1.6 渦流現(xiàn)象與電磁灶 (建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1.電磁灶的加熱原理是渦流現(xiàn)象，下列哪種鍋體適用于電磁灶加熱()A.不銹鋼鍋體B.玻璃鍋體C.塑料鍋體D.陶瓷鍋體【解析】因?yàn)榧訜嵩硎菧u流，首先考慮鍋體應(yīng)該是導(dǎo)體，只有導(dǎo)體才能產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流，這里不考慮食物本身產(chǎn)生渦流，因?yàn)槭澄锏膶?dǎo)電性能太差了.【答案】A2.如圖167所示，教室正南面的鋼窗原來(lái)是關(guān)著的，現(xiàn)在將其中一扇鋼窗迅速朝外推開(kāi)，從室內(nèi)觀察則鋼窗中() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000048】圖167A.不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B.會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駽.會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駾.會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但是電流方向無(wú)法判定【解析】地理南極為地磁場(chǎng)的N極，磁感線分布如圖所示，打開(kāi)窗子的過(guò)程中，通過(guò)窗子的磁通量減小，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?【答案】C3.(多選)磁電式儀表的線圈通常用鋁框作為骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是()A.防止渦流B.利用渦流C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用【解析】線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流，渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái).所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起到電磁阻尼的作用.【答案】BC4.在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水.給線圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)容器中水溫升高很明顯，而另一個(gè)容器中的水溫升高不明顯，則通入的電流與水溫升高明顯的是()A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋 D.變化的電流、玻璃杯【解析】通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化.在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，小鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高明顯；渦流是由變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水溫升高不明顯.【答案】C5.(多選)變壓器的鐵心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.增大鐵心中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量D.增大鐵心中的電阻，以減小發(fā)熱量【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心中的電阻，減小渦流；減少電能轉(zhuǎn)化成鐵心的內(nèi)能，提高效率，是為了防止渦流而采取的措施，故選B、D.【答案】BD6.如圖168所示，光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直、環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖168A.兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)B.兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)C.環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)D.兩環(huán)都靜止【解析】條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)1中磁通量保持為零不變，無(wú)感應(yīng)電流，仍靜止.環(huán)2中磁通量變化，根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應(yīng)電流的效果使環(huán)2向右運(yùn)動(dòng).【答案】C7.如圖169所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則從球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑)，小球()圖169A.整個(gè)過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng)B.進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過(guò)程中做加速運(yùn)動(dòng)C.整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng)D.穿出時(shí)的速度一定小于初速度【解析】小球的運(yùn)動(dòng)主要有兩個(gè)階段.一是球進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，由于穿過(guò)小球的磁通量增加，在球內(nèi)垂直于磁場(chǎng)的平面上產(chǎn)生渦流，有電能產(chǎn)生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以產(chǎn)生的電能只能是由球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)，由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，其速度減?。欢谴┏龃艌?chǎng)的過(guò)程，同理可得速度進(jìn)一步減小，故D正確.【答案】D8.(多選)如圖1610所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說(shuō)法中正確的是()圖1610A.2是磁鐵，在1中會(huì)產(chǎn)生渦流B.1是磁鐵，在2中會(huì)產(chǎn)生渦流C.電磁阻尼器的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D.電磁阻尼器的作用是使指針能很快地穩(wěn)定【解析】電磁阻尼在實(shí)際中有很多用處，電學(xué)儀表的指針能很快停下來(lái)就是利用了電磁阻尼，故題圖中2是磁鐵，線圈1在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中形成電流，獲得電磁阻尼力矩.【答案】AD能力提升9. (多選)如圖1611所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動(dòng).從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000049】圖1611A.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電流D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的方向始終是abcda【解析】當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)而線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C對(duì)；當(dāng)線圈相對(duì)磁鐵轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)電流方向不再是abcda，D錯(cuò)；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度.若兩者的角速度相同，磁感線與線圈處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁感線，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯(cuò)、B對(duì).【答案】BC10.如圖1612所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的，它利用變化的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，當(dāng)變化的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)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(shí)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(huì)泄漏，對(duì)人體健康無(wú)危害.關(guān)于電磁爐，以下說(shuō)法中正確的是()圖1612A.電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B.電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)食物加熱的D.電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生熱量來(lái)對(duì)食物加熱的【解析】電磁爐的工作原理是利用變化的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋的底部產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋體溫度升高后加熱食物，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤、B正確；而選項(xiàng)C是微波爐的加熱原理，C錯(cuò)誤.【答案】B11.把一個(gè)用絲線懸掛的銅球放在通電螺線管上方，如圖1613所示，在下列三種情況下，懸掛銅球的絲線所受的拉力怎樣變化： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000050】圖1613(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，拉力_(填“變大”不變”或“變小”)；(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，拉力_(填“變大”“不變”或“變小”)；(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)時(shí)，拉力_(填“變大”“不變”或“變小”).【解析】(1)銅球可看成由許多水平銅片疊加而成，每一銅片又可看成由許多同心圓環(huán)疊加而成.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，螺線管中的電流增大，穿過(guò)銅球的磁通量增大，銅球中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙其磁通量增大，故有遠(yuǎn)離螺線管運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此絲線的拉力變小.(2)同理可分析，當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，螺線管中的電流減小，使銅球中產(chǎn)生渦流，阻礙磁通量的減小，因此銅球有靠近螺線管運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，使絲線的拉力變大.(3)滑片不動(dòng)，銅球中不產(chǎn)生渦流，因此絲線拉力不變.【答案】(1)變小(2)變大(3)不變12.如圖1614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)交變電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的大小和方向是不斷變化的，這個(gè)變化的磁場(chǎng)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)，這些內(nèi)能便能起到加熱物體的作用從而煮熟食物.電磁爐的特點(diǎn)：電磁爐的效率比一般的爐子都高，熱效率高達(dá)90%，爐面無(wú)明火、無(wú)煙、無(wú)廢氣，電磁爐火力強(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(duì)于鍋的選擇，方法很簡(jiǎn)單，只要鍋底能被磁鐵吸住的就能用.適合放在電磁爐上的烹飪器具有不銹鋼鍋、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. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000051】圖1614(1)在電磁爐加熱食物的過(guò)程中涉及的物理原理有(回答三個(gè)即可)：_(2)電磁爐所用的鍋不能是陶瓷鍋、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置一紙板，則電磁爐還能起到加熱作用嗎？為什么？【解析】(1)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，所以包含了電流的熱效應(yīng)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象；對(duì)于鍋的選擇，方法很簡(jiǎn)單，只要鍋底能被磁鐵吸住的就能用，其中包含了電流的磁效應(yīng).(2)陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在鍋內(nèi)也就不能產(chǎn)生電流；鋁鍋、銅鍋導(dǎo)磁性太差，效率低.(3)能起到加熱作用，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)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.【答案】(1)電流的磁效應(yīng)(或電生磁)電磁感應(yīng)現(xiàn)象(或磁生電)電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律)(2)不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低(3)見(jiàn)解析