2021年高中物理 3.涡流现象与电磁灶自我小测沪科版选修3

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高中物理选修3-2-涡流+电磁阻尼和电磁驱动

涡流电磁阻尼和电磁驱动知识元涡流电磁阻尼和电磁驱动知识讲解1．涡流（1）定义：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）决定因素：磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．（3）涡流产生的条件①穿过金属块的磁通量发生变化．②金属块自身构成闭合回路．③金属块的电阻较小．（4）利用．①电磁炉：金属块内产生涡流时将会产生电热，因此可以用涡流来加热物体．电磁炉就是利用了这一原理．②真空冶炼：用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入周期性变化的电流，炉内的金属中产生涡流．涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度，利用涡流冶炼的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金．（5）防止：①增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大．②用互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少．2．涡流现象中的能量分析伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能．（1）金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能．（2）如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能，就会产生电热．3．电磁阻尼（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．4．电磁驱动（1）概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象．（2）应用：交流感应电动机．例题精讲涡流电磁阻尼和电磁驱动例1.下列现象中利用涡流的是（）A．金属探测器B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠压成铁芯C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架例2.用下述方法给仪器内部的金属部分加热：把含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中，仪器内部的金属部分变热了，而玻璃外壳还是冷的。

物理选修3-2自我小测：第1章第3节电磁感应定律的应用

自我小测夯基达标1.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.家用电度表D.闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流2.如下图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB.若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h3.高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的，如下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( )A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用红外线C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.利用交变电流的交变磁场中所激发的电磁波4.弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁.将磁铁托到某一高度后放开，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(下图)，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.5.如下图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质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过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则小球( )A.整个过程匀速B.进入磁场过程中球做减速运动，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6.如下图所示，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.将它们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.下列关于两管的描述可能正确的是( )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管是用铝制成的能力提升7.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，如下图所示，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( )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8.如下图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平.铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则( )A.a1＜a2=gB.a3＜a1＜gC.a1=a3＜a2D.a3＜a1＜a29.如下图所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99 Ω的电阻相连接，置于竖直向上的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 Ω，磁感应强度以100 T/s的变化率均匀减小.在这一过程中通过电阻R的电流为多大？10.为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速.假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=5×10－5T，水流是南北流向.如下图所示，将两个电极竖直插入此处的海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向，若两电极相距L=10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U=2 mV，则海水的流速大小为多大？11.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边界2L的正方形范围内，一电阻为R，边长为L 的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场，如下图所示，从ab刚开始进入磁场开始计时，(1)画出穿过线框的磁通量随时间的变化图象；(2)画出线框匀速通过磁场时所受外力图象.拓展探究12.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.如图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，这些热能便能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)：a.___________________________________________________________________________；b. ___________________________________________________________________________;c. ___________________________________________________________________________.(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？参考答案1答案：ABC2解析：若为匀强磁场，则磁通量不发生变化，若为非匀强磁场，则磁通量发生变化，产生环流，消耗机械能，产生热能.答案：BD3答案：C4解答：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.5解析：铝球进入和穿出磁场时穿过铝球的磁通量发生变化，产生涡流，产生热量，动能减少，故选D项.答案：D6解析：当磁性小球落入由金属材料制成的竖直管中时，在金属管壁中产生电磁感应，由此产生的涡流使机械能转化为内能，若落入非金属材料制成的竖直管中时，不产生涡流，没有机械能转化为电能，这样在下落相同高度时，落入金属制成的竖直管的小球速度小于落入非金属制成的竖直管中的小球速度，故A、D两项正确.答案：AD7解析：甲、乙两环在磁场中转动时，甲环磁通量始终为零，不发生变化，无感应电流产生，而乙环的磁通量发生变化产生感应电流，阻碍乙环转动，故乙环先停.答案：B8解析：铜环下落过程中经位置1附近时，穿过铜环的磷通量发生变化，铜环中产生感应电流，根据楞次定律，铜环会受到向上的安培力作用，阻碍铜环下落，所以a 1＜g.经位置2附近时，由于螺线管中部的磁场是匀强磁场，穿过铜环的磁通量不变，铜环中无感应电流，铜环不受安培力作用，只受一个重力，所以a 2=g.经位置3附近时，穿过铜环的磁通量也发生变化，也产生感应电流，同理，根据楞次定律，铜环也受到向上安培力作用，阻碍铜环下落，所以a 3＜g.但由于铜环下落过程中的速度逐渐增大，即v 3＞v 2＞v 1，因此在位置1和3附近使环中发生同样大小的磁通量变化所需的时间间隔Δt 1＞Δt 3，可见在位置3附近，穿过铜环的磁通量变化率大，环中产生的感应电动势和感应电流大，因位置1和3处于两端对称的两个位置，环中感应电流在位置3受的安培力大，即电磁阻尼大，所以有a 3＜a 1，应选A 、B 、D 三项.答案：ABD9解析：由法拉第电磁感应定律得，线圈中产生的感应电动势tB S n t nE ∆∆∙=∆∆Φ==50×20×10－4×100V=10V 据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流19910+=+=r R E I A=0.1A. 答案：0.1A10解析：根据法拉第电磁感应定律得U=BLv 即2×10－3 V=5×10－5×10 V 所以v=4 m/s答案：4 m/s11解析：线圈穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段；在磁场中运动阶段；离开磁场阶段.(1)由Ф=BS ，而S=L ·x=L ·vt ，所以Ф=BLv ·t ，其图象如图甲所示.(2)由右手定则或楞次定律判断出线圈abcd 中感应电流方向，再由左手定则判断不论线圈是进或出磁场，安培力方向均水平向左，由于匀速运动，故外力F=F 安=Rv L B 22，且向右，当线圈完全进入磁场时，线框中无电流，故外力F=F 安=0，图象如图乙所示.答案：(1)甲 (2)乙12解答：(1)a.电流的磁效应(电生磁)b.电磁感应现象(磁生电)c.电流的热效应(焦耳定律)(2)不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.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.。

备战高考物理选修32第四章电磁感应涡流、电磁阻尼和电磁驱动(含解析)

2021备战高考物理选修3-2第四章电磁感应-涡流、电磁阻尼和电磁驱动〔含解析〕一、单项选择题1.以下关于涡流的说法中，正确的选项是()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2.当前，电磁炉已走进千家万户，电磁炉是利用电流通过线圈产生的磁场，该磁场会使锅底产生涡流，自行发热，从而加热锅内的食物，以下材料中，可用来制作电磁炉的锅的是〔〕A.玻璃B.大理石C.不锈钢D.绝缘地胶3.安检门是一个用于平安检查的“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选项是()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.假如这个“门框〞的线圈中通上恒定电流，那么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4.金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的阐述正确的选项是〔〕A.金属探测器可用于食品消费，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一样5.关于器材的原理和用处，以下说法不正确的选项是〔〕A.电表中的铝框就是为了绕线圈方便B.扼流圈的作用原理就是利用自感效应C.电磁炉的工作原理就是利用涡流热效应D.变压器的铁芯做成薄片叠合就是为了减少涡流损耗6.以下说法中正确的选项是〔〕A.光波不是电磁波B.电磁炉是利用涡流加热的C.用陶瓷器皿盛放食品可直接在电磁炉上加热D.DVD光盘是利用磁粉记录信息的7.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，平安可靠．如下图是描绘电磁炉工作原理的示意图，以下说法正确的选项是〔〕A.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，那么电磁炉不能起到加热作用8.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。

2020年沪科版高中物理选修3-2第1章《电磁感应到现代生活》测试题含答案

2020年沪科版高中物理选修3-2第1章《电磁感应到现代生活》测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷一、单选题(共20小题，每小题3.0分,共60分)1.关于涡流，下列说法中不正确的是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁灶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．铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流2.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是()A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定3.如图所示，A是日光灯管、L是镇流器，如果按图示电路连接，关于日光灯的发光情况，下列说法正确的是()A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能发光B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光C． S3不接通，接通S1和S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能发光4.经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图所示)，一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针．法拉第可观察到的现象有()A．当合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原B．只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转C．A线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大D．当开关打开，A线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与A线圈接通电流瞬间完全相同的偏转5.物理学的基本原理在生产、生活中有着广泛的应用，下列列举的四种电器中，利用了涡流原理工作的是()A．电饭煲B．微波炉C．电磁灶D．白炽灯泡6.如图所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上．设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正．当M中通入下列哪种电流时，在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流()A．B．C．D．7.如图所示，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上．一电阻为r、质量为m 的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形．棒与导轨间光滑、棒左侧有两个固定于水平面的光滑立柱．导轨bc段电阻为R，长为L，其他部分电阻不计．以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向右，磁感应强度大小均为B.在t＝0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a.则()A．F与t成反比B．F与t2成正比C．当t达到一定值时，QP刚好对轨道无压力D．若F＝0，PQbc静止，ef左侧磁场均匀减小，当达到一定值时，QP刚好对轨道无压力8.如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与通电直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A．保持不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．不能确定9.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中()A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安掊力的合力为零D．线框的机械能不断增大10.图为一架歼—15飞机刚着舰时的情景。

学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：6 涡流现象与电磁灶(含解析)

学业分层测评(六) 涡流现象与电磁灶(建议用时：45分钟)[学业达标]1．电磁灶的加热原理是涡流现象，下列哪种锅体适用于电磁灶加热() A．不锈钢锅体B．玻璃锅体C．塑料锅体D．陶瓷锅体【解析】因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，因为食物的导电性能太差了．【答案】 A2．如图1-6-7所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开，从室内观察则钢窗中()图1-6-7A．不会产生感应电流B．会产生感应电流，电流方向为顺时针方向C．会产生感应电流，电流方向为逆时针方向D．会产生感应电流，但是电流方向无法判定【解析】地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如图所示，打开窗子的过程中，通过窗子的磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向．【答案】 C3．(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()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【解析】金属探测器利用电磁感应的原理，利用有高频电流通过线圈，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，引发探测器发生鸣声．故选A、D.【答案】AD 4．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()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【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，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．【答案】 C 5．(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【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.【答案】BD6．如图1-6-9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1-6-9A．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．【答案】 C7. (多选)如图1-6-10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()图1-6-10A．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【解析】磁性小球通过金属圆管的过程中，将圆管看做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.【答案】AD8．(多选)如图1-6-11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1-6-11A．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【解析】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．【答案】AD[能力提升]9. (多选)如图1-6-12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1-6-12A．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abcda【解析】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．【答案】BC10．如图1-6-13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()图1-6-13A．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【解析】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．【答案】B11．把一个用丝线悬挂的铜球放在通电螺线管上方，如图1-6-14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：图1-6-14(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12．如图1-6-15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1-6-15(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。

【物理】高中物理第1章电磁感应与现代生活16涡流现象与电磁灶教师用书沪科版选修32

【关键字】物理1.6 涡流现象与电磁灶学习目标知识脉络1.了解涡流现象，知道涡流是如何产生的.2.知道电磁驱动和电磁阻尼现象.(难点)3.知道涡流的危害以及如何利用和防止涡流.(难点)4.掌握电磁灶的结构及工作原理.(重点)探究涡电流现象1.整块金属放在变化的磁场中或者线圈中用整块软铁割成的铁心在通有交变电流时，金属内的磁通量就会发生变化，从而在金属内产生感应电流，这种感应电流呈涡旋状，叫做涡电流，简称涡流.2.导体的外周长越长、交变磁场的频率越高，涡流就越大.图1-6-11.涡流有热效应，但没有磁效应.(×)2.把金属块放在变化的磁场中可产生涡流.(√)3.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流.(×)1.涡流是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？【提示】涡流是电磁感应现象产生的，遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律.2.为什么变压器和镇流器的铁心用一片片的硅钢片叠压而成？【提示】为了防止在铁心中形成涡流，从而减小电能损失，并防止变压器和镇流器被烧坏.在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向，给原线圈接交流电.探讨1：通电几分钟以后，会发现铁芯和铁板的温度会升高，那么，它们温度升高的原因是什么？【提示】在铁芯和铁板中有涡流产生，使铁芯和铁板发热.探讨2：通电几分钟以后，铁芯和铁板哪个温度更高些？【提示】铁板的温度比铁芯的温度高.1.对涡流的正确理解(1)成因：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时，穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块自身构成的紧闭回路中产生感应电流.(2)特点：金属块本身自行构成紧闭回路，如果整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量.2.涡流的利用和防止(1)涡流的利用：利用高频真空冶炼炉冶炼高纯度的金属；用探测器探测地雷、探测地下电缆；利用涡流可以治疗疾病；利用涡流探伤技术可以检测导电物体的表面和近表面缺陷、涂镀层厚度，还有磁悬浮列车是利用涡电流减速的.(2)涡流的防止：减小涡流的主要途径是增大在变化的磁场中使用金属导体的电阻：一是选用电阻率大的材料，如常用的铁芯材料是电阻率较大的硅钢；二是把导体制作成薄片，薄片与薄片之间用绝缘材料相隔，这样增大电阻来减小因涡流损失的能量.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】涡流是由于穿过整块导体的磁通量发生变化而产生的电磁感应现象，具有热效应、磁效应、机械效应等.故选项A正确.【答案】 A2.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图1-6-2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.各滑块在未接触磁铁前的运动情况是( )图1-6-2A.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】铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受到阻碍而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象.故C正确.【答案】 C3.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1-6-3所示，抛物线的方程为y＝x2，其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(如图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长.求金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量为多少？【导学号：】图1-6-3【解析】金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，进而产生热.最后，金属块在高为a的曲面上做往复运动.减少的机械能为mg(b－a)＋mv2，这些机械能全部转化为内能，故产生的总热量为mg(b－a)＋mv2.【答案】mg(b－a)＋mv2涡流现象中的能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能.如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.无火之灶——电磁灶[先填空]1.工频电磁灶(1)构造：励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器.(2)原理：在两组线圈中通过50 Hz的电流i A和i B，从而在锅体中产生涡流，涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品.2.高频电磁灶(1)构造：由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成.(2)原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为20～50 kHz的高频振荡电流.高频振荡电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流.3.涡流的其他应用(1)利用涡流转化的热能，可以提炼金属.(2)利用涡流在磁场中受到的电磁力，可制成电磁驱动和电磁阻尼设备.[再判断]1.提炼金属是利用了涡流产生的热量.(√)2.电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流从而对食物进行加热的.(×)3.电磁灶是利用变化的磁场在铁质锅底中产生涡流，使铁质锅底迅速升温，而对锅内食物加热的.(√)[后思考]1.电磁灶在工作时能不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅来加热食物呢？【提示】不能，因为不能在锅底产生涡流，也就无法利用涡流的热效应来加热食物.2.利用涡流制成的电磁驱动和电磁阻尼设备符合能量守恒定律吗？【提示】电磁驱动和电磁阻尼都有能量的转化，都遵守能量守恒定律.[合作探讨]高频焊接原理示意图如图164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.图164探讨1：高频焊接是利用了涡流的哪个效应？【提示】高频焊接是利用了电磁感应，涡流的热效应.探讨2：要使焊接处产生的热量较大，高频交流电的频率越高越好，还是越低越好？【提示】越高越好.[核心点击]1.电磁灶采用了电磁感应、涡流加热原理，它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，在铁质锅的底部即会产生无数强大的小涡流，使锅本身自行迅速发热，然后再加热锅内的食物.2.涡流有以下几方面的应用(1)利用涡流的热效应：应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属，如高频感应炉、电磁灶.(2)利用涡流的磁效应：电磁阻尼和电磁驱动.(3)利用涡流现象的小型装置：在车站、机场进行安检的探测器，用来探测旅客是否带有金属制品，像刀、枪之类的危险物品等.4.涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶.关于电磁灶，下列说法正确的是( )A.电磁灶都是用高频交流电工作的B.高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C.电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的D.无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的【解析】电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用50 Hz的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故A错；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成.通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物，而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故B错；电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故C错；电磁灶都是利用电磁感应产生的涡流电的热效应工作的，故D正确.【答案】 D5.如图165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165A.做等幅振动B.做阻尼振动C.振幅不断增大D.无法判定【解析】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做阻尼振动，故B正确.【答案】 B6.(多选)(2015·全国卷Ⅰ)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166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( )【导学号：】图166A.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【解析】 A.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； B.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；C.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；D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转，选项D错误.【答案】AB电磁灶的分类及优点(1)电磁灶的分类：常用的电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶.工频电磁灶的主体部件是由励磁线圈和励磁铁心组成的工频励磁器.高频电磁灶的主体部件是由加热线圈、控制保护电路和灶面板组成.(2)电磁灶的优点：与一般灶具相比，电磁灶具有热效率高、环保性好、节能等优点.学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)[学业达标]1.电磁灶的加热原理是涡流现象，下列哪种锅体适用于电磁灶加热( )A.不锈钢锅体B.玻璃锅体C.塑料锅体D.陶瓷锅体【解析】因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，因为食物的导电性能太差了.2.如图167所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，现在将其中一扇钢窗迅速朝外推开，从室内观察则钢窗中( )【导学号：】图167A.不会产生感应电流B.会产生感应电流，电流方向为顺时针方向C.会产生感应电流，电流方向为逆时针方向D.会产生感应电流，但是电流方向无法判定【解析】地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如图所示，打开窗子的过程中，通过窗子的磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向.【答案】 C3.(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框作为骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A.防止涡流B.利用涡流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，并切割磁感线产生感应电流即涡流，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到电磁阻尼的作用.【答案】BC4.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( )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【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，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.5.(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【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.【答案】BD6.如图168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168A.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.【答案】 C7.如图169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过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )图169A.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.【答案】 D8.(多选)如图1610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1610A.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【解析】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.【答案】AD[能力提升]9. (多选)如图1611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( )【导学号：】图1611A.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abcda【解析】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.【答案】BC10.如图1612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( )图1612A.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【解析】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.【答案】 B11.把一个用丝线悬挂的铜球放在通电螺线管上方，如图1613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：】图1613(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12.如图1614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.【导学号：】图1614(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)：①②③(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)见解析此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本！。

高中物理第1章电磁感应与现代生活1.6涡流现象与电磁灶课件沪科版选修3-2

涡流现象中的能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能.如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.
无火之灶——电磁灶
[先填空] 1.工频电磁灶 (1)构造：励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器. (2)原理：在两组线圈中通过 50 Hz 的电流 iA 和 iB，从而在锅体中产生涡流，涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品.
【答案】 AB
电磁灶的分类及优点 (1)电磁灶的分类：常用的电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶.工频电磁灶的主体部件是由励磁线圈和励磁铁心组成的工频励磁器.高频电磁灶的主体部件是由加热线圈、控制保护电路和灶面板组成. (2)电磁灶的优点：与一般灶具相比，电磁灶具有热效率高、环保性好、节能等优点.
知识点一
学
1.6 涡流现象与电磁灶
业分
层
测
评
知识点二
探究涡电流现象
[先填空] 1.整块金属放在变化的磁场中或者线圈中用整块软铁割成的铁心在通有交变电流时，金属内的磁通量就会发生变化，从而在金属内产生感应电流，这种感应电流呈涡旋状，叫做涡电流，简称涡流.
2.导体的外周长越长、交变磁场的频率越高，涡流就越大. 图 1-6-1
2.高频电磁灶 (1)构造：由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成. (2)原理：接通电源后，50 Hz 的交变电流经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为 20～50 z 的高频振荡电流.高频振荡电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流.

高中物理第1章电磁感应与现代生活 6 涡流现象与电磁灶随堂演练巩固提升课件沪教版选修3-2

9．如图所示，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
解析：选 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，机械能转变为内能，故球滚上的最大高度小于 h，选项 C 错，D 对．
解析：选 D．电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用 50 Hz 的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故 A 错误；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成．通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物．而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故 B 错误；电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故 C 错误；电磁灶都是利用电磁感应产生的涡电流的下列哪种锅体适用于电磁
灶加热( )
A．不锈钢锅体
B．玻璃锅体
C．塑料锅体
D．陶瓷锅体
解析：选 A．因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，食物的导电性能太差了．
3．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．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动 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

(沪科版)选修3-2物理：3.2《涡流现象与电磁灶》课件

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，从而起到加热物体的作用．
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，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烹饪器都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸引的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪器有不锈钢锅、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．
构成．电能 (2)工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，______在锅
体中转化为热能以加热食品．
2．高频电磁灶加热线圈灶面板 (1)结构：由__________、__________、控制保护电路 _______________三部分组成． (2)工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波变直流为________，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生20 kHz～50 kHz的高频振荡电流 _______________，从而产生高频磁场使锅内产生涡流，加热食品．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶．关于电磁灶，下列说法正确的是( ) A．电磁灶都是用高频交流电工作的 B．高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物 C．电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的 D．无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的
变式训练磁电式仪表是( ) 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：选BC.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．

【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 1.6 涡流现象与电磁灶课后知能检测沪科版选修3-2

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 1.6 涡流现象与电磁灶课后知能检测沪科版选修3-21．关于电磁灶，以下说法中正确的是( )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．电磁灶是利用电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的【解析】由电磁灶的工作原理可知，选项A、D错误，B正确，选项C其实是微波炉的加热原理．【答案】 B2．(2012·琼海高二检测)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，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是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】涡流是感应电流的一种，是由磁通量的变化而产生的，既具有热效应也具有磁效应，故A正确，B、C错；只要在硅钢中有变化的磁场，就能产生涡流，所以D错．【答案】 A3．(2012·海南国兴中学高二检测)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【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】CD4.图1－6－7如图1－6－7所示，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，则通入的电流与水温升高的是( ) 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【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．【答案】 C5.图1－6－8(2012·武汉检测)如图1－6－8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( )A．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．线圈转动时将产生交变电流D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda【解析】本题考查电磁驱动和楞次定律．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，线圈中产生交变电流，故C对，D错；由楞次定律的推广含义可知，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．【答案】BC6．(2012·安康检测)涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶．关于电磁灶，下列说法正确的是( )A．电磁灶都是用高频交流电工作的B．高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C．电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的D．无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的【解析】电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用50 Hz的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故A错．高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成．通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物．而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故B错．电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故C错．电磁灶都是利用电磁感应产生的涡电流的热效应工作的，故D正确．【答案】 D7．(2012·长安一中高二检测)图1－6－9如图1－6－9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)( )A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定【解析】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做阻尼振动，故B正确．【答案】 B8．(2012·延安检测)图1－6－10在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图1－6－10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．各滑块在没碰上磁铁前的运动情况是( )A．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】同为金属的铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部会产生感应电流I，这个电流在金属块内部形成涡流．即有感应电流形成，则铜块、铝块的一部分动能要转化为电能并进一步转化为内能，所以铜块、铝块做减速运动．有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，故仍以原速度运动．【答案】 C9．(2013·西安一中)图1－6－11如图1－6－11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】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．【答案】 A10.图1－6－12(2012·宁夏大学附中高二检测)如图1－6－12所示，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，整个装置处于水平方向的磁场中，则( )A．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，穿过金属球的磁通量不变，金属球中无涡流产生，机械能守恒，故B正确；若是非匀强磁场，金属球运动过程中穿过的磁通量发生改变，有涡流产生，一部分机械能转化为电能，故D正确．【答案】BD图1－6－1311．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1－6－13所示，铜盘就能在较短的时间内停止．分析产生这种现象的原因．【答案】磁铁放入后，铜盘内从中心到边缘辐向分布的导体会切割磁感线，导体内自成回路，产生涡流，涡流消耗机械能，所以很快就会停止转动．12.图1－6－14图1－6－14所示是被称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端过O点且垂直于纸面的轴在竖直面内转动，一水平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(表面开有许多槽)，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．【答案】第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形成涡流，涡流受磁场的阻碍作用，金属摆会很快停下来；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，金属摆受到的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．。

高中物理 3.2涡流现象与电磁灶自我小测沪科版选修32

涡流现象与电磁灶1如图所示， A、B为大小形状均相同且内壁光滑、使用不同材料做成的圆管，竖直固定在相同的高度，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。

下面关于两管的描述中可能正确的是( )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2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．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减少产生的热量3如图所示，非磁性弹簧上端固定，下端系一铜球，整个装置在磁铁磁极的正上方，当启动振动系统做上下振动时，不计空气阻力。

关于铜球的运动，以下说法中正确的是( )A．铜球做等幅振动，系统机械能守恒B．铜球做等幅振动，系统机械能不守恒C．铜球做减幅振动，系统机械能守恒D．铜球做减幅振动，系统机械能不守恒4异步电动机模型如图所示，蹄形轻磁铁和矩形线框abcd均可绕竖直轴转动。

现使线框沿逆时针方向保持匀速转动(从上往下看)，则磁铁的运动情况是( )A．磁铁沿逆时针方向(从上往下看)转动B．磁铁沿顺时针方向(从上往下看)转动C．磁铁由静止开始一直加速转动D．磁铁先由静止开始加速转动，后匀速转动5以下关于涡流的说法中，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6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多可采用( )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7麦克风是常用的一种电子设备，它的内部就是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号。

高中物理3.2涡流现象与电磁灶专项测试同步训练

高中物理3.2涡流现象与电磁灶专项测试同步训练2020.031,如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面。

导轨左端接阻值R=1.5Ω的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，质量m=0.1kg，电阻r=0.5Ω。

ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计。

现用F=0.7N的水平恒力向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U =0.3V，g取10m/s2，求ab匀速运动时外力F的功率。

2,如图所示，两个线圈绕在同一铁芯上，A中接有电源，B中导线接有一电阻R。

在把磁铁迅速插入A线圈的过程中，A线圈中的电流将_____________（填“减少”、“增大”或“不变”），通过电阻R的感应电流的方向为_____________；若线圈B能自由移动，则它将_____________移动（填“向左”、“向右”或“不”）。

3,下面关于自感的说法正确的是( )A．自感电动势总是阻碍电路中原来电流的增加B．自感电动势总是阻碍电路中原来电流的变化C．同一电感线圈中的电流越大，自感电动势越大D．同一电感线圈中的电流变化越大，自感电动势越大4,如图所示，在方向垂直向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd ，线框以恒定的速度v 沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行，线框边长ad＝L ，cd ＝2L ，线框导线的总电阻为R ，则线框离开磁场的过程中 ( )A ．流过线框截面的电量为RBL 22B ．线框中的电流在ad 边产生的热量为R vL B 3232C ．线框所受安培力的合力为R vL 222BD ．ad 间的电压为31BLv5,如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落。

如果线圈受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 ( ) A ．a 1＞a 2＞a 3＞a 4 B ．a 1＝a 3＞a 2＞a 4C．a 1＝a 3＞a 4＞a 2 D ．a 4＝a 2＞a 3＞a 16,如图所示，边长为L 的闭合正方形金属线框的电阻为R ，经以速度v 匀速穿过宽度为d 的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为B ，若L ＜d ，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为______________；若L ＞d ，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为________________。

(通用版)2021版高中物理第1章电磁感应与现代生活1.6涡流现象与电磁灶学案沪科版选修3_2

1.6 涡流现象与电磁灶[目标定位] 1.能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用.2.了解电磁灶的工作原理.一、涡流演示涡流生热实验在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口小铁锅(如图1)，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，通电时间一样.图1分析上面实验结合教材内容答复以下问题：(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)线圈接入周期性变化的电流，某段时间内，假设电流变大，那么其磁场变强，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅(导体)可以看作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，那么锅中的水会热起来.而玻璃当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，那么玻璃杯中的水温没有变化.[要点总结]1.涡流：整块导体中的磁通量发生变化时，导体中产生的涡旋状的感应电流叫做涡电流，简称涡流. 快(ΔB Δt越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大.(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克制安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.例1 (多项选择)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，而工件其他局部发热很少，以下说法正确的选项是( )图2A.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答案 AD解析电流变化的频率越高，那么产生的感应电流越大，升温越快，故A 项对，B 项错；工件上各处电流一样，电阻大处产生的热量多，故C 项错，D 项对.例2 (多项选择)如图3所示，闭合金属环从光滑曲面上h 高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，那么( )图3A.假设是匀强磁场，环上升的高度小于hB.假设是匀强磁场，环上升的高度等于hC.假设是非匀强磁场，环上升的高度等于hD.假设是非匀强磁场，环上升的高度小于h答案BD解析假设磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错误，B正确；假设磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故C错误，D正确.二、无火之灶——电磁灶如图4所示是某电磁灶的工作原理图，下面是某一品牌电磁灶的说明书上的局部内容：“电磁灶是采用磁场感应涡流加热原理，它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行快速发热，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，对人体安康绝对无危害.〞答复以下问题：(1)涡流产生在哪里？(2)产生涡流的局部和引起涡流的局部是否接触？(3)电磁灶的外表(陶瓷)在电磁灶工作时会不会发热？图4答案(1)涡流产生在铁质锅底部.(2)产生涡流的局部和引起涡流的局部不接触.(3)从理论上讲，由于电磁灶外表是陶瓷做成，所以在电磁灶工作时不会发热.[要点总结]电磁灶的原理：电磁灶的面板下布满了金属导线缠绕的线圈.当通上交替变化极快的交变电流时，在面板与铁锅底之间产生强大的交变磁场；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强涡流，当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出大量的热，将饭菜煮熟.例3(多项选择)电磁灶采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在灶面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小，平安性好等优点.以下关于电磁灶的说法中正确的选项是( )A.电磁灶面板可采用陶瓷材料，发热局部为铁锅底部D.电磁灶面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品答案AC解析电磁灶的上外表如果用金属材料制成，使用电磁灶时，上外表材料发生电磁感应要损失电能，所以电磁炉上外表要用绝缘材料制作，发热局部为铁锅底部，故A正确，B、D错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确.三、电磁阻尼和电磁驱动图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5所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.答案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靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还受线圈的磁场阻力，克制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.一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图6所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.根据以上现象，答复以下问题：图6(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度一样吗？答案(1)变化.(2)线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.[要点总结]电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向一样，推动导体运动. 克制安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度.例4如图7所示，上端开口、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一样高度处由静止释放，并落至底部，那么小磁块(不计空气阻力)( )图7P和Q中都做自由落体运动P中的下落时间比在Q中的长P中的速度比在Q中的大答案 C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，应选项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，应选项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中下落时要克制磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.例5(多项选择)如图8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，那么( )图8A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁一样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abcda答案BC解析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对，D错；由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转速一定小于磁铁的转速.如两者的转速一样，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错，B对.1.(涡流的防止)(多项选择)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，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片叠压，这样做的目的是增大铁心中的电阻，减少电能转化成铁心的内能，提高效率，而且是为了防止涡流而采取的措施.2.(对电磁灶工作原理的理解)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，线圈中有一坩锅，锅内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，锅中金属就可以熔化，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锅中产生感应电流，通过坩锅电阻产生焦耳热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解析线圈中的高频交流电通过线圈，从而产生变化的磁场，使得处于变化磁场中的金属块产生涡流，进而发热，故A、B、C错误，D正确；应选D.3.(对电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，条形磁铁用细线悬挂在O点.O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动，以下说法中正确的选项是( )图9A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次答案 C解析磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上往下看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上往下看)，磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确.4.(对电磁驱动的理解)(多项选择)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10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.以下说法正确的选项是( )图10C.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答案AB。

高中物理第1章电磁感与生活 6 涡流现象与电磁灶精练沪教沪教高二物理试题

点囤市安抚阳光实验学校涡流现象与电磁灶1．知道涡流是如何产生的．2．知道涡流的弊与利以及如何防止和利用．3．了解常见的电磁灶的分类和工作原理．一、探究涡电流现象1．涡流：当线圈中通有交变电流时，铁心中这些回路的磁通量就会发生变化，从而在铁心内产生感电流．这种感电流呈涡旋状，所以叫做涡电流，又叫涡流．2．涡流的危害：由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．3．涡流危害的防止：变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块金属制成，其原因是为了减小涡电流．涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流，是否遵循法拉第电磁感律？提示：涡流是整块导体发生的电磁感现象，同样遵循法拉第电磁感律．二、无火之灶——电磁灶1．工频电磁灶(1)结构：由烹调锅、灶面板及工频励磁器构成．工频励磁器由励磁线圈和励磁铁心构成．(2)工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的电流i A和i B，从而在锅体中产生涡流，电能在锅体中转化为热能以加热食品．2．高频电磁灶(1)结构：由加热线圈、灶面板、控制保护电路三组成．(2)工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生20～50 kHz的高频振荡电流，从而产生高频磁场使锅内产生涡流，加热食品．对涡流的理解1．涡流的产生：涡流实际上是一种特殊的电磁感现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感电流．即导体内部产生了涡流．2．涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大．3．能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．(1)涡流是整块导体发生的电磁感现象，同样遵循法拉第电磁感律．(2)磁场变化越快⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔB Δt 越大，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．如图所示，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，则通入的电流与水温升高的是( )A ．恒直流、小铁锅B ．恒直流、玻璃杯C ．变化的电流、小铁锅D ．变化的电流、玻璃杯[思路] (1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要条件．(2)涡流是在导体内产生的．[解析] 通入恒直流时，所产生的磁场不变，不会产生感电流，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．[答案] C电磁炉是利用电磁感现象产生的涡流，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、减少热损耗解析：选A ．涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感现象，故选项A正确、B 错误；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免产生涡流，锅体用金属制成利用涡流加热物体，故选项C 、D 错误．电磁灶的原理及优点1．工频电磁灶(1)结构如图工频电磁灶的结构与原理示意图它的励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器．(2)工作原理：接通电源后，在两组线圈中分别通过50 Hz 的电流i A 和i B ，从而在锅体中产生涡流．涡流又将电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品．同时，涡流又在磁场中受到电磁力的作用，可使锅体紧紧地吸附在灶面板上，避免产生振动而发出噪音．2．高频电磁灶(1)结构：它由加热线圈、灶面板、控制保护电路三组成，如图所示．高频电磁灶的结构示意图(2)原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为20～50 kHz的高频振荡电流，高频电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流，涡流导致锅体发热，加热食品．我们用来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、液化气作燃料的，例如天然气炉；还有以直接的电热方式加热的，例如电饭锅；下面介绍的是以电磁感原理生热的电磁炉．如图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)锅底内产生感电流，由于锅底有电阻，所以感电流又会在锅底产生热效，从而起到加热物体的作用．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，火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是以电磁感产生电流，利用电流的热效产生热量，所以不是所有的锅或烹饪器都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸引的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪器有不锈钢锅、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．(1)在用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置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？[思路] 此类题属于信息题，解题的关键有两点：(1)熟悉并理解电磁炉的构造及工作原理．(2)认真读题，提取和问题相的信息．[解析] (1)由题干信息可知，电磁炉的原理是变化的电流形成变化的磁场，变化的磁场使电磁炉上的锅具产生涡流加热食物，故涉及以下三个原理：①电流的磁效(或电生磁) ②电磁感现象(或磁生电)③电流的热效(或焦耳律)(2)电磁炉是电磁感现象的用，陶瓷锅、耐热玻璃锅不能产生电磁感现象．为了更有效加热食物，选取电热效率高的锅具，铝锅和铜锅电阻率小，电热少，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，在锅底产生感电流，利用电流的热效加热食物．[答案] 见解析错误!此类题目属于信息题，阅读量较大，对学生在阅读中提取信息的能力要求较高，因此解答此类问题时，一要认真，在阅读中发现问题，在阅读中分析问题，在阅读中解决问题．【通关练习】1．由上例可知电磁灶是用电磁感原理加热的一种无明火特殊灶具．目前高频电磁灶的灶面只适用于平底锅具，若将弧底锅加入金属材料改造成如图的平底结构，能否正常工作．解析：这种改造既能使弧底锅能够稳地放在灶面上，又因附加为金属材料，能在高频交变磁场中获得理想的涡流发热效果，所以改造后能正常工作．答案：见解析2．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．求：(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)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，螺线管中产生感电流，感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，所以有mgh＝12Mv2A＋12mv2B＋E电．即E电＝mgh－12Mv2A－12mv2B．答案：(1)向右(2)mgh－12Mv2A－12mv2B[随堂检测]1．以下关于涡流的说法中正确的是( )A．涡流跟平时常见的感电流一样，都是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的B．涡流不是感电流，而是一种有别于感电流的特殊电流C．涡流有热效，但没有磁效D．在硅不能产生涡流解析：选A．根据涡流的产生原因(变化磁场中的金属块、电流变化的线圈附近的导体中都产生涡流)知：涡流就是平时常见的感电流，是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的，符合感电流产生的原因，所以A正确，B错误；涡流和其他电流一样，也有热效和磁效，C错误；硅钢的电阻率大，产生的涡流较小，不是不能产生涡流，D错误．2．(多选)下列用中哪些与涡流有关( )A．高频感冶炼炉B．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：选ABC．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；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；闭合线圈在磁场中转动产生感电流，不同于涡流，D错误．3．关于电磁灶，以下说法中正确的是( )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．电磁灶是利用电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的解析：选B．由电磁灶的工作原理可知，选项A、D错误，B正确，选项C 其实是微波炉的加热原理．4．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其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，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( ) A．mgb B．12mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋12mv2解析：选D．金属块在进入磁场或离开磁场过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，机械能损失，转化成内能，不妨设x轴所在水平面为零势面，E 机初＝12mv 2＋mgb E 机末＝mgaΔE 机械＝12mv 2＋mgb －mga ＝mg (b －a )＋12mv 2根据能量的转化和守恒律：产生热量Q ＝ΔE 机械，故D 项正确．5．金属探测器已经广泛用于安检场所，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：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，被测金属中感出涡流；故B 错误，C 正确；探测过程中工作时金属探测器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．[课时作业] 一、单项选择题1．涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶．关于电磁灶，下列说法正确的是( )A ．电磁灶都是用高频交流电工作的B ．高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C ．电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的D ．无论哪种电磁灶，都是利用涡流原作的解析：选D ．电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用50 Hz 的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故A 错误；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成．通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物．而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故B 错误；电磁灶是利用电磁感现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故C 错误；电磁灶都是利用电磁感产生的涡电流的热效工作的，故D 正确．2．电磁灶的加热原理是涡流现象，下列哪种锅体适用于电磁灶加热( ) A ．不锈钢锅体 B ．玻璃锅体 C ．塑料锅体D ．陶瓷锅体解析：选A ．因为加热原理是涡流，首先考虑锅体该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，食物的导电性能太差了．3．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一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．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一小于初速度解析：选D．小球的运动主要研究两个阶段．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，故选项D正确．4．在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固一个条形磁铁如图．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点以某一初速向磁铁滑去．各物块在碰上磁铁前的运动情况将是( )A．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：选C．铜块和铝块在向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生改变，因此在其内部会产生涡流，即感电流．感电流的效果会阻碍它们之间的相对运动，也就是铜块和铝块将做减速运动．而有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，它将做匀速运动．故正确选项为C．5．如图所示，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．下面对观察到的现象描述及解释正确的是( ) A．铜盘中没有感电动势、没有感电流，铜盘将一直转动下去B．铜盘中有感电动势、没有感电流，铜盘将一直转动下去C．铜盘中既有感电动势又有感电流，铜盘将很快停下D．铜盘中既有感电动势又有感电流，铜盘将越转越快解析：选C．铜盘转动时，根据法拉第电磁感律及楞次律知，盘中有感电动势，也产生感电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C对，A、B、D错．二、多项选择题6．如图所示，在O点正下方有一个理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( ) A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终做幅摆动解析：选BD．铜环在进入和穿出磁场的过程中，环中会有涡流产生，有一些机械能转化为了电能(最终转化为内能)，所以A点高于B点．由于磁场是匀强磁场，当铜环完全在磁场中时，将不再产生电能，机械能不变，最终做幅摆动，故B、D正确．7．下列对变压器和电机中的涡流认识正确的是( )A．涡流会使铁心温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命B．涡流发热要损耗额外的能量C．可以将变压器和电机的铁心用相互绝缘的很薄的硅钢片叠压而成，这样可以减小铁心中的感电动势D．涡流产生于变压器和电机的线圈中，对电流起阻碍作用解析：选AB．电动机、变压器的线圈都绕在铁心上．工作时，线圈中流过变化的电流，在铁心中产生涡流，使铁心发热浪费能量，热量过高，还会损害电器，所以选项A、B正确，D错误；变压器和电动机的铁心用相互绝缘的很薄的硅钢片做成，这样做的目的是增大铁心的电阻，阻断涡流回路来减少电能转化为铁心的内能，提高效率，感电动势的大小由线圈中的电流的变化率决，所以选项C错误．8．关于常用电磁灶，下列说法正确的是( )A．常用电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶B．电磁灶除可用铁磁性材料的锅体外，急时也可以用铝锅或陶砂锅C．同条件下，锅体的电阻率会影响其发热效率D．电磁灶不仅在锅底上产生涡电流，还要在锅竖直壁上产生涡电流，所以效率很高解析：选AC．常用电磁灶有两种，一种是直接用50 Hz的交变电流产生变化的电磁场，这是工频电磁灶；另一种是将50 Hz的交变电流变为直流后，再用电子开关迅速通、断产生高频电流，进一步产生高频磁场，这是高频电磁灶．电磁灶要用铁磁性材料的锅体，铝锅或砂锅非磁性材料的锅体放上去都不行(不会产生涡电流，也就不会使锅体发热)．磁性材料的锅体能够约束更多的磁感线．在产生电磁场的空间中，在锅体内感的电动势一，锅体的电阻率越小，在其中产生的感电流越大．电磁灶只在锅底内产生涡电流，而在锅的竖直侧壁上不会产生涡流．9．如图所示，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hB．若是匀强磁场，球滚上的高度于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：选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，机械能转变为内能，故球滚上的最大高度小于h，选项C错，D对．10．如图所示，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管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述可能正确的是( )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管是用木制成的C．A管是用木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用木制成的，B管是用铝制成的解析：选AD．磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感电流，据楞次律，该电流阻碍磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在塑料、木非金属材料圆管中不会产生感电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、木圆管的时间比穿过金属圆管的时间少．三、非选择题11．如图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并不热？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，产生的感电动势越大，感电流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，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，而零件的其他并不很热．答案：见解析12．如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环距地面高度h＝0．8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以10 m/s 的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3．6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s ，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g 取10 m/s 2)解析：(1)由楞次律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．(2)由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v ＝3.62hgm/s ＝9 m/s 由能量守恒可得：W 电＝12Mv 20－12Mv 2－12mv ′2＝1．7 J ．答案：(1)铝环向右偏斜 (2)1．7 J。

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2021年高中物理 3.2涡流现象与电磁灶自我小测沪科版选修3-2
1如图所示， A、B为大小形状均相同且内壁光滑、使用不同材料做成的圆管，竖直固定在相同的高度，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。

下面关于两管的描述中可能正确的是( )
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
2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．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁芯中的电阻，以减少产生的热量
3如图所示，非磁性弹簧上端固定，下端系一铜球，整个装置在磁铁磁极的正上方，当启动振动系统做上下振动时，不计空气阻力。

关于铜球的运动，以下说法中正确的是( )
A．铜球做等幅振动，系统机械能守恒
B．铜球做等幅振动，系统机械能不守恒
C．铜球做减幅振动，系统机械能守恒
D．铜球做减幅振动，系统机械能不守恒
4异步电动机模型如图所示，蹄形轻磁铁和矩形线框abcd均可绕竖直轴转动。

现使线框沿逆时针方向保持匀速转动(从上往下看)，则磁铁的运动情况是( )
A．磁铁沿逆时针方向(从上往下看)转动
B．磁铁沿顺时针方向(从上往下看)转动
C．磁铁由静止开始一直加速转动
D．磁铁先由静止开始加速转动，后匀速转动
5以下关于涡流的说法中，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
6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多可采用( )
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
7麦克风是常用的一种电子设备，它的内部就是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号。

它的种类比较多，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信号，下列说法正确的是( )
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应现象工作的
C．膜片振动时，线圈内不会产生感应电流
D．膜片振动时，线圈内会产生感应电流
8如图所示，闭合小金属环从高为h的光滑曲面上无初速滚下，又沿曲面的另一侧上升，若图中磁场为匀强磁场，则环上升的高度________h；若为非匀强磁场，则环上升的高度应________h(填“>”“＝”或“<”)。

9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，如图所示，铜盘就能在较短的时间内停止。

分析产生这种现象的原因。

10如图所示为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点轴在竖直面内转动，一水平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。

参考答案
1解析：穿过B管的小球后落地，说明在通过圆筒时受到了阻碍，由于圆筒光滑，该阻碍只有感应电流磁场与引起感应电流的磁场间的阻碍，即B圆管中产生了感应电流，为金属
管；穿过A管的小球没有受到阻碍，A管为非金属管。

选项A、D正确。

答案：AD
2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，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，这是防止涡流而采取的措施。

本题正确选项是B、D。

答案：BD
3解析：铜球振动过程中，球内会有涡流产生，涡流会在铜球内产生电热，消耗机械能，因此说，系统机械能不守恒，铜球做减幅振动。

答案：D
4解析：刚开始，由于磁铁静止，线框匀速转动，它们之间存在相对运动，因而在线框中产生感应电流。

根据楞次定律可知，当线框中产生感应电流时，它阻碍磁铁与线框间的相对运动，因而磁铁与线框同方向转动，而且磁铁逐渐加速转动，只要磁铁的转速比线框的转速小，上述电磁感应现象一直存在，直到磁铁转速加大到与线框转速相等时，它们处于相对静止，此时线框中无电磁感应现象产生，线框和磁铁一起匀速转动。

答案：AD
5解析：根据涡流的产生原因(变化的磁场中的金属块、电流变化的线圈附近的导体中都产生涡流)知：涡流就是平时常见的感应电流，是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的，符合感应电流产生的原因，所以A正确、B错误；涡流和其他电流一样，也有热效应和磁效应，C错误；硅钢的电阻率大，产生的感应电流——涡流较小，不是不能产生涡流，D 错误。

答案：A
6解析：交变电流频率越高、电压越大，产生的磁场变化越快。

在工作中引起的感应电动势越大，感应电流就越大，产生的热量越多，A、B正确，焊接缝接触电阻越大，电压越大，在此处产生的热量越多，越容易熔化焊接。

答案：ABC
7解析：当声音使膜片振动时，膜片后的金属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感线，产生感应电流，声音的强弱不同，产生的感应电流的强弱也就不同，从而将声音信号转变成电信号，这就是电磁感应现象。

所以选项B、D正确。

答案：BD
8解析：若磁场为匀强磁场，则小金属环中无感应电流，所以小金属环的机械能守恒；
若磁场为非匀强磁场，则小金属环中磁通量发生变化，产生感应电流，所以小金属环的机械能通过感应电流做功转化为内能。

答案：＝<
9答案：磁铁放入后，铜盘内从中心到边缘辐向分布的导体会切割磁感线，导体内自成回路，产生涡流，涡流消耗机械能，所以很快就会停止转动。

10答案：第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形成涡流，涡流受磁场的阻碍作用，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，受到的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间。

2021年高中物理 3.涡流现象与电磁灶自我小测 沪科版选修3