高考物理专题22. 涡流模型（原卷版）

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题22.涡流模型一．选择题1.（2023河北邢台高二期末）如图所示，关于下列器材的原理和用途，下列说法中正确的是（）A．变压器可以改变交流电压，但不能改变频率B．扼流圈对交流有阻碍作用是因为线圈存在电阻C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流，涡流产生热量使炉内金属熔化D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用2.（2022山东济南重点高中质检）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热B.电磁炉是利用变化磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热C.电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热3．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是( )A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应4．(2021重庆渝北区五校联考)金属探测器是用来探测金属的仪器，如图所示，关于其工作原理，下列说法中正确的是（）A．探测器内的探测线圈会产生恒定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流5．（2021湖北天门期末）如图所示为实验室所用的某种灵敏天平，安装在天平臂一端（图中的右端）的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间，该装置有利于振动的天平臂迅速平静下来，现因物体放置在秤上引起天平臂的摆动带动金属片上下运动，则以下说法正确的是A．当金属片上下运动时，由于穿过金属片的磁通量没有发生变化，因此金属片中没有感应电流B．当金属片上下运动时，金属片中会产生逆时针方向的涡流C．当金属片向上运动时，金属片受到向下的磁场力D．由于当金属片在上下运动，受到的磁场力总是阻碍金属片的运动，使其机械能转化为内能，导致物体质量测量值偏小6.（2021江西吉安期末）下列图中的设备或元件没有利用涡流的是7．电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等优势。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是( )A．锅体可以用不导电的陶瓷制成B．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的C．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果8．电磁炉是利用涡流加热的，它利用交变电流通过线圈产生变化磁场，当磁场内的磁感线通过锅底时，即会产生无数小涡流，使锅体本身高速发热，从而达到烹饪食物的目的。下列的锅具或容器中，适用于电磁炉的是( )A．煮中药的瓦罐 B．不锈钢锅C．玻璃茶杯 D．塑料盆9．金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是( )A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中B．金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流D．探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同10．(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是( )A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品11．(多选)关于涡流，下列说法中正确的是( )A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流12．“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图5所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列说法正确的是( )图5A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口但不适用于金属容器 13.下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业，不属于涡流现象的是( )14.(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯 15．关于如图所示物理现象的解释中不正确的是( )A．收音机里的“磁性天线”利用互感现象把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈B．电磁炮与传统大炮不同，它利用安培力对弹丸做功的原理，可以使弹丸获得很大的速度C．避雷针往往具有很多组金属尖棒，做成伞架的形状，它是利用静电屏蔽原理工作的D．用导线把微安表的“＋”“－”两个接线柱连在一起后晃动电表，表针晃动幅度很小，且会很快停下，这是物理中的电磁阻尼现象二。论述题1.(12分)如图甲为电磁炉的原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁感线，当磁感线通过导磁性材料(如铁质锅)的底部，而底部可看作由无数个导体圆环构成，当穿过圆环的磁通量发生变化时，圆环上就产生感应电流，即小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是15～30kHz的高频电流)。它和普通电流一样要放出焦耳热，会使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。(1)为什么锅体必须是导磁性材料？(2)如图乙所示为某品牌电磁炉的结构示意图。电磁炉是根据涡流原理给锅加热的，调查研究电磁炉与一般烹饪炉具比较具有哪些优点？(写出两条即可)2.(2022天津南开二模)为了减小传统制动器的磨损，提高安全性能，某设计师设想用电磁阻尼承担电梯减速时大部分制动的负荷。图1为设计的电磁阻尼制动器的原理图。电梯箱与配重质量都为M，通过高强度绳索套在半径为的承重转盘上，且绳索与转盘之间不打滑。承重转盘通过固定转轴与制动转盘相连。制动转盘上固定了半径为和的内外两个金属圈（图2），两金属圈电阻不计，两金属圈之间用三根互成的辐向导体棒连接，每根导体棒电阻均为R，制动转盘放置在一对励磁线圈之间，励磁线圈产生垂直于制动转盘的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场区域限制在辐向角内，磁场区下边界没有磁场，如图2阴影区所示（始终有且只有一根导体棒在磁场内）。若电梯箱内放置质量为m的货物一起以速度v竖直匀速上升，电梯箱离终点（图中未画出）高度为h时关闭动力系统，仅开启电磁制动，一段时间后，电梯箱恰好到达终点。（1）若在开启电磁制动瞬间，三根金属棒的位置刚好在图2所示位置，制动转盘顺时针运动，则此时制动转盘上的电动势E为多少？此时cd两端的电压为多大？（2）若忽略承重转盘和制动转盘的质量，且不计其它阻力影响，则在上述制动过程中，制动转盘产生的热量是多少？（3）求电梯速度为v时制动转盘的电磁阻尼功率，若要提高制动的效果，试对上述设计做出一处改进。