第7節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應用

1.下列哪些儀器不是利用渦流工作的( )
A.電磁爐 B.微波爐
C.金屬探測器 D.真空冶煉爐
【答案】B
【解析】微波爐是利用微波的熱效應.
2.(2018·山西月考)當前,電磁爐已走進千家萬戶,電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生的磁場,該磁場會使鍋底產(chǎn)生渦流,自行發(fā)熱,從而加熱鍋內(nèi)的食物,下列材料中,可用來制作電磁爐的鍋的是( )
A.玻璃 B.大理石
C.不銹鋼 D.絕緣地膠
【答案】C
【解析】電磁爐采用的是電磁感應現(xiàn)象,即通過線圈中產(chǎn)生的磁場在鍋體中產(chǎn)生渦流而產(chǎn)生熱量,因此只能采用金屬制作鍋體,故只能采用不銹鋼,故C正確,A、B、D錯誤.
3.(2019·北京名校期末)電磁爐(如圖甲)的使用讓生活便利、環(huán)保、低碳,它是利用電磁感應原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的.某位同學設(shè)計了一個小實驗模擬電磁爐的工作原理,如圖乙,在插入鐵芯的線圈上端放置一盛有冷水的鐵質(zhì)杯,現(xiàn)接通電源,過了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來.關(guān)于該實驗,下列說法正確的是( )

A.該同學使用的電源既可以是交流電源,也可以是直流電源
B.高頻電磁爐有加熱線圈,通過熱傳導將熱能傳導給鍋體及鍋內(nèi)食物
C.提高交流電源的頻率,同一杯水重復實驗,水加熱到沸騰時間縮短
D.將鐵質(zhì)杯換成電阻率更小的鋁質(zhì)或銅質(zhì)杯,同一杯水重復實驗,水加熱到沸騰的時間縮短
【答案】C
【解析】由于采用的是電磁感應原理,要使線圈中產(chǎn)生感應電流,需要變化的磁場,所以只能采用交流電源,故A錯誤;本實驗采用的是電磁感應原理,即線圈中產(chǎn)生的磁場在鍋體中產(chǎn)生渦流而產(chǎn)生熱量,不是利用熱傳導原理加熱食物的,故B錯誤;根據(jù)電磁感應規(guī)律可知,提高交流電源的頻率,同一杯水重復實驗,水加熱到沸騰時間縮短,故C正確;由于采用電磁感應原理,由于鐵質(zhì)材料可以磁化,故可以加強電磁感應現(xiàn)象,所以采用鐵質(zhì)杯比鋁質(zhì)或銅質(zhì)杯效果更好,D錯誤.
4.(多選)如圖所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖,下列說法中正確的是( )

A.探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生變化磁場
B.只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到
C.探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦流
D.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流
【答案】AD
【解析】探測器內(nèi)線圈通有變化電流產(chǎn)生變化磁場,若有金屬,則金屬中會產(chǎn)生渦流,渦流磁場反過來影響線圈中的電流,使儀器報警.
5.一個半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán),用一根長為L的絕緣細繩懸掛于O點,離O點下方處有一寬度為、垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域,如圖所示.現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點O等高位置A處由靜止釋放(細繩張直,忽略空氣阻力),擺動過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場,則在達到穩(wěn)定擺動的整個過程中,金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是多少?

【答案】mg
【解析】線圈在進入磁場和離開磁場時,磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,機械能減少.最后線圈在磁場下面擺動,機械能守恒.在整個過程中減少的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁,在達到穩(wěn)定擺動的整個過程中,金屬環(huán)減少的機械能為mg,即熱量Q=mg.