2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊(cè)（粵教版）第2章 電磁感應(yīng) 分層作業(yè)12 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用

分層作業(yè)12渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.下列做法可能產(chǎn)生渦流的是()A.把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D.把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中2.(多選)如圖所示,變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的,而不是采用一整塊硅鋼,這是因?yàn)?)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.增大鐵芯的電阻,以產(chǎn)生更多的熱量D.增大鐵芯的電阻,以減小發(fā)熱量3.(多選)位于光滑水平面的小車(chē)上放置一螺線管,一條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過(guò),如圖所示,在此過(guò)程中()A.磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C.小車(chē)向右做加速運(yùn)動(dòng)D.小車(chē)先加速后減速4.金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所,關(guān)于金屬探測(cè)器的論述正確的是()A.金屬探測(cè)器可用于食品生產(chǎn),防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分蠦.金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí),探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流C.金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí),被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流D.探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器與被測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測(cè)效果相同5.如圖所示,閉合導(dǎo)線圓環(huán)和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO'自由轉(zhuǎn)動(dòng),開(kāi)始時(shí)磁鐵和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi),若條形磁鐵突然繞OO'軸N極向紙里、S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),在此過(guò)程中,圓環(huán)將()A.產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)B.產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動(dòng)C.產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)不轉(zhuǎn)動(dòng)D.產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,圓環(huán)不轉(zhuǎn)動(dòng)6.如圖所示,在光滑絕緣水平面上,有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),則從金屬球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑),金屬球()A.整個(gè)過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)B.進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中做減速運(yùn)動(dòng),出磁場(chǎng)過(guò)程做加速運(yùn)動(dòng)C.整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng)D.出磁場(chǎng)時(shí)的速度一定小于初速度7.阻尼擺及其示意圖如圖所示,在輕質(zhì)桿上固定一金屬薄片,輕質(zhì)桿可繞上端O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),一有界磁場(chǎng)垂直于金屬薄片所在的平面.使擺從圖中實(shí)線位置釋放,擺很快就會(huì)停止擺動(dòng);若將擺改成梳齒狀,還是從同一位置釋放,擺會(huì)擺動(dòng)較長(zhǎng)的時(shí)間.試定性分析其原因.B組關(guān)鍵能力提升練8.(多選)機(jī)場(chǎng)、車(chē)站和重要活動(dòng)場(chǎng)所的安檢門(mén)都安裝有金屬探測(cè)器,探測(cè)器中有一個(gè)通有交變電流的線圈,當(dāng)線圈周?chē)薪饘傥飼r(shí),金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流,渦流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流,使探測(cè)器報(bào)警.設(shè)線圈中交變電流的大小為I、頻率為f,要提高探測(cè)器的靈敏度,可采取的措施有()A.增大I B.減小fC.增大f D.同時(shí)減小I和f9.(多選)電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中,一手持式封口機(jī)如圖所示,它的工作原理是:當(dāng)接通電源時(shí),內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁感線穿過(guò)封口鋁箔材料時(shí),瞬間產(chǎn)生大量小渦流,致使鋁箔自行快速發(fā)熱,熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠,從而粘貼在待封容器的封口處,達(dá)到迅速封口的目的.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.封口材料可用普通塑料來(lái)代替鋁箔B.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶C.封口過(guò)程中溫度過(guò)高,可適當(dāng)減小所通電流的頻率來(lái)解決D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口,但不適用于金屬容器10.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示.按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒定磁場(chǎng),出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及其左右的微小振動(dòng)的衰減都有效的方案是()11.渦流檢測(cè)是工業(yè)上無(wú)損檢測(cè)的方法之一.如圖所示,線圈中通以一定頻率的正弦式交變電流,靠近待測(cè)工件時(shí),工件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,同時(shí)線圈中的電流受渦流影響也會(huì)發(fā)生變化.下列說(shuō)法正確的是()A.渦流的磁場(chǎng)總是與線圈的磁場(chǎng)方向相反B.渦流的大小與通入線圈的交變電流頻率無(wú)關(guān)C.待測(cè)工件可以是塑料或橡膠制品D.通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力12.(2024廣東廣州高二期中)磁力剎車(chē)是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車(chē)采用的一種新型剎車(chē)裝置,該剎車(chē)裝置的原理圖(從后朝前看)如圖所示,停車(chē)區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強(qiáng)力磁鐵,當(dāng)過(guò)山車(chē)進(jìn)入停車(chē)區(qū)時(shí)銅片從強(qiáng)力磁鐵間穿過(guò),車(chē)很快停下來(lái).關(guān)于該裝置剎車(chē)原理,下列判斷正確的是()A.磁力剎車(chē)?yán)昧穗娏鞯拇判?yīng)B.磁力剎車(chē)屬于電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象C.磁力剎車(chē)?yán)勉~片中渦流與強(qiáng)力磁鐵作用剎車(chē)D.過(guò)山車(chē)的質(zhì)量越大,進(jìn)入停車(chē)區(qū)時(shí)由電磁作用引起的剎車(chē)阻力越大13.如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長(zhǎng)的光滑水平軌道相連,水平軌道上方有一足夠長(zhǎng)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(wú)初速釋放一磁鐵B(可視為質(zhì)點(diǎn)),B下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管A的中心軸運(yùn)動(dòng),設(shè)A、B的質(zhì)量分別為M、m,若最終A、B速度分別為vA、vB.(1)螺線管A將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)?(2)求全過(guò)程中整個(gè)電路所消耗的電能.答案：1.D渦流就是整個(gè)金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流,所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,即穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化.而A、B、C中磁通量不變化,所以A、B、C錯(cuò)誤;把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí),穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生了變化,有渦流產(chǎn)生,所以D正確.2.BD磁場(chǎng)變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,因而渦流也就越強(qiáng).渦流能使導(dǎo)體發(fā)熱.變壓器的鐵芯是相互絕緣的薄硅鋼片疊加而成,增加鐵芯的電阻率,以減小渦流,從而減少能量損耗,提高變壓器的效率.故選B、D.3.BC磁鐵水平穿入螺線管時(shí),管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律知螺線管左端相當(dāng)于S極,與磁鐵S極相斥,阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng).同理,磁鐵穿出時(shí),由楞次定律知螺線管右端為S極,與磁鐵的N極相吸,阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng).故整個(gè)過(guò)程中,磁鐵做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B是正確的.而對(duì)于小車(chē)上的螺線管來(lái)說(shuō),在此過(guò)程中,螺線管會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使螺線管受到的安培力都是水平向右的,在這個(gè)安培力的作用下小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)起來(lái),且一直做加速運(yùn)動(dòng).故選項(xiàng)C正確.綜上所述,正確選項(xiàng)為B、C.4.C金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬,不能防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分?故A錯(cuò)誤;金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí),被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流,故B錯(cuò)誤,C正確;探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng),相對(duì)靜止時(shí)無(wú)法得出探測(cè)效果,故D錯(cuò)誤.5.A當(dāng)條形磁鐵的N極向紙里、S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)閉合導(dǎo)線圓環(huán)的總的磁通量是向里增加的,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)向外,故感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较?再根據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)的原理知,導(dǎo)線圓環(huán)應(yīng)與條形磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng),即上端向里、下端向外隨條形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng).故選A.6.D金屬球進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí),都有渦流產(chǎn)生,都會(huì)受到阻力,金屬球會(huì)克服安培力做功消耗機(jī)械能,故出磁場(chǎng)時(shí)的速度一定小于初速度,D正確.因?yàn)榻饘偾蜻M(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí),產(chǎn)生的不是恒定電流,由F=BIL知,產(chǎn)生的安培力不是恒力,故不是做勻減速運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤.金屬球進(jìn)、出磁場(chǎng)過(guò)程都做減速運(yùn)動(dòng),在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng),A、B錯(cuò)誤.7.答案見(jiàn)解析解析第一種情況下,阻尼擺進(jìn)入有界磁場(chǎng)后,在金屬薄片中會(huì)形成渦流,渦流使金屬薄片受安培力的作用,阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以會(huì)很快停下來(lái);第二種情況下,將金屬擺改成梳齒狀,阻斷了渦流形成的回路,從而減弱了渦流,受到安培力的阻礙會(huì)比先前小得多,所以會(huì)擺動(dòng)較長(zhǎng)的時(shí)間.8.AC增大線圈中交變電流的大小和頻率,可使金屬物中產(chǎn)生的渦流增大,從而提高探測(cè)器的靈敏度,選項(xiàng)A、C正確.9.CD由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理,故封口材料必須是金屬類(lèi)材料,而且電源必須是交流電源,A、B錯(cuò)誤;減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,即控制溫度,C正確;封口材料應(yīng)是金屬類(lèi)材料,但對(duì)應(yīng)被封口的容器不能是金屬,否則同樣會(huì)被熔化,只能是玻璃、塑料等材質(zhì),D正確.10.A在A圖中,系統(tǒng)振動(dòng)時(shí),紫銅薄板隨之上下及左右振動(dòng),都會(huì)使穿過(guò)紫銅薄板的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力,阻礙系統(tǒng)的振動(dòng),故A正確;在B、D圖中,只有紫銅薄板左右振動(dòng)才產(chǎn)生感應(yīng)電流,而上下振動(dòng)無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B、D錯(cuò)誤;在C圖中,無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng),都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C錯(cuò)誤.11.D渦流的磁場(chǎng)總是要阻礙穿過(guò)工件磁通量的變化,根據(jù)楞次定律可知,渦流的磁場(chǎng)與線圈的磁場(chǎng)方向可能相同也可能相反,故A錯(cuò)誤;渦流的大小取決于磁場(chǎng)變化的快慢,故與通入線圈的交變電流頻率有關(guān),故B錯(cuò)誤;電磁感應(yīng)只能發(fā)生在金屬物體中,故待測(cè)工件只能是金屬制品,故C錯(cuò)誤;因?yàn)榫€圈中電流是周期性變化的,故在待測(cè)工件中引起的渦流也是周期性變化的,可知通電線圈和待測(cè)工件間存在周期性變化的作用力,故D正確.12.C銅片不是鐵磁性材料,不會(huì)被磁化,故A錯(cuò)誤;銅片穿過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流,渦流的磁場(chǎng)與強(qiáng)力磁鐵作用剎車(chē),