第二章 3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动 　　　　 第二章　电磁感应 1．知道感生电场及感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，会计算其大小。 2．通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的。 3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产、生活中的应用与防止。 4．了解电磁阻尼和电磁驱动现象及其应用。 素养目标 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 1 知识点二　涡流 2 课时测评 5 随堂达标演练 4 内容索引 知识点三　电磁阻尼与电磁驱动 3 2 3 4 5 6 7 8 9 1 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 返回 情境导学　如图所示，一个闭合电路静止于磁场中。 (1)磁场的强弱发生变化，闭合电路内产生感应电流，你 知道其原因吗？ 提示：闭合电路内产生感应电流，是因为闭合电路内产生 了感生电场，使得导体中的自由电荷在电场力作用下做定 向运动，产生感应电流，也就是说闭合电路内产生了感应电动势。 (2)如果将闭合电路移走，磁场的强弱仍然发生变化，会 有什么现象发生？ 提示：将闭合电路移走，磁场的强弱仍然发生变化，感生电场仍然存在，但是没有感应电流了。 自主学习 教材梳理 (阅读教材P35完成下列填空) 1．感生电场 __________认为，磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场叫作感生电场。 2．感生电动势 由感生电场产生的____________叫作感生电动势。 3．感生电动势中的非静电力：就是感生电场对自由电荷的作用。 麦克斯韦 感应电动势 问题探究　请思考下列问题： (1)只要磁场变化，在空间一定会产生感生电场和感应电流吗？ 提示：磁场变化，在空间一定会产生感生电场，但是不一定有感应电流。 (2)感生电场的方向遵守楞次定律吗？ 提示：遵守。 (3)感生电场与感生电动势是一回事吗？ 提示：不是。 (4)感生电场的电场线与静电场的电场线一样是不闭合的吗？ 提示：感生电场的电场线是闭合的。 合作探究 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速 器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，图甲 为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间 真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针 方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子 加速。则下列判断正确的是 A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B．通入电磁体线圈的电流在增强 C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的 例1 √ 电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备，电 子带负电，电场方向与电子运动的方向相反，所以真空室 中产生的感生电场沿顺时针方向，A错误；电磁体线圈中 电流变大时，产生的磁感应强度变大，由楞次定律可知， 产生的感生电场方向是顺时针方向，电子受感生电场的力 与运动方向相同，电子的速度增大，B正确；电子在轨道 中做圆周运动的向心力是由洛伦兹力提供的，D错误；感 生电场使电子加速，即电子在轨道中加速的驱动力是电场力，C错误。 1．感生电场的理解 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 (2)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 (3)感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示， 当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。 (4)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律E＝n 计算。 注意：有感生电场，不一定有感应电流。 探究归纳 2．感生电场与静电场的比较 比较项目 静电场 感生电场 产生条件 由静止电荷产生 由变化的磁场激发 电场线特点 静电场的电场线总是始于正电荷，终止于负电荷，不闭合、不相交、也不相切 感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点 电场对电荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零 电场方 向的判断方法 静电场方向与正电荷所受电场力的方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律判断的 探究归纳 针对练．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则 A．小球速度变大 B．小球速度变小 C．小球速度不变 D．小球速度可能变大也可能变小 磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到的电场力方向与运动方向相反，故小球速度减小，B正确。 √ 返回 知识点二　涡流 返回 情境导学　如图为电磁炉的加热原理图，电磁炉的锅具一般是平底的铁锅，其加热原理是什么？ 提示：通电线圈产生变化的磁场，在平底的铁锅底部 产生涡流，从而使得锅底温度升高，起到加热作用。 自主学习 教材梳理 (阅读教材P36—P37完成下列填空) 1．涡流：当线圈中的______随时间变化时，线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体中都会产生感应电流，如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫作________，简称______。 2．涡流的应用 (1)涡流热效应的应用：真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用：探雷器、安检门。 3．涡流的防止 电动机、变压器等设备中要防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的________。 (2)途径二：用相互绝缘的________叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 电流 涡电流 涡流 电阻率 硅钢片 问题探究　电磁炉热效率可达90%，炉面无 明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安 全可靠。描述电磁炉工作原理的示意图如图 所示。 (1)使用电磁炉应通入恒定电流还是交变电流， 为什么？ 提示：电磁炉利用涡流加热原理，线圈通入变化的电流时，锅具底部金属部分产生涡流，使锅具迅速发热，用来加热和烹饪食物，因此通入恒定电流不可以工作，通入交变电流可以。 合作探究 (2)电磁炉的锅能否用陶瓷锅或耐热玻璃锅，为什么？ 提示：电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷或耐热玻璃不属于导体，不能产生感应电流，因此不能用。 (3)在打开电磁炉但没有放锅前，不慎有纸落在了放锅的位置，有没有可能将纸引燃？ 提示：因为纸不属于导体，不能在其中产生涡流，不能将纸加热，也不会引燃纸。 (多选)如图甲为常见的家用电磁炉，图 乙为电磁炉的工作原理图。当通以高频交变电 流时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向 的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是 A．磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好 B．由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流方向为顺时针 C．电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡流来工作的 D．普通陶瓷砂锅也可以利用电磁炉来煲汤 例2 √ √ 磁场变化频率越高，磁通量变化率越大，由 法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动 势越大，回路中的电流越大，加热效果越好， 故A正确；由上往下看，根据右手螺旋定则可 知，题图乙线圈中该时刻电流沿逆时针方向，故B错误；电磁炉的工作原理是利用交变电流通过线圈产生交变磁场，使金属锅自身产生涡流从而加热锅内的食物，故C正确；交变磁场在普通陶瓷砂锅内不能形成涡流，则不能用来加热，故D错误。 1．涡流的产生条件：穿过金属块的磁通量发生变化，涡流的大小正比于磁通量的变化率。 2．涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R可知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。 3．涡流中的能量转化：涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。 探究归纳 针对练1．(多选)一手持式封口机如图所示，它的工作原 理是：当接交流电源时，内置线圈产生变化的磁场，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，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是 A．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 √ √ 由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是 金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误； 减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产 生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确。 针对练2．(多选)金属探测器是用来探测金属的仪器，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变化的磁场 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 金属探测器利用涡流探测金属物品的原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，故A、C正确，B、D错误。 √ √ 返回 知识点三　电磁阻尼与电磁驱动 返回 情境导学 如图所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是什么？ 提示：利用电磁阻尼，使线圈偏转后尽快停下来。 教材梳理 (阅读教材P37—P38完成下列填空) 1．电磁阻尼 (1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到________，________总是阻碍导体的运动。 (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，在导体中会产生__________，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。 (2)应用：交流感应电动机。 安培力 安培力 感应电流 问题探究　如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极 间，可以绕支点自由转动。 (1)转动磁体，铝框也随之转动起来，为什么？ 提示：转动磁体，铝框内的磁通量发生变化产生感应电流， 受到安培力作用，阻碍铝框与磁体间的相对运动，于是铝框 随磁体转动起来。 合作探究 (2)在铝框随磁体转动的过程中，铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些，原因是什么？ 提示：如果铝框的转动速度和磁体的转动速度一样，则两者相对速度为零，便不会产生感应电流，这时的电磁驱动作用就会消失，所以铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些。 (3)停止转动磁体，手抓把手不动，磁体立刻停止转动，铝框也会在较短的时间内停止转动，为什么？ 提示：磁体停止转动，而铝框仍在转动，铝框内的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力的作用，阻碍铝框与磁体间的相对运动，于是铝框很快停止转动。 角度一　电磁阻尼问题 某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动 剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一 根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下 列说法正确的是 A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势 B．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用 C．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势 D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用 例3 √ 未接导线时，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势，但不构成闭合回路，故不产生感应电流，不受安培力的作用，A、B错误；接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势，在闭合回路中产生感应电流，受到安培力的作用，是电磁阻尼的表现，C错误，D正确。 针对练．(多选)如图是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是 A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 2是磁铁，1在2中转动，1中产生涡流，1所受的安培力将阻碍1的转动，总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用，所以它能使指针很快地稳定下来，故A、D正确，B、C错误。 √ √ 角度二　电磁驱动问题 (多选)(2023·广东佛山高二期中)如图是某同学 自制的简易磁力传动装置，铝制圆盘放置在可旋转底 座上，圆盘正上方悬挂条形磁铁。关于该装置，从上 往下看，说法正确的是 A．当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘顺时针转动 B．当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘逆时针转动 C．当条形磁铁的转速变快时，铝制圆盘转速也变快 D．当条形磁铁停止转动，铝制圆盘会立即停止运动 例4 √ √ 当条形磁铁顺时针转动时，穿过铝制圆盘的磁通量会 发生变化，根据楞次定律可知，圆盘内产生的感应电 流的磁场会阻碍磁通量的变化，所以铝制圆盘也顺时 针转动，A正确，B错误；当磁铁的转速变快时，穿 过铝制圆盘的磁通量变化加快，圆盘产生的阻碍磁通量变化的磁场也变快，所以铝制圆盘转速也变快，C正确；当条形磁铁停止转动，由于铝制圆盘转动过程中仍产生感应电流，所以圆盘会逐渐减速直至停止运动，D错误。故选AC。 电磁阻尼与电磁驱动的比较 比较项目 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成 效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力 能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能 相同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动 探究归纳 针对练．水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由 旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线 与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处 于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是 A．小磁针不动 B．小磁针逆时针方向转动 C．小磁针顺时针方向转动 D．由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流 √ 铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流(涡流)，此电流产生的磁场导致磁针逆时针方向转动，构成电磁驱动。故选B。 返回 随堂达标演练 返回 1．(多选)(鲁科版选择性必修第二册·P52·T5)如图所示，电 磁炉是利用感应电流(涡流)的加热原理工作的。下列关于电磁 炉的说法，正确的是 A．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 √ 电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时上表面材料会发生电磁感应，进而损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误；电磁炉产生变化的电磁场，导致金属锅底出现涡流，所以电磁炉不能用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，故C错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率，故D正确。故选AD。 √ 2．如图是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深 度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获 得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽 外径所在的区域，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直 向下。设小球在运动过程中电荷量不变，则 A．小球需要的向心力大小不变 B．小球需要的向心力大小不断增大 C．洛伦兹力对小球做了功 D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比 √ 当磁感应强度随时间均匀增大时，将产生恒定的感生电场，由楞次定律知，电场方向沿逆时针(俯视)，因小球带正电，电场力对小球做正功，小球速率逐渐增大，向心力也随着增大，故选项A错误，B正确；洛伦兹力对运动电荷不做功，故选项C错误；带电小球所受洛伦兹力F＝qvB，随磁感应强度B和速率v的增大而增大，B∝t，则F和t不成正比，故选项D错误。 3．(多选)磁控健身车车轮处的结构示意图如图所示，在 金属飞轮的外侧有一些磁体(与飞轮不接触)，人用力蹬 车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，拉动 旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下列说法正确的有 A．飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力 B．飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小 C．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小 D．磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强 √ √ 根据题意，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞 轮产生阻碍作用，飞轮受到的阻力主要来源于磁体对 它的安培力，选项A正确；飞轮转速一定时，磁体越 靠近飞轮，飞轮受到的安培力越大，即阻力越大，选 项B错误；磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，磁通量的变化率越大，则飞轮内部的涡流越强，产生的安培力越大，受到的阻力越大，选项C错误，D正确。 4．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时(俯视)，则 A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小 C．线圈转动时将产生恒定电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda √ 由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，如两者的转速相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，则线圈转速一定小于磁铁的转速，故B正确，A错误；两者的相对运动相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，则线圈中产生大小、方向周期性变化的电流，故C、D错误。 返回 课 时 测 评 返回 1．(多选)(2023·河南信阳市高二期中)以下四图都 与电磁感应有关，下列说法正确的是 A．真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产 生涡流，从而炼化金属 B．当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向 转动 C．金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 D．磁电式仪表中把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁阻尼的作用 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象， 使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故A正 确；根据电磁驱动原理，当蹄形磁体顺时针转动 时，铝框将朝相同方向转动，故B错误；金属探 测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是 否有金属，故C错误；磁电式仪表中把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D正确。故选AD。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2．如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门 框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间通电线圈中存在 顺时针方向(左视图)均匀增大的电流，则下列说法正确的是(电 流方向判断均从左向右观察) A．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针 B．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的大小不变 C．有金属片通过时，按收线圈中感应电流的方向为顺时针 D．有金属片通过时，接收线圈中感应电流会变大 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，可知穿过右 侧线圈的磁通量向右且增大，根据楞次定律可知，右侧线圈中产 生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线圈中的感应 电流方向仍然为逆时针，故A、C错误；通电线圈中存在顺时针 方向均匀增大的电流，则通电线圈产生的磁场均匀增大，所以穿 过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由 法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B正确；有金属片通过时，穿过金属片中的磁通量也发生变化，金属片中也会产生感应电流，与接收线圈中感应电流的方向相同，所以会将该空间中磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流会变小，故D错误。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 3．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面 原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对 STM的扰动，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，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其左右振动的衰减最有效的方案是 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 题图A中，系统震动时，紫铜薄板随之上下及 左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁 通量发生变化，产生感应电流，受到安培力， 阻碍系统的震动；题图B、D中，只有紫铜薄 板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；题图C中，紫铜薄板上下振动，不会产生感应电流左右振动，若振幅太小，也不会产生感应电流。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4．一个电子感应加速器的简化模型如图所示。半径为r0的 圆形区域中存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度为B1， 令B1随时间均匀增加，从而产生感生电场加速粒子。在r≥ r0的环形区域中也存在向里的磁场，磁感应强度为B2。欲使 带正电荷q的粒子能在环形区域内沿半径r＝r0的圆形轨道 上不断被加速。则下列说法正确的是 A．要使粒子半径不变，则B2应保持恒定 B．粒子运动一周，所受电场力对它不做功 C．该装置只能加速正粒子 D．当B1随时间均匀增加时，B2也应随时间均匀增加 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 根据楞次定律可知，产生的感生电场的方向沿逆时针， 故带正电粒子沿逆时针方向加速运动；由法拉第电磁感 应定律可知，沿半径r＝r0的圆形轨道上，感生电场的 场强大小相等；由牛顿第二定律可知，若粒子能沿半 径r＝r0的圆形轨道不断被加速，则其切向加速度大小不变，由qvB2＝ m ，v＝at，可得B2＝ t，即B2也应随时间均匀增加，故A错误，D正确；因感生电场线为逆时针方向的圆形电场线，粒子逆时针转动，电场力做正功，故B错误；若粒子带负电荷，粒子将顺时针加速运动，该装置可以加速负电粒子，故C错误。故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 5．(多选)如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以变化的电流时，待焊接的金属工件的焊缝处就会产生大量热量将金属熔化，把工件焊接在一起。下列说法正确的是 A．电源的频率越高，工件中的感应电流越大 B．电源的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电流大 D．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电阻大 √ 根据法拉第电磁感应定律可知，电源的频率越高，感应电动势越大，工件中的感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快，A正确，B错误；焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处接触面积小，电阻大，C错误，D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 6．(2023·南京市第一中学高二期末)在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是 A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C C．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 由于圆环运动的范围内，各处的磁感应强度不同，所 以圆环运动的过程中机械能不断转化为电能，故圆环 的机械能会越来越小，最终停在最低点B，故A正确， C错误；因为圆环在运动的过程中产生感应电流，对整个过程由能量守恒定律可知，重力势能转化为电能，不能上升到右侧与A点等高处的C点，故B错误；圆环来回运动，磁通量不断变化，所以感应电流方向不断变化，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 7．灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使 灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小 组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。 他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案和 乙方案中的相同磁场均位于零刻度线下方，甲方案 在指针转轴上装上扇形铝板，乙方案在指针转轴上装上扇形铝框，下列说法正确的是 A．因为铝框质量比铝板质量小，所以乙方案比甲方案更加合理 B．乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流 C．甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中也能产生涡流 D．因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案更合理 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁 感线，即使铝板摆动幅度很小，在铝板内也能形 成涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来； 乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通 量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的 作用，指针不能很快停下，因此甲方案更合理。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 8．上海中心大厦上的阻尼器在大风天气出现摆动，给大楼进行减振。如图为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流。下列说法正确的是 A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电 B．阻尼器最终将机械能转化为内能 C．导体板电阻率越大，阻尼越明显 D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使之磁通量发生 变化，从而在导体板中产生电涡流，A错误；阻尼器将 摆动的动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转 化为内能，B正确；导体板电阻率越大，电阻越大，电 流越小，阻尼越不明显，C错误；质量块通过导体上方的速度越快，则磁通量的变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 9．(2023·北京市西城区高二期末)如图所示，一根长1 m左右的 空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管 上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由 静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关 磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是 A．磁体做自由落体运动 B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C．磁体受到的合力方向一直向下 D．磁体的机械能先增大后减小 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 磁体下落时，由于是无缝空心铝管，故会产生电磁感应，出 现涡流，根据楞次定律可知会产生阻力阻止小圆柱永磁体的 下落。开始时，速度较小，阻力小于重力，合力向下，当速 度逐渐增大时，磁体所受阻力也增大，加速度减小。当空心 铝管足够长时，磁体会先做加速度逐渐减小的加速运动，速 度最大时，小圆柱所受阻力等于重力，做匀速直线运动，因此磁体不可能做自由落体运动，且磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，故A、B错误；当铝管长度有限时，磁体可能达不到最大速度就穿过了铝管，即该过程中磁体的合力方向一直向下，故C正确；由于一直存在阻力做负功，因此磁体的机械能一直减小，故D错误。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 1 谢 谢 观 看 ！ 第二章　 　电磁感应 2 3 4 5 6 7 8 9 1 $$