2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第二册）

2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 （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。 （2）通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。 （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。 （4）了解电磁阻尼和电磁驱动。 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 【情境导入】 如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流． (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 【知识梳理】 1．感生电场 麦克斯韦认为，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 由感生电场产生的电动势叫感生电动势． 3．电子感应加速器 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速． 【重难诠释】 1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动． 2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合． 3．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算． [例题1] （多选）（2023春•沙坪坝区校级月考）高能电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。电磁铁线圈通有如图所示方向的电流，电子在真空室中做加速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁线圈通过的电流一定增大 B．从上向下看，电子做顺时针方向的圆周运动 C．电子加速时受到的向心力变大 D．电子轨道所在平面的感应电场从上向下看是顺时针方向 [例题2] 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。现加一竖直向上的均匀增大的匀强磁场，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 [例题3] （2024春•怀柔区校级期中）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。当电磁铁线圈通入如图乙所示的正弦式交变电流时，真空室中产生磁场，电子在真空室中做圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，俯视看在0～和～T两个时间段内电子的运动，下列说法正确的是（　　） A．电子都沿逆时针做加速圆周运动 B．0～内电子沿逆时针做加速圆周运动，～T内电子沿逆时针做减速圆周运动 C．0～内电子沿逆时针做减速圆周运动，～T内电子沿逆时针做加速圆周运动 D．0～内电子沿逆时针做加速圆周运动，～T内电子无法做圆周运动 知识点二　涡流 【情境导入】 如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 【知识梳理】 1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 2．金属块中的涡流会产生热量，利用涡流产生的热量可以冶炼金属． 【重难诠释】 1．产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中． (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 2．产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能． (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能． 3．涡流的应用与防止 (1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等． (2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯． [例题4] （2023秋•莱西市期末）为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一一个简易装置。如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热。下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是（　　） A．增大交流电源的频率 B．把不锈钢锅换成铜锅 C．将电源换成电动势更大的直流电源 D．把线圈内部铁芯去掉 [例题5] （2024春•西城区校级期中）熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一熔池，熔池内放待熔的金属块。当线圈中通以高频交流电时，熔池中的金属就可以熔化，这是因为（　　） A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热 B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生热量 C．线圈中的高频交流电在熔池中产生感应电流，通过熔池电阻产生热量 D．线圈中的高频交流电在金属中产生感应电流，通过金属电阻产生热量 [例题6] （2023•清远模拟）如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　） A．a、b两点等高 B．小球在最低点处于平衡状态 C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流 D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力 [例题7] （2023秋•德城区校级期末）电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（　　） A．家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物 B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C．简易电磁炉工作时，利用线圈产生的自感现象来加热水 D．仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间 [例题8] 人类经过漫长的技术革命，在各领域取得巨大的进步，例如在炊具中发明出电磁炉，它具有升温快、效率高等优点。下列有关电磁炉加热原理说法正确的是（　　） A．电磁炉通过在面板中产生涡流加热食物 B．电磁炉通过红外线的热效应加热食物 C．电磁炉通过电流流过电阻丝产生热量加热食物 D．电磁炉的加热锅具不能选用陶瓷材料 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 【情境导入】 弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体．将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来．如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁体上下振动时穿过它(如图所示)，磁体就会很快停下来，解释这个现象． 【知识梳理】 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，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． 电磁驱动 若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，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，这种作用常常称为电磁驱动． 【重难诠释】 电磁阻尼和电磁驱动的比较 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力方向与导体运动方向相同，为动力 能量 转化 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 共同点 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间的相对运动 [例题9] （2023秋•兴庆区校级期末）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左右振动的衰减最有效的方案是（　　） A． B． C． D． [例题10] （多选）（2024•广东开学）电磁悬挂的结构示意图如图所示，电磁悬挂不同于空气悬挂，其仍使用弹簧提供支撑力，但可调阻尼减震器内部则不是传统的液压机油，而是磁流变液。磁流变液的特点就是可通过电流产生的磁场来灵活调节磁流变液的粘度，从而控制减震器的阻尼，也就是改变悬挂的软硬，且磁场越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大。下列说法正确的是（　　） A．磁流变液是利用了电流的磁效应 B．磁流变液是利用了电流的热效应 C．电流越强，悬挂越软，乘坐的舒适感越好 D．电流越强，悬挂越硬，乘坐的颠簸感越强 [例题11] （2023春•广州期末）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断错误的是（　　） A．过山车进入停车区时其动能转化成电能 B．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 C．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 [例题12] （2023春•湖州期末）如图所示，有一铜盘轻轻拨动后会绕转轴自由转动，如果转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但不与铜盘接触。下列说法正确的是（　　） A．铜盘转得越来越快 B．铜盘中会有涡流产生 C．这是电磁驱动现象 D．上下交换磁极铜盘会转得越来越快 [例题13] （2023•浙江）如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO'，接入电阻R构成回路。导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放，导体杆开始下摆。当R＝R0时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当R＝2R0时，导体杆振动图像是（　　） A． B． C． D． 1. （2024春•温州期末）图甲是常见的扬声器实物图，图乙是剖面结构图，图丙是磁铁和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音。则（　　） A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B．线圈上各点位置处磁感应强度相同 C．电流变化越快则发声频率越高 D．图丙线圈电流沿逆时针时，线圈受垂直纸面向外的安培力 2. （2024春•中山市期末）如图a所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图b所示的交变电流时（以电流顺时针为正方向），待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，下列说法正确的是（　　） A．待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电 B．图b中的交流电的频率越小，焊缝处的温度上升越快 C．0.5×10﹣6∼1×10﹣6s内，工件中的感应电流在减小 D．1×10﹣6∼1.5×10﹣6s内，工件中的感应电流方向为顺时针 3. （2023秋•鼓楼区校级期末）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈’线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是（　　） A．安检门能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的水果刀 C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作 D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理 4. （2024•海淀区校级三模）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　） A．制动过程中，导体不会产生热量 B．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力 C．制动力的大小与导体运动的速度无关 D．为了使导体获得恒定的制动力，制动过程中可以逐渐增大线圈中的电流 5. （2024春•重庆期中）关于下列四幅图的说法中正确的是（　　） A．如图（a）所示，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属 B．如图（b）所示，回旋加速器是利用电场控制轨道，使带电粒子“转圈圈”，利用磁场进行加速的仪器 C．如图（c）所示，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 D．如图（d）所示，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向转动，且和磁铁转得一样快 6. （2024•延边州一模）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　） A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流 B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，转动小磁针，圆盘也会同向转动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会逆时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 7. （多选）（2024•佛山一模）有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（　　） A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势 C．线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上 D．该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关 8. （2023春•海淀区校级期中）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（　　） A．0 B．r2qk C．πr2qk D．2πr2qk 9. （2023春•九龙坡区校级月考）随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动汽车底部的感应装置（主要装置是线圈）对车载电池进行充电，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右。无线充电桩可以允许的有效充电距离一般为15～20cm。下列说法中正确的是（　　） A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动汽车快速充电 B．地面供电装置连接恒压直流电源时也可以实现对汽车充电 C．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 D．车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 10. （2023春•海淀区校级期末）托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，以下说法中正确的是（　　） A．托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速 B．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 C．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体 D．为了约束温度为T的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强度B必须正比于温度T 11. （2023春•天河区期末）如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（　　） A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在P中的下落时间比在Q中的长 C．在两个下落过程中的机械能都守恒 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大 12. （2023春•白云区校级期中）图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求（当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离），下列说法正确的是（　　） A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力 B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力越小 C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大 D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱 13. （多选）（2023春•玉林期中）如图甲、乙、丙所示，三根粗细都相同、长度均为L＝1.25m的空心管竖直放置，甲是绝缘体，乙是导体，丙是带缝的导体，取三个质量均为m＝2×10﹣2kg的磁体，分别从三根管的上端开口由静止释放（在管内下落过程中与管壁无碰撞）；如图丁所示，用一导线对折后绕制（双线并绕法）成线圈，让条形磁体从线圈的上端由静止开始下落穿过线圈（与线圈无接触），重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．甲中的磁体穿过绝缘体的过程所需要的时间小于0.5s B．乙中的磁体运动到管的下端时的动量小于0.1kg•m/s C．丙中的磁体穿过导体的过程，重力的冲量等于0.1N•s D．丁中的条形磁体一直做自由落体运动 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 （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。 （2）通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。 （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。 （4）了解电磁阻尼和电磁驱动。 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 【情境导入】 如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流． (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 答案　(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定． (2)感生电场对自由电荷的作用． 【知识梳理】 1．感生电场 麦克斯韦认为，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 由感生电场产生的电动势叫感生电动势． 3．电子感应加速器 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速． 【重难诠释】 1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动． 2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合． 3．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算． [例题1] （多选）（2023春•沙坪坝区校级月考）高能电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。电磁铁线圈通有如图所示方向的电流，电子在真空室中做加速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁线圈通过的电流一定增大 B．从上向下看，电子做顺时针方向的圆周运动 C．电子加速时受到的向心力变大 D．电子轨道所在平面的感应电场从上向下看是顺时针方向 【解答】解：A．根据洛伦兹力提供向心力列式： 则 电子加速，轨道处磁感应强度B增大，则电磁铁线圈通过电流增大，故A正确； C．电子加速时，电子速度增大，轨道半径不变，由向心力公式： 电子加速时受到向心力变大，故C正确； BD．磁场方向向上，电流变大，则磁感应强度变大，产生的感生电场从上向下看为顺时针方向，根据电流方向定义，电子受到电场力为逆时针方向，从上向下看，电子做逆时针方向圆周运动，故B错误，D正确。 故选：ACD。 [例题2] 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。现加一竖直向上的均匀增大的匀强磁场，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 【解答】解：磁场的变化使空间内产生感生电场，由于磁场竖直向上且均匀增大，由楞次定律判断出，产生顺时针方向的恒定的感生电场，其方向与小球运动方向相同，则小球会受到与速度方向相同的感生电场的电场力作用，其速度增大。故A正确，BCD错误； 故选：A。 [例题3] （2024春•怀柔区校级期中）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。当电磁铁线圈通入如图乙所示的正弦式交变电流时，真空室中产生磁场，电子在真空室中做圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，俯视看在0～和～T两个时间段内电子的运动，下列说法正确的是（　　） A．电子都沿逆时针做加速圆周运动 B．0～内电子沿逆时针做加速圆周运动，～T内电子沿逆时针做减速圆周运动 C．0～内电子沿逆时针做减速圆周运动，～T内电子沿逆时针做加速圆周运动 D．0～内电子沿逆时针做加速圆周运动，～T内电子无法做圆周运动 【解答】解：通电螺线管内部的磁场与电流大小成正比，且变化的磁场产生电场，其中0～时间内，根据安培定则，可知磁感应强度方向竖直向上，再根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿着顺时针方向，由于电子在真空室中做圆周运动时，洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，电子所受电场力与电子的运动方向相同，则电子在该时间内沿逆时针做加速圆周运动；在～T时间内，根据安培定则，可知磁感应强度方向竖直向下，再根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿着顺时针方向，由于电子在真空室中做圆周运动时，洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，电子所受电场力与电子的运动方向相反，则电子在该时间内沿顺时针做减速圆周运动，故ABC错误，D正确。 故选：D。 知识点二　涡流 【情境导入】 如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 答案　有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 【知识梳理】 1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 2．金属块中的涡流会产生热量，利用涡流产生的热量可以冶炼金属． 【重难诠释】 1．产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中． (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 2．产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能． (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能． 3．涡流的应用与防止 (1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等． (2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯． [例题4] （2023秋•莱西市期末）为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一一个简易装置。如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热。下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是（　　） A．增大交流电源的频率 B．把不锈钢锅换成铜锅 C．将电源换成电动势更大的直流电源 D．把线圈内部铁芯去掉 【解答】解：A.当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增大，故A正确； B.铜不是磁性材料，把不锈钢锅换成铜锅，则不会产生涡流，则不发热，故B错误； C、换成直流电源，恒定电流产生恒定的磁场，穿过不锈钢锅磁通量不变，不锈钢锅中不会有感应电流，热功率为0，故C错误； D.把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。 故选：A。 [例题5] （2024春•西城区校级期中）熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一熔池，熔池内放待熔的金属块。当线圈中通以高频交流电时，熔池中的金属就可以熔化，这是因为（　　） A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热 B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生热量 C．线圈中的高频交流电在熔池中产生感应电流，通过熔池电阻产生热量 D．线圈中的高频交流电在金属中产生感应电流，通过金属电阻产生热量 【解答】解：线圈中的高频交流电通过线圈，从而产生变化的电磁场，使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故ABC错误，D正确； 故选：D。 [例题6] （2023•清远模拟）如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　） A．a、b两点等高 B．小球在最低点处于平衡状态 C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流 D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力 【解答】解：AC、小球在穿过虚线时磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，把一部分机械能转化为电能，所以b点一定低于a点，故C正确，A错误； B、小球在最低点除需做圆周运动，合外力一定不为零，不是处于平衡状态，故B错误； D、根据楞次定律可知小球在穿过虚线时受到水平向左的磁场力 故选：C。 [例题7] （2023秋•德城区校级期末）电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（　　） A．家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物 B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C．简易电磁炉工作时，利用线圈产生的自感现象来加热水 D．仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间 【解答】解： A.家用电磁炉工作时，利用金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅内的食物，故A错误； B.家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷无法产生涡流，故B错误； C.简易电磁炉工作时，利用金属杯自身产生无数小涡流来加热水，故C错误； D.提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果，缩短水达到沸腾的时间，故D正确； 故选：D。 [例题8] 人类经过漫长的技术革命，在各领域取得巨大的进步，例如在炊具中发明出电磁炉，它具有升温快、效率高等优点。下列有关电磁炉加热原理说法正确的是（　　） A．电磁炉通过在面板中产生涡流加热食物 B．电磁炉通过红外线的热效应加热食物 C．电磁炉通过电流流过电阻丝产生热量加热食物 D．电磁炉的加热锅具不能选用陶瓷材料 【解答】解：ABC.电磁炉利用电磁感应原理制成，主要是锅体中产生涡流利用电流的热效应而快速发热的，故ABC错误； D.锅体只能用金属材料，且铁磁性导体材料才能产生最大的涡流，电热转换率最高，故不能使用选用陶瓷材料的锅具，故D正确。 故选：D。 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 【情境导入】 弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体．将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来．如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁体上下振动时穿过它(如图所示)，磁体就会很快停下来，解释这个现象． 答案　当磁体穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁体靠近或离开线圈，也就使磁体振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来． 【知识梳理】 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，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． 电磁驱动 若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，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，这种作用常常称为电磁驱动． 【重难诠释】 电磁阻尼和电磁驱动的比较 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力方向与导体运动方向相同，为动力 能量 转化 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 共同点 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间的相对运动 [例题9] （2023秋•兴庆区校级期末）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左右振动的衰减最有效的方案是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：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，即促使其振动衰减。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，紫铜薄板上下振动、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； 故选：A。 [例题10] （多选）（2024•广东开学）电磁悬挂的结构示意图如图所示，电磁悬挂不同于空气悬挂，其仍使用弹簧提供支撑力，但可调阻尼减震器内部则不是传统的液压机油，而是磁流变液。磁流变液的特点就是可通过电流产生的磁场来灵活调节磁流变液的粘度，从而控制减震器的阻尼，也就是改变悬挂的软硬，且磁场越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大。下列说法正确的是（　　） A．磁流变液是利用了电流的磁效应 B．磁流变液是利用了电流的热效应 C．电流越强，悬挂越软，乘坐的舒适感越好 D．电流越强，悬挂越硬，乘坐的颠簸感越强 【解答】解：AB.由题目给出的信息可以判断，磁流变液是利用了电流的磁效应，故A正确，B错误； CD.电流越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大，相当于弹簧的劲度系数越大，即悬挂越硬，故给人造成的颠簸感越强，故C错误，D正确。 故选：AD。 [例题11] （2023春•广州期末）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断错误的是（　　） A．过山车进入停车区时其动能转化成电能 B．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 C．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 【解答】解：C、过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，铜片切割磁感线产生感应电流，故C正确； D、根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所 受安培力是阻力，使过山车减速，故D正确，； A、根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所 受安培力是阻力，安培力做负功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故A正确，； B、有机玻璃片不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，达不到同样的刹车效果，故B错误。 本题选择判断错误的。 故选：B。 [例题12] （2023春•湖州期末）如图所示，有一铜盘轻轻拨动后会绕转轴自由转动，如果转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但不与铜盘接触。下列说法正确的是（　　） A．铜盘转得越来越快 B．铜盘中会有涡流产生 C．这是电磁驱动现象 D．上下交换磁极铜盘会转得越来越快 【解答】解：ACD．转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍，由于电磁阻尼作用铜盘转得越来越慢，上下交换磁极同样由于电磁阻尼作用铜盘会转得越来越慢，故ACD错误； B．铜盘转动时切割磁感线产生涡流，故B正确。 故选：B。 [例题13] （2023•浙江）如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO'，接入电阻R构成回路。导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放，导体杆开始下摆。当R＝R0时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当R＝2R0时，导体杆振动图像是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：导体杆切割磁感线时，回路中产生感应电流，由楞次定律可得，导体杆受到的安培力总是阻碍导体棒的运动。 当电阻R从R0变为2R0时，回路中的电阻增大，则电流减小，导体杆所受安培力减小，即导体杆在摆动时所受的阻力减弱，所以杆从开始摆动到停止，运动的路程和经历的时间变长，故B正确，ACD错误。 故选：B。 1. （2024春•温州期末）图甲是常见的扬声器实物图，图乙是剖面结构图，图丙是磁铁和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音。则（　　） A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B．线圈上各点位置处磁感应强度相同 C．电流变化越快则发声频率越高 D．图丙线圈电流沿逆时针时，线圈受垂直纸面向外的安培力 【解答】解：A、该扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中在安培力的作用下发生振动，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音，故A错误； B、线圈上各点位置处磁感应强度大小相等、方向不同，B错误； C、电流变化越快安培力变化越快，引起线圈振动的就越快，带动纸盆振动的就越快，发声频率越高，故C正确； D、图丙线圈电流沿逆时针时，根据左手定则，线圈受垂直纸面向里的安培力，故D错误。 故选：C。 2. （2024春•中山市期末）如图a所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图b所示的交变电流时（以电流顺时针为正方向），待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，下列说法正确的是（　　） A．待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电 B．图b中的交流电的频率越小，焊缝处的温度上升越快 C．0.5×10﹣6∼1×10﹣6s内，工件中的感应电流在减小 D．1×10﹣6∼1.5×10﹣6s内，工件中的感应电流方向为顺时针 【解答】解：A．因为线圈中通过的是正弦交变电流，电流的变化率在时刻发生变化，金属工件的磁通量的变化率也在变化，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势在时刻变化，所以在金属工件中的感应电流是交流电。故A错误； B．线圈中电流变化的频率越高，金属工件的磁通量变化频率就越高，根据法拉第电磁感应定律可知，工件中产生的感应电动势就越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的就越快，故B错误； C．0.5×10﹣6∼1×10﹣6s内，线圈中的电流变化率在变大，所以金属工件的磁通量变化率也在增大，根据法拉第电磁感应定律可知，工件中产生的感应电动势在增大，所以工件中的感应电流在增大。故C错误； D．1×10﹣6∼1.5×10﹣6s内，线圈中的电流沿逆时针增大，穿过金属的磁场方向垂直于纸面向外，且不断增大，磁通量不断增大，根据楞次定律可知工件中的感应电流方向为顺时针。故D正确。 故选：D。 3. （2023秋•鼓楼区校级期末）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈’线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是（　　） A．安检门能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的水果刀 C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作 D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理 【解答】解：A、安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：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。则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故A错误； B、安检门能检查出旅客携带的水果刀，故B正确； C、根据工作原理可知，如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，故C错误； D、安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，没有采用电流的热交应，故D错误。 故选：B。 4. （2024•海淀区校级三模）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　） A．制动过程中，导体不会产生热量 B．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力 C．制动力的大小与导体运动的速度无关 D．为了使导体获得恒定的制动力，制动过程中可以逐渐增大线圈中的电流 【解答】解：A、电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，故A错误； B、如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，故B错误； C、导体运动的速度越大，磁通量的变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故C错误； D、在制动过程中，运动导体速度减小，要想使导体获得恒定的制动力，需要增加导体所处的磁场的磁感应强度，可以通过增大线圈中的电流来增加磁场强度，故D正确； 故选：D。 5. （2024春•重庆期中）关于下列四幅图的说法中正确的是（　　） A．如图（a）所示，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属 B．如图（b）所示，回旋加速器是利用电场控制轨道，使带电粒子“转圈圈”，利用磁场进行加速的仪器 C．如图（c）所示，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 D．如图（d）所示，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向转动，且和磁铁转得一样快 【解答】解：A．如图（a）所示，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，故A错误； B．如图（b）所示，带电粒子在恒定电场中加速后进入磁场中偏转，再进入电场中加速、进入磁场中偏转，回旋加速器是利用电场进行加速的仪器，故B错误； C．如图（c）所示，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故C正确； D．如图（d）所示，摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故D错误。 故选：C。 6. （2024•延边州一模）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　） A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流 B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，转动小磁针，圆盘也会同向转动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会逆时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 【解答】解：A．圆盘运动过程中，圆盘中磁通量不变，但沿半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，会产生感应电流，故A错误； B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，根据楞次定律的推论，感应电流的磁场总要阻碍相对运动，因安培力的作用，另个物体也会跟着转动，属于电磁驱动，故B正确； C．开关闭合瞬间，线圈产生向下的磁场且强度在增加，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C错误； D．如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，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，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。 故选：B。 7. （多选）（2024•佛山一模）有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（　　） A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势 C．线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上 D．该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关 【解答】解：A.线圈转动到如图所示位置时，穿过线圈的磁通量最小，故A错误； B.根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a，则线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故B错误； C.线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框的电流流向a端，则根据左手定则可知，线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上，故C正确； D.浪板面积越大，则带动线圈转动的角速度越大，线圈产生的电动势越大，则发电机单位时间内能输出的最大电能越大，故D正确。 故选：CD。 8. （2023春•海淀区校级期中）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（　　） A．0 B．r2qk C．πr2qk D．2πr2qk 【解答】解：变化磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为Uπr2＝kπr2；若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是W＝qU，解得W＝πr2qk，故C正确，ABD错误； 故选：C。 9. （2023春•九龙坡区校级月考）随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动汽车底部的感应装置（主要装置是线圈）对车载电池进行充电，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右。无线充电桩可以允许的有效充电距离一般为15～20cm。下列说法中正确的是（　　） A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动汽车快速充电 B．地面供电装置连接恒压直流电源时也可以实现对汽车充电 C．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 D．车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 【解答】解：A．由题可知，题中给出目前无线充电桩充电的有效距离为15～20cm，故无线充电桩达不到在百米之外充电，故A错误； B．地面供电装置连接恒压直流电源时，是不能产生电磁感应现象的，故地面供电装置连接恒压直流电源时不可以实现对汽车充电，故B错误； CD．地面发射磁场装置通过改变地面供电装置的电流，使车身感应装置中产生感应电流。因此，根据楞次定律可知感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，感应线圈中感应电流磁场不一定与地面发射的电流的磁场方向相反，故C错误，D正确。 故选：D。 10. （2023春•海淀区校级期末）托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，以下说法中正确的是（　　） A．托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速 B．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 C．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体 D．为了约束温度为T的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强度B必须正比于温度T 【解答】解：A、托卡马克主要利用欧姆线圈变化磁场产生的电场对等离子体加速，故A错误； B、恒定电流产生恒定磁场，恒定磁场不能敫发电场，在装置内部不能产生电场，等离子体不能被加速，不能发生核聚变，故B正确； C、极向场线圈和环向场线圈的主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，故C错误； D、带电粒子平均动能与温度成正比，有 洛伦兹力提供向心力 整理得 可知磁感应强度B正比于，故D错误。 故选：B。 11. （2023春•天河区期末）如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（　　） A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在P中的下落时间比在Q中的长 C．在两个下落过程中的机械能都守恒 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大 【解答】解：A、当小磁块在光滑的铜管P下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，小磁块受到向上的安培阻力，所以P做的运动不是自由落体运动；而对于塑料管Q内小磁块没有任何阻力，做自由落体运动，故A错误； B、在铜管P中运动的小磁块要受到向上的安培阻力，而在塑料管Q中的小磁块只受重力，则在P中的下落时间比在Q中的长，故B正确； C、由A选项分析可知，在铜管P中运动的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故C错误； D、在铜管P中运动的小磁块，因安培阻力，导致产生热能，机械能减小，则落至底部时在P中的速度比在Q中的小，故D错误。 故选：B。 12. （2023春•白云区校级期中）图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求（当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离），下列说法正确的是（　　） A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力 B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力越小 C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大 D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱 【解答】解：A．根据楞次定律和电磁感应定律，飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，故A错误； B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，故B错误； CD．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越大，受到的安培阻力越大，故C正确，D错误。 故选：C。 13. （多选）（2023春•玉林期中）如图甲、乙、丙所示，三根粗细都相同、长度均为L＝1.25m的空心管竖直放置，甲是绝缘体，乙是导体，丙是带缝的导体，取三个质量均为m＝2×10﹣2kg的磁体，分别从三根管的上端开口由静止释放（在管内下落过程中与管壁无碰撞）；如图丁所示，用一导线对折后绕制（双线并绕法）成线圈，让条形磁体从线圈的上端由静止开始下落穿过线圈（与线圈无接触），重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．甲中的磁体穿过绝缘体的过程所需要的时间小于0.5s B．乙中的磁体运动到管的下端时的动量小于0.1kg•m/s C．丙中的磁体穿过导体的过程，重力的冲量等于0.1N•s D．丁中的条形磁体一直做自由落体运动 【解答】解：A、甲管是绝缘体，磁体穿过绝缘体的过程不产生电磁感应，磁铁做自由落体运动，根据hgt2解得运动时间t＝0.5s，所以需要的时间等于0.5s，故A错误； B、乙是导体，磁铁下落过程中产生感应电流，根据楞次定律，阻碍磁铁下落，动能的增加量小于重力势能的减小量，则，根据p＝mv，可得p＜0.1kg•m/s，故B正确； C、丙图中虽然有裂缝，磁铁穿过导体的过程中，仍有涡流产生，则穿过导体的运动时间大于0.5s，重力的冲量大于0.1N•s；故C错误； D、对丁图，条形磁铁通过线圈时，两个线圈产生的感应电动势的方向相反，没有感应电流，则条形磁体一直做自由落体运动，故D正确。 故选：BD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$