第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第二章 电磁感应么 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 更点和难点 课标要求 1,了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生 电动势的方向，并会计算它的大小 重点：涡流产生的原因 2.了解涡流的产生，了解涡流现象的利用和危害，了解电磁 难点：电磁阻尼和电磁驱动的原理。 阻尼和电磁驱动 3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析. 口01必备知识梳理。 基础梳理 知识点】电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 色敲黑板 (1)概念：变化的磁场在周围空间激发的电场叫作感生电场. 1.变化的磁场周国产生 (2)特点：①感生电场的电场线与磁场方向垂直；②感生电场 感生电场，与是否存在闭合电 的强弱与磁感应强度的变化率有关， 路无关，如果在变化的磁场中 (3)感生电场与静电场的区别 放一个闭合电路，自由电荷在 ①产生方式不同：静电场是由电荷激发的，而磁场周围的电 感生电场的作用下发生定向 移动. 场则是由变化的磁场激发的. 2.电路中产生感生电动 ②电场线的特点不同：静电场的电场线不闭合，总是始于正 势的导体部分相当于电源，其 电荷或无限远，终止于无限远或负电荷：而变化的磁场周围产生 电路为内电路 的感生电场的电场线是闭合曲线，没有起点和终点. ③方向：在实际问题中通常要由磁场的方向和强弱变化的情 况根据楞次定律来判断感生电场的方向。 2.感生电动势 (1) 山感生电场使导体产生的电动 定义 势叫感生电动势 布电路中允汽电断，相于内 比路感生比动势的方向可以根 感生电动势 作用 站松次定律和安培定则来判定 大小。 =2 生感生电动势的过程巾磁场 能向电能转化，儿满足能量守 能业关系 h定律 89 国雕白手细高中物理 选择性必修第二册) (2)成因 园记方法园 磁坳 入激发越 生感应 动门由电 判断感生电场的方向 变化 生电场 电动势 荷定问移动 伸出右手，使拇指伸直， (3)感生电场中的非静电力：感生电场对自由电荷的作用力， 四指弯曲。若磁场在增强，让 相当于电源内部的非静电力. 拇指的指向与磁场方向相反： 例口(2024·江西南昌二中高二月考)现 若磁场在减弱，让拇指的指向 空室 与磁场方向相同（增反减同）. 代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速 这时，弯曲的四指所指的方向 器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感 就是感生电场的方向. 应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空 轨道 室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时会产 生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变 化，这时真空室空间内就产生感生电场，电子将在感生电场作用 下得到加速.如图所示（上方为侧视图，下方为真空室的俯视图）， 当电磁铁绕组通以图中所示的电流时，电子被“约束”在半径为R 的圆周上沿顺时针方向运动，下列说法正确的是(). A.电磁铁绕组中的电流必须持续增大 B.电子感应加速器是利用磁场对电子的洛伦兹力作用使电 子加速的 C,电磁铁绕组中通以恒定的电流时，真空室中的电子仍能得 到加速 D.根据楞次定律可知，电子在感生电场中的受力方向与电场 方向相同 解析当电磁铁绕组通以图示电流时，线圈中的电流增大，磁 场增强，根据楞次定律，感生电场产生的磁场要阻碍其增大，所以 感生电场为逆时针方向，电子沿顺时针方向运动，加速器应对电 子加速，A正确；洛伦兹力恒不做功，B错误；电磁铁绕组中通以 恒定的电流时，不会发生电磁感应现象，也就不会产生感生电场， 电子得不到加速，C错误：电子在感生电场中的受力方向与电场 方向相反，这与楞次定律无关，D错误 [答案A 知识点2涡流 1.涡流的产生 P拓视野 把块状金属放在变化的磁场中，由于电磁感应金属块内将产 1.电磁炉的工作原理 生感应电流.如图中的虚线所示，这种电流在金属块内形成闭合 如图所示，电磁炉的面板 电路，很像水中的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流 下方布满了线图，当通上高频 90 第二章 电磁感应收组 交流电时，线图周国产生迅速 变化的磁场，变化的磁场使面 板上方的铁锅底部产生涡流。 铁锅迅速发热，从而达到加热 食物的目的 2.涡流的特点 (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第 电磁感应定律 (2)磁场变化越快（出越大），导体的横羧面积S越大，导体 2.焊接原理 如图所示，线图中通入高 材料的电阻率越小，形成的涡流就越大 频变化的电流时，待焊接的金 3.涡流的利用 属工件中会产生感应电流，由 (1)真空治炼炉内金属的电阻率小，涡流很强，产生的热量很 于焊接缝处的接触电阻很大， 多，可以用来冶炼合金钢， 放出的焦耳热很多，致使温度 (2)探雷器也是利用涡流工作的.探雷器线圈中有变化的电 升得很高，将金属熔化，把工 流，线圈在地面扫过时，如果地面下埋着金属物品，金属中会产生 件焊接在一起。 涡流，涡流的磁场又会反过来影响线圈中的电流，使仪器报警.机 线陶导钱 场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人携带的金属物品也 电源 是这个原理 待焊接工作 4.涡流的防止 电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上.当线圈中流过变化的 电流时，在铁芯中会产生涡流，使铁芯发热，浪费能量，还可能损 坏电器.因此，我们常采用硅钢这种电阻率比较大的材料，并且用 互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，以便增大电 阻，减小涡流 知识点3电磁阻尼 1.电磁阻尼的产生 P拓视野 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，根 电磁阻尼摆 据楞次定律，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电 磁阻尼. 电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何相对磁场运动的 如图，把铜片悬挂在电磁 导体，只要有感应电流通过，就会存在电磁阻尼作用. 铁的两极间，形成一个摆。在 电磁铁线图未通电时，钢片可 2.电磁阻尼的应用 以自由摆动，要经过较长时间 电磁阻尼有不少应用.使用磁电式电表进行测量时，由于指 才会停下来 针转动轴的摩擦力矩很小，若不采取措施，线圈及指针将会在所 一旦当电磁铁通电之后， 示值附近来回摆动，不易稳定下来.为此，许多电表把线圈绕在闭 由于穿过运动导体的磁通量 91 国雕手细高中物理选择性必修第二册？) 合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从 发生变化，铜片内将产生感应 而获得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置.电气 电流.根据楞次定律，銅片的 列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼原理制成的， 摆动会受到阻力而迅速停止 例2(2024·湖南长沙雅礼中学高二期 M 扣描 加 末)为了有效隔离外界振动对STM的扰动， 磁场 在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫 铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动， 紫铜蒋板 如图所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场：出 现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 XXx A B C D 解析]施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁 阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生涡 流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，促使其振动 衰减.方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的 磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的 磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量可能 变化：方案C中，紫钢薄板上下振动或左右振动时，通过它的磁通 量可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通 量可能不变，所以只有A选项上下左右振动时穿过板的磁通量均 变化，故A正确，BCD错误. 答案A 知识点4电磁驱动 1.电磁驱动的产生 司敲黑板 如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应 在电磁驱动现象中，导体 电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作 在安培力作用下的运动速度 用常常称为电磁驱动， 总要比磁场的运动速度慢一 如图所示，当转动蹄形磁铁时，线圈也跟着转动起 些，原因是什么？ 在电磁瓢动现象中，安培 来，产生这种现象的原因就是电磁驱动， 力的作用效果是阻碍相对运 2.电磁驱动的原因分析 动，如果导体速度和磁场速度 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化.例如，线 一样，则两者相对速度为0，便 圈处于如图所示的初始位置时，穿过线圈的磁通量为0，蹄形磁铁 不会产生感应电流，这时电磁 一转动，穿过线圈的磁通量就增加了.根据楞次定律，此时线圈中 驱动作用就会消失，所以导体 92 第二章 电磁感应收组 就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着同向 的运动速度要小于磁场的运 转动起来 动速度（两者的转速总是异 例3(2024·天津南开中学高二期末) 步的). 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆 盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中 闲圆健 心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转 的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘 中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下 列说法不正确的是(). A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量 不变 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生 的磁场导致磁针转动 解析圆盘在转动中由于半径方向的金属条切割磁感线，从 而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A正确：圆盘在径向 的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的，点电势不 等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动，故B正确； 圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化，所 以没有磁通量的变化，故C正确：引起磁针转动的电流是导体切 割产生的，不是因为自由电子随圆盘转动形成的电流引起的，故 D错误. 答案D 重难托展 重难点1 感生电动势与动生电动势的比较 感生电动势 动生电动势 卫划重点河 导线不动，磁场随时间变化磁场不变，由导体运动引起磁 感生电动势的本质是产 表述不同 时在导线中产生的电动势 通量的变化而产生的电动势 生涡旋电场，涡旋电场产生非 静电力，使导体中的电荷向两 由电荷在磁场中运动时所受 产生原因不同 由感生电场产生 的洛伦兹力产生 瑞积累产生电势差：而动生电 动势的本质是洛伦兹力充当 移动电荷的非感生电场对自由电荷的作 导体中自由电荷所受的洛伦 非静电力，使导体中的电荷向 静电力不同 用力 兹力沿导体方向的分力 两端积累产生电势差 相当于电源的 变化磁场穿过的线圈部分 运动时切割磁感线的部分导体 部分不同 93 重雕台手圆高中物理选择性必修第二册) 续表 感生电动势 动生电动势 △中的产生原 回路本身面积发生变化而引 B变化引起Φ变化 因不同 起中变化 大小计算 Ai=nS AB E-nAp E=nA=nB AS nBlv △ △ 方向判断 楞次定律 楞次定律或右手定则 感生电动势与动生电动势的本质是相同的，都遵从法拉第 相互联系 电磁感应定律，体现能量转化与守恒 例④(2024·安徽宿城一中高二月考)如图甲，足够长光滑平 行金属导轨MN、PQ倾斜固定放置，斜面与水平面夹角0=37°，导 轨间距L=1m,导轨顶端与R=12的定值电阻连接，整个导轨处 在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间的 变化关系如图乙所示.质量为0.5kg、长为1m、电阻r=0.5的金 属棒ab放在导轨上，与导轨顶端相距d=0.5m,0~1s内，给金属 棒施加一个平行导轨平面向上的拉力，使金属棒刚好不滑动，一1s 撤去拉力，金属棒滑动时与导轨接触良好且始终与导轨垂直.已知 sin37°=0.6，重力加速度大小取g=10m/s2,导轨电阻不计.求： (1)作用在金属棒上拉力的最小值： (2)若金属棒沿导轨下滑2m时加速度已为0，则从撤去拉力 至金属棒沿导轨下滑2m时，回路中产生的焦耳热为多少. 0.C-Q 0-N tis 乙 解折(1)0~1s内，回路中的感应电动势E地=△BLL △t △t 1,5V,回路中电流1=干，=1A1=1s时，拉力最小，根据力的 平衡有最小拉力F=mgsin0十BIL=5N. (2)设当金属捧加速度为0时，速度为，则ngsin9= R+r 解得=号m/ 金属棒运动2m的过程中，设回路中产生的焦耳热为Q,根 据能量守恒定律有mgin0·5=Q+2m,产生的焦耳热Q 1455 J. 256 94 第二章 电磁感应收9 02关键能动提孔。 题型1涡流现象及其分析 各国都在重点突破的 火箭上体 例①(2024·陕西师大附中高二期中)如 技术.其中有一技术难 轨道 图是汽车上使用的电磁制动装置示意图.电磁 题是回收时如何减缓 对地的碰撞，为此设计 线圈 制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导 体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡 师在返回火箭的底盘 滑块 流，使导体受到阻碍运动的制动力.下列说法 安装了电磁缓冲装置， 72 正确的是( 该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由 线圈 高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单 铁西 匝正方形线圈abd:②火箭主体，包括绝缘光 磁感线 滑缓冲轨道MV、PQ和超导线圈（图中未画 旋转钠运动导体（转盘） 出)，超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨 A.制动过程中，导体不会产生热量 道平面的匀强磁场.当缓冲滑块接触地面时， B.如果导体反向转动，此装置将不起制动 滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的 作用 磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至 C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲.现已 D.线圈电流一定时，导体运动的速度越 知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的 大，制动力就越大 速度大小为，经过时间：火箭着陆，此时火箭 解析电磁制动的原理是当导体在通电线 速度为v;线圈abcd的电阻为R,其余电阻忽 略不计：ab边长为1，火箭主体质量为m,匀强 圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流 磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g, 过电阻时会产生热量，A错误：如果改变线图 一切摩擦阻力不计.求： 中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为 (1)缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两 反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培 端的电势差U。: 力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向， (2)缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的 安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动 加速度大小： 的制动力，B错误；线圈中电流越大，产生的磁 (3)火箭主体的速度从h减到'的过程中 场越强，转盘转动产生的涡流越强，制动器对 系统产生的电能 转盘的制动力越大，C错误；线圈电流一定时， 解析(I)ab边产生电动势E=Bl,因此 导体运动的速度越大，转盘转动产生的涡流越 强，制动力就越大，D正确， Ua=子Bl 答案D （2)安培力P=B,电流1-股，对大 题型2电磁阻尼与电磁驱动问题 箭主体受力分析可得F,一mg=ma,解得a 例2(2024·广东金山中学高三质检)随 BPu 着航空领域的发展，实现火箭回收利用成为了 mR g 95 国避手册高中物理选择性必修第二册) (3)设下落1时间内火箭下落的高度为h, 对火箭主体由动量定理有mgl一Fl=m 电磁阻尼 电磁驱动 BFh=m一m,化简得h= 由于导体在磁场中由于磁场运动引起 mh,即mgt 运动而产生感应电磁通量的变化而产 成因 mR(十一)，根据能量守恒定律，产生的 流，从而使导体受到 生感应电流，从而使 B2 安培力 导体受到安培力 电能为E=mgh十受一司mm,联立各式可 不 导体所受安培力的方导体所受安培力的方 效果 向与导体运动方向相向与导体运动方向相 得EmgR(w十g- 点 反，阻碍导体运动 同，推动导体运动 B2L 2 m 2n2 导体克服安培力做由于电磁感应，磁场 方毛鱼 能量功，其他形式的能转能转化为电能，通过 电磁阻尼和电磁驱动问题的分析要点 转化 化为电能，最终转化 安培力做功，电能转 电磁阻尼和电磁驱动问题，其本质仍然 为内能 化为导体的机械能 是电磁感应，分析求解具体问题时，还需明 都属于电磁感应现象，电磁阻尼和电磁驱 确电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系（对比 联系 动中的安培力都是阻碍导体与磁体间的 相对运动 见下表). 03核心素养聚焦一。 考向1电磁阻尼的应用 终保持不变 例团(2023·全国甲卷)（多选）一有机玻 D.与上部相比，小磁体通过线圈下部的过 璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成 程中，磁通量变化率的最大值更大 的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈 解析由图(b)可知，强磁体通过每匝线圈 在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也 时产生的感应电流最大值逐渐增大，根据法拉 均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相 第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知，小 邻两匝间的距离.如图(a)所示，现让一个很小 磁体通过每匝线圈时磁通量变化率越来越大， 的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止 即小磁体在玻璃管内下降的速度越来越快， 下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间 A正确；下落过程中，小磁体的N极、S极上下 的变化如图(b)所示.则( 没有颜倒，B错误：小磁体下落过程中受到的电 骨资磁体 磁阻力实质就是安培力，根据安培力公式可知， 下落过程中，小磁体受到的电磁阻力越来越大， 电流传感器 C错误：与上部相比，小磁体通过线图下部的过 (b) 程中，磁通量变化率的最大值更大，D正确. A,小磁体在玻璃管内下降的速度越来越快 答案AD B.下落过程中，小磁体的N极、S极上下 颠倒了8次 命题意图 考查电磁阻尼 C.下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始 核心素养 科学思雏之模型构建 素养水平水平2 96 第二章 电磁感应么9 04学业质量测评。 。A基础过关练 测试时间：15分钟 摩擦力 1.(2024·湖北襄阳五中高二期中)如图所示， B.人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮 长度均为1m的甲、乙空心铝管竖直放置， 受到的阻力越小 其中乙管有一条竖直的裂缝.某同学把一块 C.控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受 圆柱形的强磁体先后从甲、乙两管的上端由 到的阻力越大 静止放入管口，磁体在甲、乙两管中运动的 D.控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内 部的涡流越弱 时间分别为3s和0.6s.磁体的直径略小于 3.(2024·广东广州六中高二期中)磁力刹车 铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦及空气 是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装 阻力.关于磁体在甲、乙两管中的运动，下列 置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）如 说法正确的是( 图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁， A.磁体在甲管内下落的过程中，所受合外力 当过山车进入停车区时，铜片从强力磁铁间 的冲量可能为0 穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原 B.磁体在甲管中加速向下运动时，铝管对桌 理，下列判断错误的是( 面的压力将逐渐增大 C.磁体在乙管内下落的过程中，乙管中没有 璥力破铁 产生感应电动势和感应电流 D.磁体在乙管内下落的过程中，其重力势能 铜 的减少量小于动能的增加量 A.过山车进入停车区时其动能转化成电能 旋钮一 B.把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的 拉线 磁铁 刹车效果 C过山车进人停车区的过程中两侧的铜片 金局 飞轮 中会产生感应电流 D.过山车进入停车区的过程中铜片受到的 第1题图 第2题图 安培力使过山车减速 2.(2024·浙江温州高三一模)图甲为磁控健 4.(2024·安徽铜陵三中高二阶段练习)如图 身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属 所示，条形磁铁固定在光滑水平桌面上，现 飞轮的外侧有磁铁，与飞轮不接触，人用力 有三个大小相同的立方体a,b、c,其中a为 蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮 铁块，b为铅块，c为木块，它们分别从P点 产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不 以相同的初速度正对着磁铁的S极滑去，设 同强度的健身需求（当拉紧旋钮拉线时可以 它们与S极相碰时的速度分别为马、和 减少磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确 ,则有( 的是( A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的 97 重随白手细高中物理选择性必修第二册) A.>M> B.v<u<v 2.(2024·福建宁德一中期中)如图所示，在一 C.u>> D.v=v=v 水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有 5.(2024·江苏南京十二中高二期中)如图所 质量为、电荷量为g的带正电小球，在槽内 示为新一代炊具—电磁炉，无烟、无明火、 沿顺时针方向做匀速圆周运动.现加一竖直 无污染、不产生有害气体、高效节能等是电 向上的均匀变化的匀强磁场，则(). 磁炉的优势所在.电磁炉是利用电流通过线 A.小球速度变大 圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时， B.小球速度变小 即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速 C.小球速度不变 发热，然后再加热锅内食物.下列相关说法 D.小球速度可能变大，也可能变小 中正确的是( 3.(2024·湖北武汉二中高二期末)如图所示， 水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆 心的正上方有用轻质弹簧悬挂的条形磁铁。 现将磁铁托起到弹簧处于原长时放开，磁铁 将沿竖直方向上下振动.若磁铁在振动过程 A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 中始终没有接触桌面，则有( B.恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好 A.磁铁上下振动时，金属圆环中将产生方向 C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 始终不变的感应电流 D.降低磁场变化的频率，可提高电磁炉的加 B.当磁铁运动到最低点时，圆环中产生的感 热效果 应电流最大 B综合提能练 测试时间：20分钟 C在磁铁向下运动的过程中，圆环对桌面的 1.(2024·湖南安化二中模拟预测)著名物理 压力大于圆环的重力 学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在 D.在磁铁静止不动后，磁铁减少的重力势能 一块绝缘圆盘中部安一个线圈，并接有电 全部转化为圆环中产生的内能 源，圆盘的四周有许多带负电的小球，整个 装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接 通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是 ( A.圆盘将逆时针转动（俯视）》 B.圆盘将顺时针转动（俯视） 第3题图 第4题图 C.圆盘不会转动 4.(2024·湖南岳阳一中高二期中)（多选）如 D.圆盘先逆时针转动再顺时针转动（俯视） 图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光 滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相 同高度.两个相同的磁性小球同时从A、B管 上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比 穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管 第1题图 第2题图 的描述中可能正确的是(). 98参考答案与解析收 根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之后 2.C【解析】根据楞次定律和电磁感应定律，飞轮受到的 金属棒相对于导体框向上运动，因此金属棒受到导体 阻力主要来源于磁铁对它的安培力，故A错误：人蹬车 框给的沿斜面向下的滑动摩擦力.因匀速运动，有 频率一定时，拉紧旋钮拉线，陋铁与飞轮间的距离减 ngsin a-十gcos a=F发，此时导体框向下做匀加速运 小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，故B错误，控 动，根据牛顿第二定律可得Mgsin a一mgeos a=Ma, 制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越 设磁场区域的宽度为x,则金属棒在磁场中运动的时 大，受到的安培阻力越大，故C正确，D错误 间为一云，此时导体框的速度为=功十，则导体 3.B【解析】过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿 框的位移=1十合a,因此导体框和金属棒的相 过，铜片切割磁感线产生感应电流，故C正确：铜片切 a.由题意当金属棒离开磁 1 割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强 对位移为△x=z1一x= 力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受 场时导休框的上端EF刚好进人磁场，侧有位移关系 安培力是阻力，使过山车减速，故D正确：安培力做负 一△x一x,导体框进人磁场时做匀速运动，此时的电 功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故 动势为E=B肌山=以，导体根受到向上的安培 A正确：有机玻璃片不是导体，当其进人停车区从强力 力和滑动摩擦力，因此可得Mgsin&=mgcos a十 磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，达不到同样的刹车 Bl1L.联立以上可得x=0.3ma=5m/s,m=0.02kg 效果，故B错误. 品 4.C【解析】铁块a被赞化后受到引力而加速运动，铅块 (3)金属棒出磁场以后，速度小于导体框的速度，因此 中产生涡流，根据楞次定律，阻碍相对运动，故会减速 受到向下的摩擦力，做加速运动，则有ngsin a十 运动：木块c受重力、支持力，不受磁场力，二力平衡，做 mgcos a=a1,金属棒向下加速运动.导体框匀速运 匀速直线运动，所以>>，故C正确，ABD错误. 动，当共速时导体框不再匀速运动，则有十a山=)， 5.C【解析】锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故A 导体框匀速运动的距离为=4，代人数据解得= 错误，C正确：提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的 2.5 5 9 m-is m. 加热效果，故BD错误 第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 B综合提能练 A基础过关练 1.A【解析】当电源接通的瞬间，由安培定则可知线圈内 1.B【解析】磁体在甲管内由静止释放，初动量为0，下 的磁场方向向上，线圈中增大的电流将产生磁场，则穿 落过程中由楞次定律可知，过程中存在的磁场力会阻 过绝缘圆盘的磁通量增加，根据电磁场理论可知变化 碍磁体的运动，但不会阻止磁体的运动，即磁体最终的 的磁场会产生电场，根据楞次定律可知线圈周围即将 速度不为0，故末动量不为0，由动量定理可知，合外力 产生顺时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场 的冲量不为0，故A错误：磁体加速向下运动时，受到的 方向相反，则带负电的小球会受到逆时针方向的电场 磁场力方向向上，且逐渐增大，根据牛顿第三定律，铝 力，故圆盘将沿逆时针方向运动，A正确， 管受到的磁场力方向向下，且逐渐增大，因此铝管对桌 2.D【解析】磁场的变化使空间内产生感生电场，但没有 面的压力将逐渐增大，故B正确：体在乙管中运动的 说明磁场是变大还是变小，所以产生的感生电场的方 时间大于自由落体的时间，由此可知磁体受到了磁场 向可能与小球运动方向相同，也可能相反，则小球速度 力，乙管中存在感应电动势和应电流，故C错误：磁 可能变大，也可能变小，所以D正确，AC错误 体在乙管下落过程中，受到了阻碍其运动的磁场力，其 3.C【解析】当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速振动时，穿 机械能诚小，可知减少的重力势能大于动能的增加量， 过闭合金属圆环的磁通量增大，磁铁向上振动时穿过 故D错误. 闭合金属圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，磁铁 15 重难⑤手册高中物理透择性必修第二册 上下振动时，金属圆环中将产生方向不断变化的感应 第4节互感和自感 电流，故A错误：当磁铁运动到最低点时，环内的磁通 A基础过关练 量的变化率为0，根据产生感应电流的条件可知，圆环 L.B【解析】此线圈是双线绕法，电流等大反向，所以产 中不产生感应电流，故B错误：根据楞次定律可知，当 生的磁场方向相反、强度相同，相互抵消，故通过线圈 磁铁向下运动时，穿过闭合金属圆环的磁通量增大，由 的磁通量始终为0，不会产生感应电动势，故ACD错 愣次定律知，圆环有收缩同时远离磁铁的趋势，故圆环 误，B正确 和桌面间的挤压程度增加，即圆环对桌面的压力增大， 2.A【解析】S闭合后，线圈产生很大的自感电动势，开 圆环对桌面的压力大于圆环的重力，故C正确：磁铁上 始电流几乎都从灯泡A流过，然后A中电流逐渐减 下振动的过程中磁铁的重力势能、动能、弹簧的弹性势 小，所以A亮一下又逐渐变暗：闭合S后，电容器C充 能都不断变化，同时圆环中产生感应电流，有焦耳热产 电，并且充电电流越来越小，所以B逐渐变亮：最后A 生，所以磁铁静止不动后，磁铁碱少的重力势能转化为 被L短路，所以A最后会熄灭，A正确，B错误.S闭合 弹簧的弹性势能与圆环中产生的焦耳热，故D错误. 足够长时间后，C所在支路中无电流，相当于断路，所 4.AD【解析】由题意可知，小球在B管中下落的速度要 以B很亮，而A不亮，CD错误 小于在A管中下落的速度，故说明小球在B管时受到 阻力作用其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合 3.A【解析】将一软铁棒从螺线管左边迅速插人螺线管 的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使 内，穿过线圈的磁通量增大，会产生自感现象，从而产 小球受向上的阻力，故B管应为金属导体，如铜，铝等， 生反向的自感电动势，所以通过灯泡的电流减小，由于 而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确， 通过线圈的电流方向相同，螺线管开始处于收缩状态 BC错误， 但是后来电流减小了，线圈之间的安培力减小，则螺线 5.AC【解析】A线圈有个缺口，进入磁场时，不产生 管比开始状态伸长了一点，A正确， 感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度等 4.A【解析】当断开开关，A这一支路原来的电流立即消 于g,而BC线陶是闭合的，进人磁场时，产生感应电 失，因为线圈阻碍电流的减小，而且A和L构成回路， 流，线圈受到竖直向上的安培力作用，则A线圈落地时 所以产生自感电流，自感电流从I:慢慢减小，为使小 间最短，故A正确，B错误：设闭合线圈的边长为L,横 灯泡能比原来更亮一些，必须使I:>,A正确 截面积为S,电阻率为她，密度为，质量为，进人 5.C【解析】S闭合后，电源的电压立即加到两灯泡两 磁场过程中速度为v时加速度为：，根据牛顿第二定律 端，故两灯泡将立刻发光，故AB错误：开关S断开后， 得mg一F”=a,解得a=g- 线圈与1。构成回路，由于自感的存在，电流将从1开 R mR 一g 始减小为0，方向与1方向相反，故C正确，D错误. ”,可知a与横截面积S无关，所以B.C线圈在 16pwP吨 B综合提能练 运动过程中加速度时刻相同，速度也时刻相同，所以 1.C【解析】突然断开K,的瞬间，线圈与A:构成回路， B、C同时落地，C正确，D错误 A没有电流经过，立即熄灭.在开关K断开，K,闭合 C强基突破练 时，两灯的亮度一样，所以线圈的直流电阻也是R,则 1,(1)磁铁B向右运动时，螺旋管中产生悠应电流，感应 闭合K,待电路稳定后，线圈中的电流与灯泡中的电 电流产生电磁驱动作用，使得螺旋管A向右运动： 流一样，所以断开开关K,的瞬间，流过A的电流大小 (2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动 不变，方向向左，所以不会变亮，C正确 能和螺旋管中的电能，所以mgh=MA+号m流十 2.AD【解析】开关S闭合时，电感L中的电流等于两 倍L。中的电流，断开开关S的瞬间，由于自感作用，两 E,即E=mgh-之M-之m 个电感线圈相当于两个电源，与三个灯泡构成闭合回 16