导学号：46042066】A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．家用电度表(转盘式)D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流【解析】真空冶炼炉的炉外围通入反复变化的电流，则炉内的金属中会产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电度表(转盘式)的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，不同于涡流，故选D.【答案】 D3．(多选)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物的．下列相关的说法中正确的是()A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果【解析】电磁炉中通入的交流电产生变化的磁场，变化的磁场在锅体中产生涡流，磁场的频率越高，产生的涡流越大，产生的热功率越大，则C、D选项正确．【答案】CD4．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图1-7-6所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()【导学号：46042067】甲乙图1-7-6A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后【解析】甲不产生感应电流，乙产生感应电流，机械能不断转化为内能，故先停下来．故B正确．【答案】 B5．(多选)磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是()A．防止涡流而设计的B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用【解析】线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动而产生涡流，涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，所以这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C正确．【答案】BC6．(多选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是()【导学号：46042068】A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．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【解析】一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D正确．【答案】CD7．(多选)如图1-7-7所示，半圆形曲面处于磁场中，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则()图1-7-7A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h【解析】若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错，B对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的最高高度小于h，选项C错，D对．8．(多选)如图1-7-8所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的铝球以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则()图1-7-8A．铝球的滚动速度将越来越小B．铝球将保持匀速滚动C．铝球的运动将逐渐偏离中线D．铝球的运动速率会改变，但运动方向不会发生改变【解析】铝球中产生涡流，球的能量要损失．由于沿磁铁中线运动，因此感应电流所受安培力不会使球运动方向发生偏离，故A、D正确．【答案】AD[能力提升]9.如图1-7-9所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球()图1-7-9A．整个过程做匀速运动B．进入磁场过程中做减速运动，穿出过程中做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度【解析】小球的运动主要有两个阶段．一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直于磁场的平面上产生涡流，有电能产生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可得速度进一步减小，故D正确．10．某磁场的磁感线如图1-7-10所示，有铜盘自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，铜盘中的涡流方向是()【导学号：46042069】图1-7-10A．始终顺时针B．始终逆时针C．先逆时针再顺时针D．先顺时针再逆时针【解析】把铜盘从A至B的全过程分成两个阶段处理：第一阶段是铜盘从A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断增大，由楞次定律判断感应电流方向(自上向下看)是顺时针的；第二阶段是铜盘从具有最大磁通量位置O落到B位置，此过程中穿过铜盘磁通量的磁场方向向上且不断减小，且由楞次定律判得感应电流方向(自上向下看)是逆时针的．【答案】 D11.如图1-7-11所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()图1-7-11A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误．【答案】 C12．(多选)如图1-7-12所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()【导学号：46042070】图1-7-12A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯【解析】当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势．瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．【答案】AB13．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1-7-13所示，抛物线下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中虚线所示)，一个金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()图1-7-13A ．mgbB.12m v 2＋mgb C ．mg (b －a ) D.12m v 2＋mg (b －a )【解析】 金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为热能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场后，就做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即：Q ＝ΔE ＝12m v 2＋mg (b －a )，故D 正确．【答案】 D14．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图1-7-14所示)，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况.【导学号：46042071】图1-7-14【解析】 当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来．【答案】 见解析15．如图1-7-15所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通高频交流电的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊接时接口两端接触在一起，当A中通有交变电流时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化焊接起来．(1)试分析说明，焊接的快慢与交变电流的频率有什么关系？(2)试解释说明，为什么焊接过程中，接口a处被熔化而零件其他部分并不很热？图1-7-15【解析】(1)线圈A中交变电流的频率越高，B中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I也越大，所以电流的热功率P＝I2R也越大，焊接越快．(2)B中各处电流大小相等，但在接口a处因是点接触，故此处接触电阻很大，电流的热功率P＝I2R也很大，而其他部分电阻很小，电流的热功率也很小，所以接口处已被熔化，而零件的其他部分并不很热．【答案】见解析。

涡流、电磁阻尼和电磁驱动[全员参与·基础练]1．(多选)下列应用哪些与涡流有关( )A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．家用电表D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流【解析】真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，使炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电表(转盘式)的转盘中会有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，选项D错误．【答案】ABC2．下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中【解析】涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．【答案】 D3．(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A．防止涡流而设计的B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用【解析】线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随线圈转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后很快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．【答案】BC4．(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯的电阻，以减小发热量【解析】磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流也就越强．涡流能使导体发热．变压器的铁芯是相互绝缘的薄片叠加而成；从而增加铁芯的电阻率，以降低涡流强度，从而减少能量损耗，提高变压器的效率．【答案】BD5．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4­7­11所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是( )图4­7­11A．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【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．【答案】 B6．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【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．【答案】 C图4­7­127．如图4­7­12所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直、环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止【解析】条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持不变恒为零，无感应电流，保持静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果为使环2向右运动．【答案】 C图4­7­138．如图4­7­13所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( )A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动【解析】当条形磁铁的N极向纸内、S极向纸外转动时，通过闭合导线环的总的磁通量是向里增加的，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场应向外，故感应电流的方向沿逆时针方向；再根据电磁驱动的原理知，导线环应与条形磁铁同向转动，即上端向里、下端向外随磁铁转动．【答案】 A[超越自我·提升练]9．(多选)机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器，其探测金属物的原理简化为：探测器中有一个通有交变电流的线圈，当线圈周围有金属物时，金属物中会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使探测器报警．设线圈中交变电流的大小为I、频率为f，要提高探测器的灵敏度，可采取的措施有( )A．增大I B．减小fC．增大f D．同时减小I和f【解析】增大线圈中交变电流I的大小和频率f，可使金属物中产生的涡流增大，从而提高探测器的灵敏度，选项A、C正确．【答案】AC图4­7­1410．(2014·广东高考)如图4­7­14所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( ) A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P中下落得慢，用时长，到达底端速度小，C 项正确，A、B、D错误．【答案】 C图4­7­1511．(多选)(2014·株洲高二检测)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图4­7­15所示，在此过程中( ) A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速【解析】磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的拓展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项B是正确的．而对于小车上螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右一直做加速运动，C对．【答案】BC图4­7­1612．如图4­7­16所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻R相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面．一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计．下列说法正确的是( )A．金属棒回到出发点的速度v大于初速度v0B．通过R的最大电流上升过程小于下落过程C．电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程D．所用时间上升过程大于下落过程【解析】要注意该过程中的功能关系：重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程；安培力做功的过程是电能向机械能转化的过程；合外力(重力和安培力)做功的过程是动能变化的过程；电流做功的过程是电能向内能转化的过程．因为电阻R上产生热量，所以金属棒回到出发点的速度v小于初速度v0，选项A错误；通过R的最大电流上升过程大于下落过程，选项B错误；电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程，选项C正确；所用时间上升过程小于下落过程，选项D错误．【答案】 C。

课时跟踪检测（六） 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中解析：选 D 涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化。

而 A、B、C 中磁通量不变化，所以 A、B、C 错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以 D 正确。

2．[多选]变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了( )A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大涡流，减小铁芯的发热量D．减小涡流，减小铁芯的发热量解析：选 BD 涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的。

所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的就是减小涡流，从而减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率。

故 B、D 正确。

3．金属探测器已经广泛应用于安检场所，下列关于金属探测器的说法正确的是( )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的探测效果相同解析：选 C 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。

4.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )A．先向左，后向右B．先向左，后向右，再向左C．一直向右D．一直向左解析：选 D 当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，受到的静摩擦力的方向总是向左，选项 D 正确，A、B、 C 错误。

课时分层作业(六) 涡流（选学）[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列应用中哪些与涡流无关( )A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．家用电度表(转盘式)D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流D[真空冶炼炉的炉外围通入反复变化的电流，则炉内的金属中会产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电度表(转盘式)的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，不同于涡流，故选D.] 2．(多选)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物的．下列相关的说法中正确的是( )【导学号：24622045】A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果CD[电磁炉中通入的交流电产生变化的磁场，变化的磁场在锅体中产生涡流，磁场的频率越高，产生的涡流越大，产生的热功率越大，则C、D选项正确．]3．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图1­7­12所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )甲乙图1­7­12A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后B[甲不产生感应电流，乙产生感应电流，机械能不断转化为内能，故先停下来．故B 正确．]4．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1­7­13所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( )图1­7­13A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电C[高频感应炉的原理是：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C正确．]5. (多选)如图1­7­14所示，半圆形曲面处于磁场中，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则( )图1­7­14A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于hBD[若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错，B对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的最高高度小于h，选项C错，D对．] 6．(多选)如图1­7­15所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的铝球以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则( )图1­7­15A．铝球的滚动速度将越来越小B．铝球将保持匀速滚动C．铝球的运动将逐渐偏离中线D．铝球的运动速率会改变，但运动方向不会发生改变AD[铝球中产生涡流，球的能量要损失．由于沿磁铁中线运动，铝球左右两侧受力平衡，因此感应电流所受安培力不会使球运动方向发生偏离，故A、D正确．]二、非选择题(14分)7.弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图1­7­16所示)，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．图1­7­16【解析】当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，磁铁的机械能损失较快，因而会很快停下来．【答案】见解析[能力提升练](时间：25分钟分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1.如图1­7­17所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )图1­7­17A．整个过程做匀速运动B．进入磁场过程中做减速运动，穿出过程中做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度D[小球的运动主要有两个阶段．一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直于磁场的平面上产生涡流，有电能产生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能量的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可得速度进一步减小，故D正确．]2．(多选)如图1­7­18所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )【导学号：24622046】图1­7­18A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯AB[当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势．瓷杯不能产生涡流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．]3.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1­7­19所示，抛物线下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中虚线所示)，一个金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )【导学号：24622047】图1­7­19A ．mgbB.12mv 2＋mgb C ．mg (b －a ) D.12mv 2＋mg (b －a ) D [金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为热能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场后，就做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即：Q ＝ΔE ＝12mv 2＋mg (b －a )，故D 正确．]4．(多选)如图1­7­20所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO ′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )图1­7­20A ．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B ．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C ．线圈转动时将产生大小、方向周期性变化的电流D ．线圈转动时感应电流的方向始终是abcdaBC [当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生大小、方向周期性变化的电流，故C 项正确，D 项错误；由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．如果两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生．]5．(多选)如图1­7­21，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是 ( )图1­7­21A ．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B ．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C ．若所加磁场反向，圆盘将加速转动。

课时分层作业(六) 涡流现象与电磁灶[基础达标练](15分钟分值：48分)选择题(本题共8小题，每小题6分)1．(多选)如图1-6-8所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()【导学号：53932041】图1-6-8A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流AD[金属探测器利用电磁感应的原理，利用高频电流通过线圈，产生迅速变化的磁场．这个磁场能在金属物内部产生涡电流．涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声．故选A、D.]2．在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高很明显，而另一个容器中的水温升高不明显，则通入的电流与水温升高明显的是()【导学号：53932042】A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯C[通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流．通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，小铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高明显；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水温升高不明显．]3.如图1-6-9所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，现把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()图1-6-9A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定B[小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动，所以小球做阻尼振动，故B正确．]4．(多选)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的．而不是采用一整块硅钢，这是为了()A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁心中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁心中的电阻，以减小发热量BD[不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁心中的电阻，减小涡流；减少电能转化成铁心的内能，提高效率，是为了防止涡流而采取的措施，故选B、D.]5. (多选)如图1-6-10所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是()图1-6-10A．2是磁铁，在1中会产生涡流B．1是磁铁，在2中会产生涡流C．电磁阻尼器的作用是使指针能够转动D．电磁阻尼器的作用是使指针能很快地稳定AD[电磁阻尼在实际中有很多用处，电学仪表的指针能很快停下来就是利用了电磁阻尼，故题图中2是磁铁，线圈1在磁场中运动时，闭合线圈中形成电流，获得电磁阻尼力矩．]6.如图1-6-11所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直、环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()图1-6-11A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止C[条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．]7. (多选)如图1-6-12所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对两管的描述中可能正确的是()【导学号：53932043】图1-6-12A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的AD[磁性小球通过金属圆管的过程中，将圆管看成由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度．小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，仍做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短，故可能正确的是A、D.]8．图1-6-13中是涡流在生产、生活中的应用，下列描述中不正确的是()图1-6-13A．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．金属探测器的原理主要是利用涡流来探测金属D．变压器的铁心用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流B[家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的．故B错误．][能力提升练](25分钟分值：52分)一、选择题(本题共4小题，每小题7分)1．如图1-6-14所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是()【导学号：53932044】图1-6-14A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的B[电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误、B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误．]2. (多选)如图1-6-15所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则()图1-6-15A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C．线圈转动时将产生感应电流D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcdaBC[当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C对；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．若两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错，B对．] 3．(多选)如图1-6-16所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()图1-6-16A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大AD[交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，故A项对，B 项错；工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故C项错，D项对．]4. (多选)1824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1-6-17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()图1-6-17A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．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D．圆盘中的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AB[当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确；如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；电流是由于圆盘切割磁感线而产生的，不是因为自由电子随盘移动产生的，选项D错误．]二、非选择题(本题共2小题，共24分)5．(12分)把一个用丝线悬挂的铜球放在通电螺线管上方，如图1-6-18所示，在下列三种情况下，悬挂铜球的丝线所受的拉力怎样变化：【导学号：53932045】图1-6-18(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力________(填“变大”不变”或“变小”)；(2)当滑动变阻器的滑片向左移动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)；(3)当滑动变阻器的滑片不动时，拉力________(填“变大”“不变”或“变小”)．【解析】(1)铜球可看成由许多水平铜片叠加而成，每一铜片又可看成由许多同心圆环叠加而成．当滑动变阻器的滑片向右移动时，螺线管中的电流增大，穿过铜球的磁通量增大，铜球中产生感应电流(涡流)，感应电流的磁场阻碍其磁通量增大，故有远离螺线管运动的趋势，因此丝线的拉力变小．(2)同理可分析，当滑片向左移动时，螺线管中的电流减小，使铜球中产生涡流，阻碍磁通量的减小，因此铜球有靠近螺线管运动的趋势，使丝线的拉力变大．(3)滑片不动，铜球中不产生涡流，因此丝线拉力不变．【答案】(1)变小(2)变大(3)不变6．(12分)如图1-6-19所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当交变电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物．电磁炉的特点：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火、无烟、无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．图1-6-19(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：①___________________________________________________________②__________________________________________________________③____________________________________________________________(2)电磁炉所用的锅不能是陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是__________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是________________．(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？【解析】(1)因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以包含了电流的热效应、电磁感应现象；对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用，其中包含了电流的磁效应．(2)陶瓷锅、耐热玻璃锅不能产生电磁感应现象，在锅内也就不能产生电流；铝锅、铜锅导磁性太差，效率低．(3)能起到加热作用，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．【答案】(1)①电流的磁效应(或电生磁)②电磁感应现象(或磁生电)③电流的热效应(或焦耳定律)(2)不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低(3)见解析美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

课时分层作业(六)(时间：40分钟 分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)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，将焊缝熔化焊接，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ABC [增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大，由E ＝n ΔΦΔt知，感应电动势和涡流均增大，焊接处的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、功率分配就越大，产生的热量就会越大，故A 、B 、C 正确，D 错误．]2．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )A ．这个安检门也能检查出毒品携带者B ．这个安检门只能检查出金属物品携带者C ．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D ．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应BD [这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A 错误，B 正确；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C 错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D 正确．]3．弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现( )A ．S 闭合时振幅逐渐减小，S 断开时振幅不变B ．S 闭合时振幅逐渐增大，S 断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化A [S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，A正确．] 4．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是( )A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动C [铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．]5．(多选)如图所示，一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度开始滑行时( )A．若整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热ACD [整个线圈在磁场内时，无感应电流，故不受安培力，线圈做匀速运动，A正确；线圈滑出磁场过程中，产生感应电流，受到阻碍它运动的安培力，故线圈做减速运动，机械能转化为内能，B错误，C、D正确．]6．(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是( )A ．若保持开关闭合，则铝环不断升高B ．若保持开关闭合，则铝环停留在某一高度C ．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D ．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变CD [铝环跳起是开关S 闭合时，铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的．]二、非选择题(14分)7．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A .在弧形轨道上高为h 的地方，无初速度释放一磁铁B (可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A 的中心轴运动，设A 、B 的质量分别为M 、m ，若最终A 、B 速度分别为v A 、v B .(1)螺线管A 将向哪个方向运动？(2)求全过程中整个电路所消耗的电能．[解析] (1)磁铁B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺线管中的电能，故mgh ＝12Mv 2A ＋12mv 2B ＋E 电 即E 电＝mgh －12Mv 2A －12mv 2B . [答案] (1)向右运动 (2)mgh －12Mv 2A －12mv 2B [能力提升练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)如图所示，在水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右侧的P 点无初速度滑下，下列判断正确的是( )A ．圆环中将有感应电流产生B ．圆环能滑到轨道左侧与P 点等高处C ．圆环最终停到轨道最低点。

课时分层作业(六)(时间：40分钟分值：100分)[根底达标练]选择题(此题共8小题，每一小题6分)1．如下关于涡流的说法中正确的答案是( )A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流A[涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A正确，B错误；涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，C错误；硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，D错误．]2．(多项选择)如下磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是( )ABCDBCD[只有变化的磁场才会使圆盘产生涡流．应当选B、C、D.]3．安检门是一个用于安全检查的“门〞，“门框〞内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门〞内产生交变磁场，金属物品通过“门〞时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．关于这个安检门的以下说法不正确的答案是 ( ) A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框〞的线圈中通上恒定电流，如此不能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应A[这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查金属物品携带者，A错误，B正确；假设“门框〞的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C正确；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．]4．如下列图，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，如此从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，金属球( )A．整个过程匀速运动B．进入磁场过程中金属球做减速运动，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度D[在进入磁场和穿出磁场两个过程中，金属球均由于涡流而受到阻力作用，由能量守恒知，穿出时的速度一定小于初速度，故D正确．]5．(多项选择)在大型用电系统中，都配有变压器，通过互感可以把交变电流进展升压和降压．如下列图，变压器的线圈中都有铁芯，铁芯往往都是用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样做的目的是( )A．硅钢电阻率大，用薄硅钢片叠压成铁芯，使铁芯电阻增大，减少变压器工作时产生的热量B．硅钢电阻率小，用薄硅钢片叠压成铁芯，使铁芯电阻减小，减少变压器工作时产生的热量C．增大涡流发热，提高变压器的效率D．减少涡流发热，提高变压器的效率AD[硅钢材料的电阻率大，且采用薄硅钢片，增大了铁芯中的电阻，阻断了涡流回路，变压器工作时产生的涡流的发热量大大减少，减少了电能损失，提高了变压器的效率，所以A、D正确．]6.(多项选择)如下列图，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．假设要缩短上述加热时间，如下措施可行的有( )A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯AB[利用法拉第电磁感应定律和涡电流解题．当接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势．瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．]7.(多项选择)如下列图为某型号手持式封口机的照片，其机箱可提供高频交流电．使用时，只要将待封口的塑料罐拧上盖子，然后置于封口加热头的下方，按下电源开关1～2 s，盖子内层的铝箔瞬间产生高热，然后融合在瓶口上，达到封口的效果．如下有关说法合理的是( ) A．其封口加热头内部一定有电热丝B．其封口加热头内部一定有高频线圈C．该机的主要工作原理是电磁感应D．铝箔产生高热的原因是热辐射[答案]BC8.如下列图，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，假设条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中圆环将( )A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动A[磁铁转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流．磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A正确．][能力提升练]一、选择题(此题共6小题，每一小题6分)1．甲、乙两个完全一样的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以一样的初始角速度开始转动后，由于阻力，经一样的时间后便停止；假设将环置于磁感应强度为B且大小一样的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如下列图，当甲、乙两环同时以一样的角速度开始转动后，如此如下判断正确的答案是( )甲乙A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后B[甲不产生感应电流，乙产生感应电流，机械能不断转化为内能，故先停下来．]2.如下列图，将一根带有绝缘漆的金属导线按如下列图方式缠绕在一铁块上，线圈中通入变化的电流时，如下说法正确的答案是( )A．铁块中会产生感应电流B．铁块中不会产生感应电流C．铁块电阻很大，会产生很弱的感应电流D．铁块换为塑料块的话，一定会产生感应电流B[由于上下各一半的线圈中电流方向相反、磁场方向相反，合磁场为零，磁通量不变化，也就不会产生感应电流，B对，A、C、D错．]3.(多项选择)如下列图，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。

课时训练6 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.如图所示是高频焊接原理示意图。

线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少。

以下说法正确的是( )A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案:AD解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化得越快,感应电动势就越大,A正确;工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量多,D正确。

2.如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是( )A.2是磁铁,在1中产生涡流B.1是磁铁,在2中产生涡流C.该装置的作用使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定答案:AD解析:1在2中转动产生涡流,受到安培力作用阻碍指针的转动,故A、D正确。

3.(2012·海南高考)如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。

现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。

设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则( )A.T1>mg,T2>mgB.T1<mg,T2<mgC.T1>mg,T2<mgD.T1<mg,T2>mg答案:A解析:由楞次定律推论可知,圆环在磁铁上端和下端附近时,均受到磁铁向上的安培力作用,由牛顿第三定律可知,圆环对磁铁的作用力均向下,故T1>mg,T2>mg,A项正确。

4.机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品,安检门中接有线圈,线圈中通以交变电流,关于其工作原理,以下说法正确的是( )A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化,在线圈中产生感应电流B.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动,产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D.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答案:CD解析:一般金属物品不一定能被磁化,且地磁场很弱,即使金属被磁化磁性也很弱,作为导体的人体电阻很大,且一般不会与金属物品构成回路,故A、B错误;安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是:线圈中交变电流产生交变磁场,使金属物品中产生涡流,故C正确;该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流,而线圈中交变电流的变化可以被检测到,故D项正确。

课时分层作业(六)(时间：40分钟 分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)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，将焊缝熔化焊接，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ABC [增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大，由E ＝n ΔΦΔt知，感应电动势和涡流均增大，焊接处的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、功率分配就越大，产生的热量就会越大，故A 、B 、C 正确，D 错误．]2．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )A ．这个安检门也能检查出毒品携带者B ．这个安检门只能检查出金属物品携带者C ．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D ．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应BD [这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A 错误，B 正确；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C 错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D 正确．]3．弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现( )A ．S 闭合时振幅逐渐减小，S 断开时振幅不变B ．S 闭合时振幅逐渐增大，S 断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化A [S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，A正确．] 4．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是( )A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动C [铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．]5．(多选)如图所示，一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度开始滑行时( )A．若整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热ACD [整个线圈在磁场内时，无感应电流，故不受安培力，线圈做匀速运动，A正确；线圈滑出磁场过程中，产生感应电流，受到阻碍它运动的安培力，故线圈做减速运动，机械能转化为内能，B错误，C、D正确．]6．(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是( )A ．若保持开关闭合，则铝环不断升高B ．若保持开关闭合，则铝环停留在某一高度C ．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D ．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变CD [铝环跳起是开关S 闭合时，铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的．]二、非选择题(14分)7．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A .在弧形轨道上高为h 的地方，无初速度释放一磁铁B (可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A 的中心轴运动，设A 、B 的质量分别为M 、m ，若最终A 、B 速度分别为v A 、v B .(1)螺线管A 将向哪个方向运动？(2)求全过程中整个电路所消耗的电能．[解析] (1)磁铁B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺线管中的电能，故mgh ＝12Mv 2A ＋12mv 2B ＋E 电 即E 电＝mgh －12Mv 2A －12mv 2B . [答案] (1)向右运动 (2)mgh －12Mv 2A －12mv 2B [能力提升练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)如图所示，在水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右侧的P 点无初速度滑下，下列判断正确的是( )A ．圆环中将有感应电流产生B ．圆环能滑到轨道左侧与P 点等高处C ．圆环最终停到轨道最低点D．圆环将会在轨道上永远滑动下去AC [水平通电导线下方存在非匀强磁场，所以导体圆环在其中运动时，穿过圆环的磁通量不断变化，环中产生感应电流，A正确；由于涡流的存在，机械能不断损失最终转化为内能，所以圆环既到达不了左侧与P点等高处，也不会永远运动下去．最终要停在轨道的最低点，C 正确，B、D错误．]2．(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流AD [探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警．]3．(多选)1824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．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．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D．圆盘中的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AB [当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流，选项A正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用，导致磁针转动，选项B正确；由于圆盘中心正上方悬挂小磁针，在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变，选项C错误；圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场，由安培定则可判断出在中心方向竖直向下，其他位置关于中心对称，此磁场不会导致磁针转动，选项D错误．]4．(多选)地球是一个巨大的磁体，具有金属外壳的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，若不能忽略所经之处地磁场的强弱差别，则( )A．运行速率将越来越小B．运行周期将越来越小C．轨道半径将越来越小D．向心加速度将越来越小BC [卫星运动时，穿过卫星的磁通量发生变化，使卫星中产生感应电流，地磁场对卫星产生电磁阻尼作用，速率减小，而做向心运动，轨道半径越来越小，而轨道半径一旦减小，由G Mm r 2＝m v 2r 可知速率将增大；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 可得周期将减小；由a n ＝G M r 2，可得向心加速度将增大，B 、C 项正确．]5．如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术，其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中，闭合开关S 的瞬间，套环将立刻跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的是( )甲 乙A ．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象B ．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C ．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D ．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源B [涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了互感现象，选项A 错误；能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料，能使得在套环中形成感应电流，选项B 正确；以上两个案例中涡流探伤技术的线圈所连接的必须是交流电源，而跳环实验演示所连接电源是直流电源，选项C 、D 错误．]6．如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻R 相连，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面．一质量为m 的金属棒以初速度v 0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计．下列说法正确的是( )A ．金属棒回到出发点的速度v 大于初速度v 0B ．通过R 的最大电流上升过程小于下落过程C ．电阻R 上产生的热量上升过程大于下落过程D ．所用时间上升过程大于下落过程C [要注意该过程中的功能关系：因为电阻R 上产生热量，所以金属棒回到出发点的速度v 小于初速度v 0，选项A 错误；通过R 的最大电流上升过程大于下落过程，选项B 错误；电阻R 上产生的热量上升过程大于下落过程，选项C 正确；所用时间上升过程小于下落过程，选项D 错误．]。

第7节涡流1．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，把这种感应电流叫涡流．2．高频感应炉内装入被冶炼的金属时，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．3．电磁灶内的励磁线圈通有交变电流时，形成交变磁场，使铁磁性材料的锅底产生涡流，进而锅底发热加热食物．4．当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．5．下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中答案 D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D项正确．6．磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用答案BC解析线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．7．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( )图1A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案 C【概念规律练】知识点一涡流及其应用1．如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )图2A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯答案 C解析通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．点评涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必须是变化的，此题能说明电磁炉的原理．2．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是( )A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．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答案CD解析一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D项正确．点评金属探测利用了涡流的磁效应．知识点二电磁阻尼3．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图3所示，铜盘就能在较短时间内停止转动，分析这个现象产生的原因．图3答案见解析解析铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它的转动，故在较短的时间内铜盘停止转动．点评当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动，即安培力为电磁阻尼的阻力．4.如图4所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．图4答案见解析解析第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在金属薄片中会形成涡流，涡流使金属薄片受安培力的作用，阻碍其相对运动，所以会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到安培力的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．点评防止电磁阻尼的途径为阻止或减弱涡流的产生．【方法技巧练】涡流能量问题的处理技巧5．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如图5所示，如果在磁铁下端放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．图5答案见解析解析当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁向线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来．损失的机械能主要转化为电能再转化为内能．方法总结此题中涡流损耗了机械能．6．如图6所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )图6A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点答案 B解析在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，选项A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项D错误．方法总结当导体中的磁通量变化时，产生感应电流，损失机械能；当导体中的磁通量无变化时，不产生感应电流，不损失机械能．1．下列哪些仪器是利用涡流工作的( )A．电磁炉 B．微波炉C．金属探测器 D．真空冶炼炉答案ACD2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( ) A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施．3．下列关于涡流的说法中正确的是( )A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流答案 A解析涡流是感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的．4．如图7所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( )图7A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定答案 B解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动．5．如图8所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图8A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD解析这是涡流的典型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来．6．如图9所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )图9A．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解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左；当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．7．如图10所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )图10A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案AD解析交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故A项对．工件中各处电流相同，电阻大处产生热多，故D项对．8．我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同．有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅．下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉．图11如图11所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食．电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，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．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用．适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是__________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是________________．(3)在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案(1)①电流的磁效应(或电生磁) ②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律)(2)不能产生电磁感应现象电阻率小，电热少，效率低(3)能起到加热作用．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．9．如图12所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况．图12答案见解析解析(1)铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力．(2)铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动．(3)木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．10．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？答案见解析解析当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的．它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降．11．一金属圆环用绝缘细绳悬挂，忽略空气阻力，圆环可做等幅摆动，若在圆环正下方放置一条形磁铁如图13所示，圆环将如何运动．图13答案见解析解析条形磁铁置于圆环正下方，圆环运动时，穿过圆环的磁通量保持为零不变，所以环中无感应电流，圆环仍做等幅摆动．12．如图14所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图14答案见解析解析没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片就可以摆动较多的次数．。

课时分层作业(六)(时间：40分钟 分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)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，将焊缝熔化焊接，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ABC [增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大，由E ＝n ΔΦΔt知，感应电动势和涡流均增大，焊接处的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、功率分配就越大，产生的热量就会越大，故A 、B 、C 正确，D 错误．]2．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )A ．这个安检门也能检查出毒品携带者B ．这个安检门只能检查出金属物品携带者C ．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D ．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 BD [这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A 错误，B 正确；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C 错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．]3．弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现()A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化A[S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，A正确．]4．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是()A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动C[铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力；铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍其相对运动；木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．]5．(多选)如图所示，一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度开始滑行时()A．若整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热ACD[整个线圈在磁场内时，无感应电流，故不受安培力，线圈做匀速运动，A正确；线圈滑出磁场过程中，产生感应电流，受到阻碍它运动的安培力，故线圈做减速运动，机械能转化为内能，B错误，C、D正确．]6．(多选)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是()A．若保持开关闭合，则铝环不断升高B．若保持开关闭合，则铝环停留在某一高度C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变CD[铝环跳起是开关S闭合时，铝环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的．]二、非选择题(14分)7．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速度释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为v A、v B.(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)求全过程中整个电路所消耗的电能．[解析](1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能，故mgh＝12M v2A＋12m v2B＋E电即E电＝mgh－12M v2A－12m v2B.[答案](1)向右运动(2)mgh－12M v2A－12m v2B[能力提升练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)如图所示，在水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右侧的P点无初速度滑下，下列判断正确的是()A．圆环中将有感应电流产生B．圆环能滑到轨道左侧与P点等高处C．圆环最终停到轨道最低点D．圆环将会在轨道上永远滑动下去AC[水平通电导线下方存在非匀强磁场，所以导体圆环在其中运动时，穿过圆环的磁通量不断变化，环中产生感应电流，A正确；由于涡流的存在，机械能不断损失最终转化为内能，所以圆环既到达不了左侧与P点等高处，也不会永远运动下去．最终要停在轨道的最低点，C正确，B、D错误．] 2．(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流AD[探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警．]3．(多选)1824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 ．圆盘上产生了感应电动势B ．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C ．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D ．圆盘中的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AB [当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流，选项A 正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用，导致磁针转动，选项B 正确；由于圆盘中心正上方悬挂小磁针，在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变，选项C 错误；圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场，由安培定则可判断出在中心方向竖直向下，其他位置关于中心对称，此磁场不会导致磁针转动，选项D 错误．]4．(多选)地球是一个巨大的磁体，具有金属外壳的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，若不能忽略所经之处地磁场的强弱差别，则( )A ．运行速率将越来越小B ．运行周期将越来越小C ．轨道半径将越来越小D ．向心加速度将越来越小BC [卫星运动时，穿过卫星的磁通量发生变化，使卫星中产生感应电流，地磁场对卫星产生电磁阻尼作用，速率减小，而做向心运动，轨道半径越来越小，而轨道半径一旦减小，由G Mm r 2＝m v 2r 可知速率将增大；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 可得周期将减小；由a n ＝G M r 2，可得向心加速度将增大，B 、C 项正确．] 5．如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术，其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的是()甲乙A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源B[涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了互感现象，选项A错误；能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料，能使得在套环中形成感应电流，选项B正确；以上两个案例中涡流探伤技术的线圈所连接的必须是交流电源，而跳环实验演示所连接电源是直流电源，选项C、D错误．] 6．如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻R相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面．一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计．下列说法正确的是()A．金属棒回到出发点的速度v大于初速度v0B．通过R的最大电流上升过程小于下落过程C．电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程D．所用时间上升过程大于下落过程C[要注意该过程中的功能关系：因为电阻R上产生热量，所以金属棒回到出发点的速度v小于初速度v0，选项A错误；通过R的最大电流上升过程大于下落过程，选项B错误；电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程，选项C正确；所用时间上升过程小于下落过程，选项D错误．]二、非选择题(14分)7．如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属环，以速度v＝10 m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32 J的热量，求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度．[解析](1)设刚好有一半进入磁场时，圆环的速度为v′，由能量守恒得12m v 2＝Q＋12m v′2此时圆环切割磁感线的有效长度为2r，圆环的感应电动势E＝B·2r·v′而圆环此时的瞬时功率P＝E2R＝(B· 2r·v′)2R联立以上各式代入数据可得v′＝6 m/s，P＝0.36 W.(2)此时圆环在水平方向受向左的安培力F＝ILB，圆环的加速度为a＝ILBm＝B2(2r)2v′mR＝6×10－2 m/s2，方向向左．[答案](1)0.36 W(2)6×10－2 m/s2方向向左。