教科版高中物理选修3-21-7

高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）

7涡流

(时间：60分钟)

知识点一涡流及其应用

图1－7－11

1.如图1－7－11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．下面对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

解析磁性小球通过金属圆管过程中，将圆管看作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；磁性小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短，故选A、D.

答案AD

图1－7－12

2.某磁场磁感线如图1－7－12所示，有一铜盘自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的涡流方向是()．A．始终顺时针

B．始终逆时针

C．先顺时针再逆时针

D．先逆时针再顺时针

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O位置，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O位置落到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，由楞次定律判断感应电流方向(自上向下看)是逆时针的，故C答案正确．

答案 C

图1－7－13

3.北京奥运会期间，观众入场前都要接受安全检查，图1－7－13中是一种手持式安全检查报警器，一靠近金属体，它就会发出报警声，这是为什么呢？

答案在报警器内有一线圈，线圈中通有高频电流，因此线圈周围有着高频的变化磁场．当报警器靠近金属体时，线圈的磁场在金属体中感应出涡流，涡流产生的磁场又会穿过线圈，改变线圈中的原磁场，使相关的电子线路产生报警声．知识点二电磁阻尼

4．一根磁化的钢棒以速度v射入水平放置的固定的铜管内，v的方向沿管中心轴，不计钢棒的重力和空气阻力，则在入射过程中()．A．铜管的内能增加B．钢棒的速率减小

C．钢棒的速率不变D．钢棒的速率增大

解析磁化的钢棒相当于一个磁体，它在通过铜管时，铜管内部将产生涡流，铜管内产生焦耳热，内能增加；A对；由能的转化与守恒定律可知，钢棒的动能将部分转化为铜管的内能，因此钢棒的速率将减小．

答案AB

图1－7－14

5.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图1－7－14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

解析铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生了变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生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阻力而减速，所以选项C正确．有机玻璃为非金属，不产生涡流现象.

答案 C

图1－7－15

6.如图1－7－15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

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．答案AD

图1－7－16

7.如图1－7－16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，故球滚上的最高高度小于h，选项C错、D对．

答案BD

图1－7－17

8.如图1－7－17所示，教室里有一台灵敏电流计，老师要求同学们想办法检测这一电流计内部线圈是否断了，可是教室里没有多用电表，也没有电池．吴华慧同学翻了翻自己的文具盒，手里握着一小玩意儿，神秘地对大家说，我有办法了．请你猜一猜，她手中握的可能是什么东西？她会用怎样的办法解决这个问题？

解析她手里肯定握着一段导体，可能是一个回形针(一把小刀、一只圆

规……)，她会把导体接在电流计的两极间，然后摇动电流计，如果指针很快停下，说明内部线圈没有断，如果指针晃动很长时间，说明内部线圈断了．答案见解析

知识点三电磁驱动

图1－7－18

9.如图1－7－18所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将

()．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

解析因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用阻碍磁铁与铜盘的相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化．故要求线圈转动方向与磁铁相同但转速小，不能同步转动，所以正确选项是B.

答案 B