2020版高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1

2020版高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1

‎1.6　涡流现象与电磁灶 考点一　对涡流的理解与应用 ‎1.(多选)下列仪器是利用涡流工作的有(　　)‎ A.电磁灶 B.微波炉 C.金属探测器 D.真空冶炼炉 答案　ACD ‎2.电磁灶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，下列相关的说法中正确的是(　　)‎ A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁灶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灶来烹饪食物 D.电磁灶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，电磁灶不能使用直流电，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作锅体，故C错误；电磁灶产生变化的磁场，导致锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，D错误.‎ 6‎ ‎3.(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 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.‎ ‎4.如图1所示为高频电磁灶的工作示意图，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.电磁灶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.关于电磁灶，以下说法中正确的是(　　)‎ 图1‎ A.电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 B.电磁灶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.电磁灶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.电磁灶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 答案　B 解析　电磁灶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.‎ ‎5.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图2所示，抛物线的方程是y＝x2，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)，一个质量为m的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，重力加速度为g，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 (　　)‎ 6‎ 图2‎ A.mgb B.mv2‎ C.mg(b－a) D.mg(b－a)＋mv2‎ 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＝|ΔEp＋ΔEk|＝mg(b－a)＋mv2.‎ 考点二　对电磁驱动与电磁阻尼的理解与应用 ‎6. (多选)如图3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管上端距管口相同高度处无初速度释放，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3‎ A.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　AD ‎7.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图4所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(　　)‎ 6‎ 图4‎ 答案　A 解析　紫铜薄板上下及左右振动，都存在磁通量变化的为选项A所示方案.‎ ‎8.(多选)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.‎ ‎9.如图5所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是 (　　)‎ 图5‎ A.图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开 B.图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动 C.用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动 D.用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥 答案　D 解析　根据楞次定律，感应电流在回路中产生的磁通量总是阻碍原磁通量的变化，所以用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥；由于B环不是闭合回路，因此没有感应电流.‎ ‎10.如图6所示，闭合导线圆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 (　　)‎ 6‎ 图6‎ 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 答案　A 解析　磁铁开始转动时，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，圆环与磁铁同向转动，所以选项A正确.‎ ‎11.如图7所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕OO′轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触.当磁铁绕轴转动时，铜盘将(　　)‎ 图7‎ A.以相同的转速与磁铁同向转动 B.以较小的转速与磁铁同向转动 C.以相同的转速与磁铁反向转动 D.静止不动 答案　B ‎12.(多选)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8所示，在此过程中(　　)‎ 图8‎ 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 6‎ 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阻碍磁铁的运动.同理，磁铁穿出时该电流产生的磁场也阻碍磁铁的运动，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一直做加速运动，C项对.‎ 6‎