1.3电磁感应定律的应用知能优化训练

11.3电磁感应定律的应用同步练习（鲁科版选修3-2）1．下列对涡流的认识，不．正确的是()A．大块金属中无感应电动势产生，直接产生了涡流B．涡流对生产和实验既有利又有危害C．涡流的形成是遵从电磁感应规律的D．涡流的主要效应是电流的热效应和磁效应解析：选A.涡流是一种电磁感应现象，同样遵从电磁感应规律，是一种自成回路的旋涡电流，由闭合电路欧姆定律可知，有电流必有电动势，故A错，C正确．由于整块金属导体的电阻一般情况下很小，所以产生的涡流很大，因而其热效应和磁效应很明显，涡流的热效应可以用来加热或冶炼金属，但有时也产生危害，如使某些元件发热，故涡流既有有利的一面，也有不利的一面，所以B、D均正确，故选A.2．关于磁卡，下列说法正确的是()A．记录信息时，是利用的电磁感应原理B．读取数据时，是利用的电流的磁效应C．磁卡上涂有磁性材料，数据就记录在这层磁性材料上D．以上说法都不对解析：选C.磁卡记录信息时，是利用的电流的磁效应，读取信息时，是利用的电磁感应原理，所以A、B均错误，磁卡上涂有磁性材料被不同程度地磁化而记录下信息，所以C对，D项错误．3．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，图1－3－5所示为高频感应炉的示意图．冶炼锅内被装入冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，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()图1－3－5A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用红外线C．利用交变电流的磁场在冶炼锅内金属中产生的涡流D．利用交变电流的交变磁场所激发的电磁场解析：选C.高频感应炉是利用了电磁感应的原理，给线圈通入高频交变电流后，冶炼锅内待冶炼的金属在快速变化的磁场中被感应出很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化4．动圈式话筒和动圈式扬声器，内部结构相似，下列有关它们的工作原理叙述正确的是()①话筒是应用了电磁感应原理工作的②话筒是应用了电流的磁效应原理工作的③扬声器是应用了电磁感应原理工作的④扬声器是应用了电流的磁效应原理工作的A．①③B．①④C．②③D．②④解析：选B.扬声器的工作原理是：音频电流通过处在磁场中的音圈(线圈)，电流受到磁场力而引起振动，发出声音，利用了电流的磁效应．话筒的工作原理是：声音引起膜片在磁场中振动，产生随之变化的感应电流，其原理是电磁感应．5．在现代家庭的厨房中，电磁炉(如图1－3－6甲)是家庭主妇非常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点．利用以下材料并结合已学习的电磁学知识分析、讨论相关问题．2图1－3－6如图乙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随电流不断变化的，这个变化的磁场又会使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．因为电磁炉是由电磁感应产生电流，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．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、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．综合以上材料分析以下问题：(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？解析：(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)陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生电磁感应现象；铝、铜的导磁性太差，效率低．(3)能起到加热作用，因为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：见解析一、单项选择题1．下列哪些仪器不．是利用涡流工作的()A．电磁炉B．微波炉C．金属探测器D．真空冶炼炉解析：选B.微波炉是利用微波能量易被水吸收的原理达到加热食物的目的，不是利用涡流工作的．故应选B.2．下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中解析：选D.涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．3．关于真空冶炼和电熨斗的说法正确的是()A．它们都是只利用电流的热效应原理工作的B．它们都是利用电磁感应现象中产生的涡流工作的C．前者是利用电磁感应现象中产生的涡流及电流的热效应工作的，后者是利用电流的3热效应工作的D．前者利用的是变化的电流，后者利用的是恒定的电流解析：选C.真空冶炼是利用涡流及电流的热效应，电熨斗利用电流的热效应，所以真空冶炼需要变化的交流电产生变化的磁场，电熨斗可用直流电也可用交流电，应选C.4．在电磁炉使用过程中，以下说法正确的是()A．线圈产生热量给食物加热B．电磁炉不消耗电能C．电磁炉通过线圈把电能转变为磁场能，在形成涡流过程中，又把磁场能转变为电能，进而转化为内能D．在电磁炉和感应炉中都不遵守能量守恒定律解析：选C.在电磁炉使用过程中，是锅底的涡流产生热给食物加热，故选项A错；电磁炉通过电流时，因其各构件工作，也会消耗部分电能，故B错；C项描述的能量转化过程完全正确；任何物理过程都要遵守能量守恒定律，故D项错误．5.如图1－3－7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)，小球(图1－3－7A．整个过程匀速B．进入磁场过程中做减速运动，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解析：选D.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．6．关于磁卡在记录信息和读取信息过程中的主要工作原理，下列说法正确的是()A．读取信息过程是电磁感应；记录信息过程是电流的磁效应B．记录信息过程是电磁感应；读取信息过程是电流的磁效应C．记录信息和读取信息过程都是电磁感应D．记录信息和读取信息过程都是磁场对电流的作用解析：选A.根据磁卡的工作原理知，记录信息时是电流的磁效应，读卡时是电磁感应，故选项A正确．7．如图1－3－8所示，A、B两图是把带绝缘层的线圈绕在软铁上，C、D两图是把带绝缘层的线圈绕在有机玻璃上，则能产生涡流的是()图1－3－8解析：选A.只有穿过整个导体的磁通量发生变化，才产生涡流，B错在是直流电源，C、D不是导体．8．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不会在金属物品中产生交变的感应电流4D．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：选D.一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属物品被磁化磁性也很弱；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选项错误；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错误；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．9.如图1－3－9所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，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()图1－3－9A．A与B两点位于同一水平线B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环将做等幅摆动解析：选B.铜环在进入和穿出磁场过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，环中电能增加，机械能减小，故B点高度低于A点高度，选项B正确．10．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1－3－10所示，抛物线的方程是y＝x2，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)，一个小金属块从抛物线上y＝b(ba)处以初速度v沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()图1－3－10A．mgbB.12mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋12mv2解析：选D.金属块进出磁场时．会产生焦耳热，损失机械能而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到的最高位置为y＝a时，金属块不再进出磁场，不再产生焦耳热．金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动．由于金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q＝|ΔEp＋ΔEk|＝mg(b－a)＋12mv2.二、非选择题11.如图1－3－11所示，把一个金属板放在蹄形磁铁的两磁极之间，蹄形磁铁和金属板都可以绕OO′轴转动，当转动蹄形磁铁时，金属板也跟着转动起来，请解释这种现象．图1－3－11解析：当蹄形磁铁转动时，穿过金属板的磁通量就发生变化．例如，金属板处于图示的5初始状态时，穿过金属板的磁通量为零，蹄形磁铁一转动，穿过板中的磁通量就增加了，此时板中就有感应电流(涡流)产生，就要受安培力的作用，使其与磁铁沿相同的方向转动．答案：见解析12．在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置(图1－3－12甲)，把一枚磁性很强的小圆片从铝管上端放入管口，圆片直径略小于铝管的内径．从一般经验来看，小圆片自由落下1m左右的时间不会超过0.5s．但把小圆片从上端管口放入管中后，过了许久才从铝管下端落出．小圆片在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆片靠着铝管，也不见它们相互吸引．是什么原因使小圆片在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管(图乙)，圆片在铝管中下落的速度就快多了．这又是为什么？图1－3－12解析：磁性小圆片在铝管中下落过程中，穿过圆筒任一截面的磁通量发生变化，故铝管中有感应电流产生，此感应电流会阻碍磁片下落．而有裂缝的铝管在任一截面回路均为开路，不会形成感应电流，因而不阻碍磁片下落．答案：见解析