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涡流现象及其应用检测试题  

2012-04-05 10:52:28|  分类: 【高二试题】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 涡流现象及其应用检测试题

 

 1.(双选)下列哪些仪器是利用涡流工作的(  )
A.电磁炉                  B.微波炉
C.金属探测器              D.电饭煲
答案 AC
2.(双选)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.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量
D.增大铁芯中的电阻,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,这样做的目的是增大铁芯中的电阻,来减少电能转化成铁芯的内能,提高效率,是防止涡流而采取的措施.
3.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
答案 A
解析 涡流就是一种感应电流,同样是由于磁通量的变化产生的.
4.如图8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)(  )
 
图8
A.做等幅振动                 B.做阻尼振动
C.振幅不断增大               D.无法判定
答案 B
解析 金属球在通电线圈产生的磁场中运动,金属球中产生涡流,故金属球要受到安培力作用,阻碍它的相对运动,做阻尼振动.
5.(双选)如图9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9
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
答案 AD
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.
6.如图10所示,矩形线圈放置在水平薄木板上,有两块相同的蹄形磁铁,四个磁极之间的距离相等,当两块磁铁匀速向右通过线圈时,线圈仍静止不动,那么线圈受到木板的摩擦力方向是(  )
 
图10
A.先向左,后向右
B.先向左,后向右,再向左
C.一直向右
D.一直向左
答案 D
解析 根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”,当两磁铁靠近线圈时,线圈要阻碍其靠近,线圈有向右移动的趋势,受木板的摩擦力向左;当磁铁远离时,线圈要阻碍其远离,仍有向右移动的趋势,受木板的摩擦力方向仍是向左的,故选项D正确.
7.(双选)如图11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产生感应电流,感应电流通过焊缝处产生大量热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而工件其它部分发热很少,以下说法正确的是(  )
 
图11
A.交流电的频率越高,焊缝处的温度升高得越快
B.交流电的频率越低,焊缝处的温度升高得越快
C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
答案 AD
解析 交流电频率越高,则产生的感应电流越强,升温越快,故A项对.工件中各处电流相同,电阻大处产生热多,故D项对.
8.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.
 
图12
如图12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):
①_________________________________________________________________;

②__________________________________________________________________;

③____________________________________________________________.
(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?
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 电阻率小,电热少,效率低 (3)能起到加热作用.由于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.
9.如图13所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况.
 
 
图13
答案 见解析
解析 (1)铁球将加速运动,其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力.
(2)铝球将减速运动,其原因是铝球内产生了感应电流,感应电流的磁场阻碍相对运动.
(3)木球将匀速运动,其原因是木球既不能被磁化,也不能产生感应电流,所以磁铁对木球不产生力的作用.
10.人造卫星绕地球运行时,轨道各处地磁场的强弱并不相同,因此,金属外壳的人造地球卫星运行时,外壳中总有微弱的感应电流.分析这一现象中的能量转化情形.它对卫星的运动可能产生怎样的影响?
答案 见解析
解析 当穿过人造卫星的磁通量发生变化时,外壳中会有涡流产生,这一电能的产生是由机械能转化来的.它会导致卫星机械能减少,会使轨道半径减小,造成卫星离地高度下降.
11.一金属圆环用绝缘细绳悬挂,忽略空气阻力,圆环可做等幅摆动,若在圆环正下方放置一条形磁铁如图14所示,圆环将如何运动.
 
图14
答案 见解析
解析 条形磁铁置于圆环正下方,圆环运动时,穿过圆环的磁通量保持为零不变,所以环中无感应电流,圆环仍做等幅摆动.
12.如图15所示,一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动,有界的磁场其方向垂直纸面向里,铜片在摆动时受到较强的阻尼作用,很快就停止摆动.如果在铜片上开几个长缝,铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动,这是为什么?
 
图15
答案 见解析
解析 没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时,由于磁场有圆形边界,通过铜片的磁通量会发生变化,在铜片内产生较大的涡流,涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动,因此铜片很快就停止摆动.
如果在铜片上开有多条长缝时,就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上,较大地削弱了涡流,阻力随之减小,所以铜片就可以摆动较多的次数.


 

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