2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修二）

高中物理 选择性必修二 第二章 电磁感应 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁感应现象中的感生电场 知识点一 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． 涡流 知识点二 1.定义：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，就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． 3．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． 4．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 5．应用： (1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉。 (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。 6．防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 电磁阻尼和电磁驱动 知识点三 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安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。 (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：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象。 (2)应用：交流感应电动机。 1电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况。 2电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，主动部分的速度或角速度大于被动部分的速度或角速度。 3电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律“阻碍”的体现．阻碍磁通量的变化，阻碍导体与磁场的相对运动． 3.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 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 对涡流的理解及应用 考点一 【例1.1】下列关于涡流的说法中正确的是(　 　) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢片中不能产生涡流 【例1.2】如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是(　 　) A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温进而对锅内食物加热 C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的 D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 【例1.3】(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害(　 　) A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B．探雷器的线圈中要通变化着的电流 C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层　 【练习1.1】(多选)对变压器和电动机中的涡流的认识，下列说法正确的是(　 　) A．涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘材料的寿命 B．涡流发热，要损耗额外的能量 C．为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯 D．涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用　 【练习1.2】(多选)如图在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　 　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 　 【练习1.3】如图在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上方分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　 　) A．恒定直流、小铁涡 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯　 【练习1.4】(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　 　) A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流 D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流 【练习1.5】下列图中，A图是真空冶炼炉，可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是工人穿上金属丝织成的衣服可以屏蔽外电场，高压带电作业；D图是安检门，可以探测人身是否携带金属物品，以上不属于涡流现象的是(　 　) A．　　　　　 B． C．　　　　　　　D． 对电磁阻尼与电磁驱动的理解 考点二 【例2.1】物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：如图所示，将30 cm长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力，磁铁与管壁没有接触)。则(　 　) A．如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来 B．磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒 C．如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来 D．如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间 【例2.2】(多选)如图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，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．线圈转动时将产生感应电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda 【练习2.1】在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在向磁铁运动的过程中(　 　) A．都做匀速运动 B．甲、乙做加速运动 C．甲、乙做减速运动 D．乙、丙做匀速运动　 【练习2.2】甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后停止，若将圆环置于如图的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后，下列判断正确的是(　 　) A．甲环先停下 B．乙环先停下 C．两环同时停下 D．两环都不会停下 【练习2.3】如图上端开口、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(不计空气阻力)(　 　) A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大　 课后巩固 1.【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场． ( ) (2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用． ( ) (3)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律 ( ) (4)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热． ( ) (5)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生 ( ) (6)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。 ( ) (7)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。 ( ) (8)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。 ( ) (9)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能。( ) 2.【难度2】(多选)高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用(　 　) A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率 C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻 3.【难度2.5】电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠．如图是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　 　) A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差　 4．【难度2.5】(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图4所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，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，熔化覆盖在铝箔上的溶胶，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．封口过程中若温度过高，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　 5．【难度3】如图条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　 　) A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次 B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 6．【难度3】(多选)如图一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度开始滑行时(　 　) A．若整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动 B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动 C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动 D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热 1．【难度3】(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是(　 　) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 2.【难度3】如图光滑水平绝缘面上有两个静止的金属环，环1竖直放置，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁体，当磁体沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是(　 　) A．两环都向右运动 B．两环都向左运动 C．环1静止，环2向右运动 D．两环都静止 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修二 第二章 电磁感应 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁感应现象中的感生电场 知识点一 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． 涡流 知识点二 1.定义：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，就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． 3．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． 4．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 5．应用： (1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉。 (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。 6．防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 电磁阻尼和电磁驱动 知识点三 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安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。 (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：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象。 (2)应用：交流感应电动机。 1电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况。 2电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，主动部分的速度或角速度大于被动部分的速度或角速度。 3电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律“阻碍”的体现．阻碍磁通量的变化，阻碍导体与磁场的相对运动． 3.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 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 对涡流的理解及应用 考点一 【例1.1】下列关于涡流的说法中正确的是(　A　) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢片中不能产生涡流 [解析：涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应。硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项A正确。] 【例1.2】如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是(　B　) A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温进而对锅内食物加热 C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的 D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 [解析：电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误。] 【例1.3】(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害(　CD　) A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B．探雷器的线圈中要通变化着的电流 C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层　 [解析：电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，故A错误；探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，故B错误；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故C正确；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故D正确．] 【练习1.1】(多选)对变压器和电动机中的涡流的认识，下列说法正确的是(　AB　) A．涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘材料的寿命 B．涡流发热，要损耗额外的能量 C．为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯 D．涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用　 [解析：变压器和电动机中产生的涡流会使温度升高消耗能量，同时会减少线圈绝缘材料的寿命，选项A、B正确；变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小涡流，而不是不产生涡流，选项C错误；涡流产生于铁芯中，对原电流无阻碍作用，选项D错误．] 【练习1.2】(多选)如图在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　AB　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 [解析：增大线圈的匝数可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，A对；提高交流电的频率，最大磁通量不变，但电流交替变化加快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，B对；瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，C错；取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，D错] 　 【练习1.3】如图在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上方分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　C　) A．恒定直流、小铁涡 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯　 [解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，故A、B错误；通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场．铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温，故C正确，D错误．] 【练习1.4】(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　AD　) A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流 D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流 [解析：探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。] 【练习1.5】下列图中，A图是真空冶炼炉，可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是工人穿上金属丝织成的衣服可以屏蔽外电场，高压带电作业；D图是安检门，可以探测人身是否携带金属物品，以上不属于涡流现象的是(　C　) A．　　　　　 B． C．　　　　　　　D． [解析：线圈接高频交流电源，在线圈中会产生变化的磁场，变化的磁场在冶炼炉中产生高频电场，合金块中形成涡流，A错；充电器工作时有交变电流通过，交变电流产生的交变磁场穿过铁芯，在铁芯中产生电场，铁芯中形成涡流，B错；金属丝织成的衣服形成一个导体壳，壳外有电场时，壳内场强保持为0，高压外电场不会对内部产生影响，是静电屏蔽现象，故C对；安检门中交变电流产生交变磁场，会在金属物品中产生感应电流(涡流)，金属物品中感应电流产生的磁场又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，D错。] 对电磁阻尼与电磁驱动的理解 考点二 【例2.1】物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：如图所示，将30 cm长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力，磁铁与管壁没有接触)。则(　C　) A．如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来 B．磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒 C．如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来 D．如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间 [解析：如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动受到阻力更大，原因：当磁铁运动时才会导致铝管的磁通量发生变化，才出现感应磁场阻碍原磁场的变化，所以运动时间变长，但一定会落下，故A错误，C正确；磁铁在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，产生了感应电流，机械能转化电能，所以机械能不守恒，故B错误；如果将铝管换成塑料管，磁铁不会受到安培力阻力，因此出来的时间将会变短，故D错误。] 【例2.2】(多选)如图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，则(　BC　) 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．线圈转动时将产生感应电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda [解析：当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C正确；线圈相对磁铁转过90° 时，其感应电流方向不再是abcda，D错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度，如果两者的角速度相同，磁感线与线圈会处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，A错误，B正确。] 【练习2.1】在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在向磁铁运动的过程中(　C　) A．都做匀速运动 B．甲、乙做加速运动 C．甲、乙做减速运动 D．乙、丙做匀速运动　 [解析：甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动．] 【练习2.2】甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后停止，若将圆环置于如图的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后，下列判断正确的是(　A　) A．甲环先停下 B．乙环先停下 C．两环同时停下 D．两环都不会停下 [解析：当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环的磁通量为零，穿过甲环的磁通量不断变化，不断有感应电流产生，一定受到安培力，安培力阻碍甲环与磁场间的相对运动，故甲环先停止运动，A正确．] 【练习2.3】如图上端开口、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(不计空气阻力)(　C　) A．在P和Q中都做自由落体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在P中的下落时间比在Q中的长 D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大　 [解析：小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误．] 课后巩固 1.【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场． (√) (2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用． (√) (3)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律 (×) (4)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热． (×) (5)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的． (√) (6)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。 (√) (7)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。 (√) (8)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。 (√) (9)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能。(√) 2.【难度2】(多选)高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用(　ABC　) A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率 C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻 [解析：增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大，由E＝n知，感应电动势和涡流均增大，焊接处的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、功率分配就越大，产生的热量就会越大] 3.【难度2.5】电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠．如图是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　B　) A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差　 [解析：恒定电流不能产生恒定磁场，故A错误；根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，故C错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅底，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，故D错误．] 4．【难度2.5】(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图4所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，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，熔化覆盖在铝箔上的溶胶，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(　CD　) 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．封口过程中若温度过高，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　 [解析：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，但被封口的容器不能是金属，否则同样会被加热，只能是玻璃、塑料等材质，D正确．] 5．【难度3】如图条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　C　) A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次 B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 [解析：磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，C项正确。] 6．【难度3】(多选)如图一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀强磁场内，当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度开始滑行时(　ACD　) A．若整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动 B．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做加速运动 C．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必做减速运动 D．线圈从磁场内滑到磁场外过程，必定放热 [解析：整个线圈在磁场内时，无感应电流，故不受安培力，线圈做匀速运动，A正确；线圈滑出磁场过程中，产生感应电流，受到阻碍它运动的安培力，故线圈做减速运动，机械能转化为内能，B错误，C、D正确。] 1．【难度3】(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是(　BD　) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 [解析：这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错误，B正确；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确。] 2.【难度3】如图光滑水平绝缘面上有两个静止的金属环，环1竖直放置，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁体，当磁体沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是(　C　) A．两环都向右运动 B．两环都向左运动 C．环1静止，环2向右运动 D．两环都静止 [解析：条形磁体向右运动时，环1中磁通量为零，不变，无感应电流产生，环1仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流产生的效果是使环2向右运动，C正确．] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$