高中物理-涡流 练习

高中物理-涡流练习

(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,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( )

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

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．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( )

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

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( )

A．若是匀强磁场,球滚上的高度小于h

B．若是匀强磁场,球滚上的高度等于h

C．若是非匀强磁场,球滚上的高度等于h

D．若是非匀强磁场,球滚上的高度小于h

BD[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( )

A．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．]

7.如图所示,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( )

A．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．]

8．(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

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．]

二、非选择题(14分)

9.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．

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