2023-2024學年高二物理粵教版（2023）選修第二冊-2.5 渦流現(xiàn)象及其應用同步練習(1)（原卷版+解析版）

第第頁2023-2024學年高二物理粵教版（2023）選修第二冊——2.5渦流現(xiàn)象及其應用同步練習(1)（原卷版+解析版）2.5渦流現(xiàn)象及其應用（解析版）

1．以下現(xiàn)象中屬于渦流現(xiàn)象的應用的是（）

A．某家用電烤箱B．監(jiān)考老師手中的探測儀

C．高壓帶電作業(yè)屏蔽服D．車載充電器

【答案】B

【解析】A、電烤箱是利用電流發(fā)熱的原理，故A錯誤．

B、監(jiān)考老師手中的探測儀，可以探測人身是否攜帶通訊設備（金屬物品），是通過物體上產(chǎn)生渦流而使報警器發(fā)出警告的，故B正確．

C、工人穿上金屬絲織成的衣服可以高壓帶電作業(yè)是利用靜電屏蔽原理，故C錯誤．

D、車載充電器是電容器，故D錯誤；

2．物理學的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應用。下面列舉的四種器件中，利用電磁感應原理工作的是（）

A．可變電容器B．電磁爐

C．質(zhì)譜儀D．示波管

【答案】B

【解析】A．可變電容器是改變極板間的正對面積進而改變電容的，故A錯誤；

B．電磁爐是利用鍋底在磁場中產(chǎn)生渦流而產(chǎn)生的；故應用了電磁感應現(xiàn)象，故B正確；

C．質(zhì)譜儀是利用了帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)而工作的；故C錯誤；

D．示波器是帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)。故D錯誤。

故選B。

3．如圖是一種電加熱裝置，當把一鐵塊放入線圈中且不接觸線圈，稍等片刻，鐵塊就會燒得通紅，小明同學由此做出了以下一些猜想，其中正確的是（）

A．若把一干燥的木棍伸入線圈中，木棍會被燒著

B．線圈內(nèi)部一定通有隨時間變化的電流

C．線圈內(nèi)部一定通有強度很大的恒定直流

D．鐵塊是否會變紅與線圈中電流是否變化無關

【答案】B

【解析】A．由題意可知這是電磁感應現(xiàn)象，木棍不能形成電流，故木棍不會燒著，A錯誤；BCD．變化的電流能產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場可在鐵塊內(nèi)部產(chǎn)生渦流，由于電流的熱效應才把鐵塊燒紅，CD錯誤，B正確。故選B。

4．如圖所示為真空冶煉爐．爐外有線圈，則真空冶煉爐在工作時，下列說法錯誤的是（）

A．通過線圈的電流直接流經(jīng)爐內(nèi)金屬，并使之發(fā)熱

B．通過線圈的電流是交流電

C．爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生感應電流，這種電流叫渦流

D．爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化

【答案】A

【解析】通過線圈的電流是高頻交流，故A錯誤；通過線圈的電流是高頻交流電．故B正確；爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生感應電流，這種電流叫渦流，故正確；爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生渦流，由于渦流使金屬中的自由電子在渦流產(chǎn)生的電場中在電場力的驅(qū)使下高速運動，受到阻礙從而產(chǎn)生熱量使金屬熔化，故D正確；本題選擇錯誤的，故選A．

5．如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采用電磁感應原理產(chǎn)生渦流加熱的，它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場，當變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速升溫，然后再加熱鍋內(nèi)食物.電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收，不會泄漏，對人體健康無危害.關于電磁爐，以下說法中正確的是（）

A．電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的

B．電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，進而對鍋內(nèi)食物加熱的

C．電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉(zhuǎn)來對食物加熱的

D．電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對食物加熱的

【答案】B

【解析】由題意知，電磁爐的原理是利用渦流加熱的，交變電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場，在鍋體底部產(chǎn)生渦流，使鍋體被加熱、然后加熱鍋內(nèi)食物，故選項ACD錯誤，B正確．

故選B。

6．（多選）金屬探測器已經(jīng)廣泛應用在考場檢測、車站安檢等領域，其利用的是電磁感應原理：探測器內(nèi)的線圈中通以大小與方向快速變化的電流從而產(chǎn)生快速變化的磁場，該磁場會在金屬物體內(nèi)部感應出“渦流”（感應電流）。“渦流”會產(chǎn)生磁場，從而影響原始磁場，導致檢測器發(fā)出蜂鳴聲而報警．下列說法正確的是（）

A．欲使待檢測物體內(nèi)部產(chǎn)生“渦流”（感應電流），探測器需在待檢測物上方不停地晃動

B．探測器靜止在待檢測物上方，待檢測物內(nèi)部仍然可以產(chǎn)生“渦流”（感應電流）

C．若待檢測物為塑料則不能報警，因為檢測區(qū)域內(nèi)沒有磁通量變化

D．若待檢測物為塑料則不能報警，因為待檢測物中沒有能夠自由移動的帶電粒子或很少

【答案】BD

【解析】AB．因為金屬探測器中通的是大小與方向快速變化的電流，以致產(chǎn)生高速變化的磁場，故即使探測器靜止在待檢測物的上方，待檢測物中依然有感應電流產(chǎn)生，故A錯誤，B正確；

CD．因為塑料制品近乎于絕緣體，導電性能極差，所以監(jiān)測區(qū)域中并非沒有磁通量變化，而是因為塑料內(nèi)部沒有可自由移動的帶電粒子或極少，而使得待檢測物體中無感應電流或電流太小不能引起報警，故C錯誤，D正確。

故選BD。

7．在生產(chǎn)和生活中，有時候需要利用渦流效應，有時候需要避免渦流效應，下列關于渦流應用的說法中不正確的是（）

A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置

B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的

C．阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動

D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，能減小渦流

【答案】B

【解析】A．真空冶煉爐是線圈中的電流做周期性變化，在金屬中產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生大量的熱量，熔化金屬的，選項A正確，不符合題意；

B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的，選項B錯誤，符合題意；

C．根據(jù)楞次定律，阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動，選項C正確，不符合題意；

D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，能減小渦流，選項D正確，不符合題意。

故選B。

8．如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度。兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面，下面對于兩管的描述中可能正確的是（）

A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的

B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的

C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的

D．A管是用塑料制成的，B管是用膠木制成的

【答案】A

【解析】

由題意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故說明小球在B管時受到阻力作用；其原因是金屬導體切割磁感線，從而使閉合的導體中產(chǎn)生感應電流，由于磁極間的相互作用而使小球受向上的阻力；故B管應為金屬導體，如銅、鋁、鐵等，而A管應為絕緣體，如塑料、膠木等，故A正確，BCD錯誤。故選A。

9．隨著科技的進步，手機無線充電技術得到飛速發(fā)展，其原理如圖所示，手機內(nèi)部有一電力接收線圈，手機下方為充電板，內(nèi)部有一電力輸出線圈，下列說法正確的是（）

A．無線充電技術主要應用了電磁感應原理

B．該充電板可以接在直流電源上使用

C．電力接收線圈兩端輸出的是恒定電流

D．電力輸出線圈中，電流產(chǎn)生的是勻強磁場

【答案】A

【解析】A．手機無線充電技術主要應用了電磁感應原理，選項A正確；

BD．電力輸出線圈端應接入交變電流才可以產(chǎn)生周期性變化磁場，電力接收線圈中才可以產(chǎn)生感應電流，選項B、D錯誤；

C．電磁感應過程中，原交變電流的頻率不改變，即電力接收線圈中產(chǎn)生的也是交變電流，選項C錯誤。故選A。

10．（多選）下圖是用渦電流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖。關于該探測器，下列說法中正確的是（）

A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場

B．探測器只能探測到有磁性的金屬物

C．探測器能探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦電流

D．探測器能探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦電流

【答案】AD

【解析】用渦電流金屬探測器探測地下金屬物時，探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場，從而使金屬物中產(chǎn)生渦流，而渦流產(chǎn)生的磁場再被探測器探測到，而被探測物只要是金屬即可，不一定具有磁性，故AD正確，BC錯誤。

故選AD。

11．（多選）機場內(nèi)有用于安全檢查的安檢門，門框內(nèi)裝有探測線圈，乘客攜帶金屬物品通過安檢門時就會引起報警。下列說法正確的有（）

A．安檢門內(nèi)的線圈產(chǎn)生的是穩(wěn)定磁場

B．安檢門內(nèi)的線圈產(chǎn)生的是變化磁場

C．金屬物品通過安檢門時，金屬內(nèi)會產(chǎn)生渦流

D．金屬物品通過安檢門時，探測線圈內(nèi)會產(chǎn)生渦流

【答案】BC

【解析】探測線圈內(nèi)的電流是變化的，從而在安檢門內(nèi)產(chǎn)生變化的磁場，當金屬物品通過安檢門時，金屬物品內(nèi)磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生渦流，而渦流也會產(chǎn)生磁場，該磁場引起探測線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電磁感應，引起警報。

故選BC。

12．隨著電動汽車的大量普及，汽車無線充電受到越來越多的關注。無線充電簡單方便，不需手動操作，沒有線纜拖拽，大大提高了用戶體驗。將受電線圈安裝在汽車的底盤上，將供電線圈安裝在地面上，如圖所示。當電動汽車行駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可“接受”到供電線圈的電流，從而對蓄電池進行充電。關于無線充電，下列說法正確的是（）

A．無線充電技術與變壓器的工作原理相同

B．為了保護受電線圈不受損壞，可在車底加裝一個金屬護板

C．只有將供電線圈接到直流電源上，才能對蓄電池進行充電

D．當受電線圈沒有對準供電線圈（二者沒有完全重合）時，將不能進行無線充電

【答案】A

【解析】A．無線充電技術就是通過電磁感應原理，當穿過受電線圈的磁通量發(fā)生變化時，受電線圈會產(chǎn)生感應電動勢，有了感應電流，對蓄電池進行充電，與變壓器的工作原理相同，A正確；

B．如果在車底加裝一個金屬護板，金屬護板會產(chǎn)生渦流，損耗能量，同時屏蔽磁場，使受電線圈無法產(chǎn)生感應電流，B錯誤；

C．供電線圈只有接到交流電源上，能產(chǎn)生變化的磁場，從而使受電線圈產(chǎn)生感應電流給蓄電池充電，C錯誤；

D．當受電線圈沒有對準供電線圈（二者沒有完全重合）時，只要穿過受電線圈的磁通量發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁感應，給蓄電池充電，D錯誤。

故選A。

13．下列關于教材中四幅插圖的說法正確的是（）

A．圖甲中，當手搖動柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會反向轉(zhuǎn)動，且跟磁體轉(zhuǎn)動的一樣快

B．圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈中產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬

C．丙是回旋加速器的示意圖，當增大交流電壓時，粒子獲得的最大動能不變，所需時間變短

D．圖丁是微安表的表頭，在運輸時要把兩個正、負接線柱用導線連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁驅(qū)動原理

【答案】C

【解析】A．根據(jù)電磁驅(qū)動原理，圖甲中，當手搖動柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會同向轉(zhuǎn)動，且比磁體轉(zhuǎn)動的慢，故A錯誤；

B．圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，鐵塊中產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬，故B錯誤；

C．根據(jù)

可得

即粒子獲得的最大動能與電壓無關，但是加速電壓變大時，粒子加速的時間變短，所以所需時間變短，故C正確；

D．圖丁是微安表的表頭，在運輸時要把兩個正、負接線柱用導線連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁阻尼原理，故D錯誤。

故選C。

14．如圖所示，線圈中的電流隨時間變化時，導體中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？

【答案】見解析

【解析】有，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生感生電場，使導體中的自由電子發(fā)生定向移動，產(chǎn)生感應電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流。

15．利用高頻交變電流焊接自行車零件的原理如圖所示。圖中M是高頻交流線圈，N是自行車零件，a是待焊接口。當線M中通入高頻電流時，把a的兩端相接觸，接口便會被自動焊接起來。這是為什么？

【答案】見解析

【解析】線圈中通以高頻交變電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應電流，由于焊縫口的接觸電阻很大，放出的焦耳熱很多，致使溫度升的很高，將金屬熔化，焊接在一起；

線圈中通以高頻交變電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應電流，由于焊縫口的接觸電阻很大，放出的焦耳熱很多，致使溫度升的很高，將金屬熔化，焊接在一起；

16．渦流探傷是工業(yè)上常用的技術之一，該技術通過勵磁線圈靠近導體，使導電構(gòu)件中產(chǎn)生渦電流，再借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構(gòu)件缺陷的有關信息。參考如圖所示的示意圖，解釋渦流探傷技術是如何發(fā)現(xiàn)導體中的缺陷的。

【答案】見解析

【解析】金屬探傷時，是探測器中通過交變電流，產(chǎn)生變化的磁場，當金屬處于該磁場中時，該金屬中會感應出渦流，再借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構(gòu)件缺陷的有關信息。

17．渦流產(chǎn)生的熱會使變壓器的鐵芯溫度升高，降低工作效率。為此，變壓器中常用電阻率較大的硅鋼作為鐵芯材料，如圖所示，并把整塊金屬的鐵芯替換成由許多互相絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯。請結(jié)合相關知識說明上述改進措施的原理。

【答案】見解析

【解析】變壓器的鐵芯，在整塊導體內(nèi)部發(fā)生電磁感應而產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象，要損耗能量，把整塊的硅鋼鐵芯替換成由許多互相絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯，其目的是增大電阻，從而為了減小渦流，減小發(fā)熱量，提高變壓器的效率。2.5渦流現(xiàn)象及其應用（原卷版）

1．以下現(xiàn)象中屬于渦流現(xiàn)象的應用的是（）

A．某家用電烤箱B．監(jiān)考老師手中的探測儀

C．高壓帶電作業(yè)屏蔽服D．車載充電器

2．物理學的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應用。下面列舉的四種器件中，利用電磁感應原理工作的是（）

A．可變電容器B．電磁爐

C．質(zhì)譜儀D．示波管

3．如圖是一種電加熱裝置，當把一鐵塊放入線圈中且不接觸線圈，稍等片刻，鐵塊就會燒得通紅，小明同學由此做出了以下一些猜想，其中正確的是（）

A．若把一干燥的木棍伸入線圈中，木棍會被燒著

B．線圈內(nèi)部一定通有隨時間變化的電流

C．線圈內(nèi)部一定通有強度很大的恒定直流

D．鐵塊是否會變紅與線圈中電流是否變化無關

4．如圖所示為真空冶煉爐．爐外有線圈，則真空冶煉爐在工作時，下列說法錯誤的是（）

A．通過線圈的電流直接流經(jīng)爐內(nèi)金屬，并使之發(fā)熱

B．通過線圈的電流是交流電

C．爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生感應電流，這種電流叫渦流

D．爐內(nèi)金屬中會產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化

5．如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采用電磁感應原理產(chǎn)生渦流加熱的，它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場，當變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速升溫，然后再加熱鍋內(nèi)食物.電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收，不會泄漏，對人體健康無危害.關于電磁爐，以下說法中正確的是（）

A．電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的

B．電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，進而對鍋內(nèi)食物加熱的

C．電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉(zhuǎn)來對食物加熱的

D．電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對食物加熱的

6．（多選）金屬探測器已經(jīng)廣泛應用在考場檢測、車站安檢等領域，其利用的是電磁感應原理：探測器內(nèi)的線圈中通以大小與方向快速變化的電流從而產(chǎn)生快速變化的磁場，該磁場會在金屬物體內(nèi)部感應出“渦流”（感應電流）。“渦流”會產(chǎn)生磁場，從而影響原始磁場，導致檢測器發(fā)出蜂鳴聲而報警．下列說法正確的是（）

A．欲使待檢測物體內(nèi)部產(chǎn)生“渦流”（感應電流），探測器需在待檢測物上方不停地晃動

B．探測器靜止在待檢測物上方，待檢測物內(nèi)部仍然可以產(chǎn)生“渦流”（感應電流）

C．若待檢測物為塑料則不能報警，因為檢測區(qū)域內(nèi)沒有磁通量變化

D．若待檢測物為塑料則不能報警，因為待檢測物中沒有能夠自由移動的帶電粒子或很少

7．在生產(chǎn)和生活中，有時候需要利用渦流效應，有時候需要避免渦流效應，下列關于渦流應用的說法中不正確的是（）

A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置

B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的

C．阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動

D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，能減小渦流

8．如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度。兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面，下面對于兩管的描述中可能正確的是（）

A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的

B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的

C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的

D．A管是用塑料制成的，B管是用膠木制成的

9．隨著科技的進步，手機無線充電技術得到飛速發(fā)展，其原理如圖所示，手機內(nèi)部有一電力接收線圈，手機下方為充電板，內(nèi)部有一電力輸出線圈，下列說法正確的是（）

A．無線充電技術主要應用了電磁感應原理

B．該充電板可以接在直流電源上使用

C．電力接收線圈兩端輸出的是恒定電流

D．電力輸出線圈中，電流產(chǎn)生的是勻強磁場

10．（多選）下圖是用渦電流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖。關于該探測器，下列說法中正確的是（）

A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場

B．探測器只能探測到有磁性的金屬物

C．探測器能探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦電流

D．探測器能探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦電流

11．（多選）機場內(nèi)有用于安全檢查的安檢門，門框內(nèi)裝有探測線圈，乘客攜帶金屬物品通過安檢門時就會引起報警。下列說法正確的有（）

A．安檢門內(nèi)的線圈產(chǎn)生的是穩(wěn)定磁場

B．安檢門內(nèi)的線圈產(chǎn)生的是變化磁場

C．金屬物品通過安檢門時，金屬內(nèi)會產(chǎn)生渦流

D．金屬物品通過安檢門時，探測線圈內(nèi)會產(chǎn)生渦流

12．隨著電動汽車的大量普及，汽車無線充電受到越來越多的關注。無