分層作業12渦流現象及其應用A組必備知識基礎練1.下列做法可能產生渦流的是()A.把金屬塊放在勻強磁場中B.讓金屬塊在勻強磁場中勻速運動C.讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D.把金屬塊放在變化的磁場中2.(多選)如圖所示,變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的,而不是采用一整塊硅鋼,這是因為()A.增大渦流,提高變壓器的效率B.減小渦流,提高變壓器的效率C.增大鐵芯的電阻,以產生更多的熱量D.增大鐵芯的電阻,以減小發熱量3.(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管,一條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過,如圖所示,在此過程中()A.磁鐵做勻速直線運動B.磁鐵做減速運動C.小車向右做加速運動D.小車先加速后減速4.金屬探測器已經廣泛應用于安檢場所,關于金屬探測器的論述正確的是()A.金屬探測器可用于食品生產,防止細小的砂石顆粒混入食品中B.金屬探測器探測地雷時,探測器的線圈中產生渦流C.金屬探測器探測金屬時,被測金屬中感應出渦流D.探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運動探測效果相同5.如圖所示,閉合導線圓環和條形磁鐵都可以繞水平的中心軸OO'自由轉動,開始時磁鐵和圓環都靜止在豎直平面內,若條形磁鐵突然繞OO'軸N極向紙里、S極向紙外轉動,在此過程中,圓環將()A.產生逆時針方向的感應電流,圓環上端向里、下端向外隨磁鐵轉動B.產生順時針方向的感應電流,圓環上端向外、下端向里轉動C.產生逆時針方向的感應電流,圓環不轉動D.產生順時針方向的感應電流,圓環不轉動6.如圖所示,在光滑絕緣水平面上,有一鋁質圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強磁場,則從金屬球開始進入磁場到完全穿出磁場過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑),金屬球()A.整個過程都做勻速運動B.進入磁場過程中做減速運動,出磁場過程做加速運動C.整個過程都做勻減速運動D.出磁場時的速度一定小于初速度7.阻尼擺及其示意圖如圖所示,在輕質桿上固定一金屬薄片,輕質桿可繞上端O點在豎直面內轉動,一有界磁場垂直于金屬薄片所在的平面.使擺從圖中實線位置釋放,擺很快就會停止擺動;若將擺改成梳齒狀,還是從同一位置釋放,擺會擺動較長的時間.試定性分析其原因.B組關鍵能力提升練8.(多選)機場、車站和重要活動場所的安檢門都安裝有金屬探測器,探測器中有一個通有交變電流的線圈,當線圈周圍有金屬物時,金屬物中會產生渦流,渦流的磁場反過來影響線圈中的電流,使探測器報警.設線圈中交變電流的大小為I、頻率為f,要提高探測器的靈敏度,可采取的措施有()A.增大I B.減小fC.增大f D.同時減小I和f9.(多選)電磁感應鋁箔封口機被廣泛應用在醫藥、食品、化工等生產行業的產品封口環節中,一手持式封口機如圖所示,它的工作原理是:當接通電源時,內置線圈產生磁場,當磁感線穿過封口鋁箔材料時,瞬間產生大量小渦流,致使鋁箔自行快速發熱,熔化復合在鋁箔上的溶膠,從而粘貼在待封容器的封口處,達到迅速封口的目的.下列有關說法正確的是()A.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔B.該封口機可用干電池作為電源以方便攜帶C.封口過程中溫度過高,可適當減小所通電流的頻率來解決D.該封口機適用于玻璃、塑料等多種材質的容器封口,但不適用于金屬容器10.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示.按下列四種方案對紫銅薄板施加恒定磁場,出現擾動后,對于紫銅薄板上下及其左右的微小振動的衰減都有效的方案是()11.渦流檢測是工業上無損檢測的方法之一.如圖所示,線圈中通以一定頻率的正弦式交變電流,靠近待測工件時,工件內會產生渦流,同時線圈中的電流受渦流影響也會發生變化.下列說法正確的是()A.渦流的磁場總是與線圈的磁場方向相反B.渦流的大小與通入線圈的交變電流頻率無關C.待測工件可以是塑料或橡膠制品D.通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力12.(2024廣東廣州高二期中)磁力剎車是游樂場中過山車采用的一種新型剎車裝置,該剎車裝置的原理圖(從后朝前看)如圖所示,停車區的軌道兩側裝有強力磁鐵,當過山車進入停車區時銅片從強力磁鐵間穿過,車很快停下來.關于該裝置剎車原理,下列判斷正確的是()A.磁力剎車利用了電流的磁效應B.磁力剎車屬于電磁驅動現象C.磁力剎車利用銅片中渦流與強力磁鐵作用剎車D.過山車的質量越大,進入停車區時由電磁作用引起的剎車阻力越大13.如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連,水平軌道上方有一足夠長的金屬桿,桿上掛有一光滑螺線管A.在弧形軌道上高為h的地方,無初速釋放一磁鐵B(可視為質點),B下滑至水平軌道時恰好沿螺線管A的中心軸運動,設A、B的質量分別為M、m,若最終A、B速度分別為vA、vB.(1)螺線管A將向哪個方向運動?(2)求全過程中整個電路所消耗的電能.答案：1.D渦流就是整個金屬塊中產生的感應電流,所以產生渦流的條件就是在金屬塊中產生感應電流的條件,即穿過金屬塊的磁通量發生變化.而A、B、C中磁通量不變化,所以A、B、C錯誤;把金屬塊放在變化的磁場中時,穿過金屬塊的磁通量發生了變化,有渦流產生,所以D正確.2.BD磁場變化越快,感應電動勢越大,因而渦流也就越強.渦流能使導體發熱.變壓器的鐵芯是相互絕緣的薄硅鋼片疊加而成,增加鐵芯的電阻率,以減小渦流,從而減少能量損耗,提高變壓器的效率.故選B、D.3.BC磁鐵水平穿入螺線管時,管中將產生感應電流,由楞次定律知螺線管左端相當于S極,與磁鐵S極相斥,阻礙磁鐵的運動.同理,磁鐵穿出時,由楞次定律知螺線管右端為S極,與磁鐵的N極相吸,阻礙磁鐵的運動.故整個過程中,磁鐵做減速運動,選項B是正確的.而對于小車上的螺線管來說,在此過程中,螺線管會產生感應電流,從而使螺線管受到的安培力都是水平向右的,在這個安培力的作用下小車向右運動起來,且一直做加速運動.故選項C正確.綜上所述,正確選項為B、C.4.C金屬探測器只能探測金屬,不能防止細小的砂石顆粒混入食品中,故A錯誤;金屬探測器探測金屬時,被測金屬中感應出渦流,故B錯誤,C正確;探測過程中金屬探測器應與被測物體相對運動,相對靜止時無法得出探測效果,故D錯誤.5.A當條形磁鐵的N極向紙里、S極向紙外轉動時,通過閉合導線圓環的總的磁通量是向里增加的,根據楞次定律知,感應電流產生的磁場應向外,故感應電流的方向沿逆時針方向;再根據電磁驅動的原理知,導線圓環應與條形磁鐵同向轉動,即上端向里、下端向外隨條形磁鐵轉動.故選A.6.D金屬球進、出磁場時,都有渦流產生,都會受到阻力,金屬球會克服安培力做功消耗機械能,故出磁場時的速度一定小于初速度,D正確.因為金屬球進、出磁場時,產生的不是恒定電流,由F=BIL知,產生的安培力不是恒力,故不是做勻減速運動,C錯誤.金屬球進、出磁場過程都做減速運動,在磁場中做勻速運動,A、B錯誤.7.答案見解析解析第一種情況下,阻尼擺進入有界磁場后,在金屬薄片中會形成渦流,渦流使金屬薄片受安培力的作用,阻礙其相對運動,所以會很快停下來;第二種情況下,將金屬擺改成梳齒狀,阻斷了渦流形成的回路,從而減弱了渦流,受到安培力的阻礙會比先前小得多,所以會擺動較長的時間.8.AC增大線圈中交變電流的大小和頻率,可使金屬物中產生的渦流增大,從而提高探測器的靈敏度,選項A、C正確.9.CD由于封口機利用了電磁感應原理,故封口材料必須是金屬類材料,而且電源必須是交流電源,A、B錯誤;減小內置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產生的熱量,即控制溫度,C正確;封口材料應是金屬類材料,但對應被封口的容器不能是金屬,否則同樣會被熔化,只能是玻璃、塑料等材質,D正確.10.A在A圖中,系統振動時,紫銅薄板隨之上下及左右振動,都會使穿過紫銅薄板的磁通量發生變化,產生感應電流,受到安培力,阻礙系統的振動,故A正確;在B、D圖中,只有紫銅薄板左右振動才產生感應電流,而上下振動無感應電流產生,故B、D錯誤;在C圖中,無論紫銅薄板上下振動還是左右振動,都不會產生感應電流,故C錯誤.11.D渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化,根據楞次定律可知,渦流的磁場與線圈的磁場方向可能相同也可能相反,故A錯誤;渦流的大小取決于磁場變化的快慢,故與通入線圈的交變電流頻率有關,故B錯誤;電磁感應只能發生在金屬物體中,故待測工件只能是金屬制品,故C錯誤;因為線圈中電流是周期性變化的,故在待測工件中引起的渦流也是周期性變化的,可知通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力,故D正確.12.C銅片不是鐵磁性材料,不會被磁化,故A錯誤;銅片穿過磁場產生渦流,渦流的磁場與強力磁鐵作用剎車,