1.(雙選)下列哪些儀器是利用渦流工作的( )
A.電磁爐 B.微波爐
C.金屬探測器 D.電飯煲
答案 AC
2.(雙選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的,而不是采用一整塊硅鋼,這是為了( )
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.增大鐵芯中的電阻,以產(chǎn)生更多的熱量
D.增大鐵芯中的電阻,以減小發(fā)熱量
答案 BD
解析 不使用整塊硅鋼而是采用很薄的硅鋼片,這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻,來減少電能轉(zhuǎn)化成鐵芯的內(nèi)能,提高效率,是防止渦流而采取的措施.
3.下列關(guān)于渦流的說法中正確的是( )
A.渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的
B.渦流不是感應(yīng)電流,而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流
C.渦流有熱效應(yīng),但沒有磁效應(yīng)
D.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流
答案 A
解析 渦流就是一種感應(yīng)電流,同樣是由于磁通量的變化產(chǎn)生的.
4.如圖8所示,金屬球(銅球)下端有通電的線圈,今把小球拉離平衡位置后釋放,此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況是(不計(jì)空氣阻力)( )
圖8
A.做等幅振動(dòng) B.做阻尼振動(dòng)
C.振幅不斷增大 D.無法判定
答案 B
解析 金屬球在通電線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng),金屬球中產(chǎn)生渦流,故金屬球要受到安培力作用,阻礙它的相對運(yùn)動(dòng),做阻尼振動(dòng).
5.(雙選)如圖9所示是電表中的指針和電磁阻尼器,下列說法中正確的是( )
圖9
A.2是磁鐵,在1中產(chǎn)生渦流
B.1是磁鐵,在2中產(chǎn)生渦流
C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)
D.該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定
答案 AD
解析 這是渦流的典型應(yīng)用之一.當(dāng)指針擺動(dòng)時(shí),1隨之轉(zhuǎn)動(dòng),2是磁鐵,那么在1中產(chǎn)生渦流,2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng).總之不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),2對1的效果總起到阻尼作用.所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來.
6.如圖10所示,矩形線圈放置在水平薄木板上,有兩塊相同的蹄形磁鐵,四個(gè)磁極之間的距離相等,當(dāng)兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時(shí),線圈仍靜止不動(dòng),那么線圈受到木板的摩擦力方向是( )
圖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 根據(jù)楞次定律的“阻礙變化”知“來拒去留”,當(dāng)兩磁鐵靠近線圈時(shí),線圈要阻礙其靠近,線圈有向右移動(dòng)的趨勢,受木板的摩擦力向左;當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時(shí),線圈要阻礙其遠(yuǎn)離,仍有向右移動(dòng)的趨勢,受木板的摩擦力方向仍是向左的,故選項(xiàng)D正確.
7.(雙選)如圖11所示是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻變化的電流時(shí),待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流通過焊縫處產(chǎn)生大量熱量,將金屬熔化,把工件焊接在一起,而工件其它部分發(fā)熱很少,以下說法正確的是( )
圖11
A.交流電的頻率越高,焊縫處的溫度升高得越快
B.交流電的頻率越低,焊縫處的溫度升高得越快
C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小
D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大
答案 AD
解析 交流電頻率越高,則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng),升溫越快,故A項(xiàng)對.工件中各處電流相同,電阻大處產(chǎn)生熱多,故D項(xiàng)對.
8.我們用作煮食的爐子有各種各樣的款式,它們的工作原理各不相同.有以天然氣、液化石油氣等作燃料的,例如天然氣爐;還有以直接用電熱方式加熱的,例如電飯鍋,下面介紹的是以電磁感應(yīng)原理生熱的電磁爐.
圖12
如圖12所示是描述電磁爐工作原理的示意圖.爐子的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈,當(dāng)電流通過線圈時(shí),會(huì)產(chǎn)生磁場,這個(gè)磁場的大小和方向是不斷變化的,這個(gè)變化的磁場又會(huì)引起放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于鍋底有電阻,所以感應(yīng)電流又會(huì)在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng),這些熱能便起到加熱物體的作用從而煮食.
電磁爐的特點(diǎn)是:電磁爐的效率比一般的爐子都高,熱效率高達(dá)90%,爐面無明火,無煙無廢氣,電磁火力強(qiáng)勁,安全可靠.
因?yàn)殡姶艩t是以電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流,利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量,所以不是所有的鍋或器具都適用.對于鍋的選擇,方法很簡單,只要鍋底能被磁鐵吸住的就能用.適合放在電磁爐上烹飪的器具有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋;不適用的有陶瓷鍋、圓底鐵鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等.
(1)在電磁爐加熱食物的過程中涉及的物理原理有(回答三個(gè)即可):
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________.
(2)電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是____________________________;電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是______________________.
(3)在鍋和電磁爐中間放一紙板,則電磁爐還能起到加熱作用嗎?為什么?
答案 (1)①電流的磁效應(yīng)(或電生磁) ②電磁感應(yīng)現(xiàn)象(或磁生電)、垭娏鞯臒嵝(yīng)(或焦耳定律) (2)不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電阻率小,電熱少,效率低 (3)能起到加熱作用.由于線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達(dá)鍋底,在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流,利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用.
9.如圖13所示,在光滑水平桌面上放一條形磁鐵,分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它一個(gè)初速度,讓其向磁鐵滾去,觀察小球的運(yùn)動(dòng)情況.
圖13
答案 見解析
解析 (1)鐵球?qū)⒓铀龠\(yùn)動(dòng),其原因是鐵球被磁化后與磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引的磁場力.
(2)鋁球?qū)p速運(yùn)動(dòng),其原因是鋁球內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場阻礙相對運(yùn)動(dòng).
(3)木球?qū)蛩龠\(yùn)動(dòng),其原因是木球既不能被磁化,也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以磁鐵對木球不產(chǎn)生力的作用.
10.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí),軌道各處地磁場的強(qiáng)弱并不相同,因此,金屬外殼的人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí),外殼中總有微弱的感應(yīng)電流.分析這一現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情形.它對衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可能產(chǎn)生怎樣的影響?
答案 見解析
解析 當(dāng)穿過人造衛(wèi)星的磁通量發(fā)生變化時(shí),外殼中會(huì)有渦流產(chǎn)生,這一電能的產(chǎn)生是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化來的.它會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星機(jī)械能減少,會(huì)使軌道半徑減小,造成衛(wèi)星離地高度下降.
11.一金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)繩懸掛,忽略空氣阻力,圓環(huán)可做等幅擺動(dòng),若在圓環(huán)正下方放置一條形磁鐵如圖14所示,圓環(huán)將如何運(yùn)動(dòng).
圖14
答案 見解析
解析 條形磁鐵置于圓環(huán)正下方,圓環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過圓環(huán)的磁通量保持為零不變,所以環(huán)中無感應(yīng)電流,圓環(huán)仍做等幅擺動(dòng).
12.如圖15所示,一狹長的銅片能繞O點(diǎn)在紙面平面內(nèi)擺動(dòng),有界的磁場其方向垂直紙面向里,銅片在擺動(dòng)時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用,很快就停止擺動(dòng).如果在銅片上開幾個(gè)長縫,銅片可以在磁場中擺動(dòng)較多的次數(shù)后才停止擺動(dòng),這是為什么?
圖15
答案 見解析
解析 沒有開長縫的銅片繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)擺動(dòng)時(shí),由于磁場有圓形邊界,通過銅片的磁通量會(huì)發(fā)生變化,在銅片內(nèi)產(chǎn)生較大的渦流,渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動(dòng),因此銅片很快就停止擺動(dòng).
如果在銅片上開有多條長縫時(shí),就可以把渦流限制在縫與縫之間的銅片上,較大地削弱了渦流,阻力隨之減小,所以銅片就可以擺動(dòng)較多的次數(shù).
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