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

第2.3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习目标　 1.了解感生电场的概念。 2.知道涡流、电磁驱动和电磁阻尼的概念，理解涡流的产生原理。 3.理解电磁驱动和电磁阻尼的原理，了解其在生产和生活中的应用。 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 　　　　　　　　　　　　　　 1.感生电场 认为，磁场变化时会在空间激发一种 ，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 使电子加速的设备，当电磁铁线圈中 的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。 4.感生电场的理解 (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，产生感应电流。即 (2)感生电场可用电场线形象描述。感生电场是一种漩涡电场，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和安培定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算。 5.感生电场与静电场的区别 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 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或无限远处，终止于负电荷或无限远处，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 正电荷所受电场力的方向与静电场的方向一致；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和安培定则判断的 【思考判断】 (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。( ) 例1 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是(　　) A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 判断感生电场方向的思路 训练1 (多选)下列说法正确的是(　　) A.感生电场由变化的磁场产生 B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定 D.感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 训练2如图所示，一阻值为R的圆形线圈位于磁感应强度为B的匀强磁场中，从某时刻开始，空间中各点磁感应强度均随时间均匀增大，则对于该圆形线圈（　　） A．将产生恒定的逆时针方向的电流 B．有扩张的趋势 C．各个点所受安培力相同 D．所受安培力合力向右 知识点二　涡　流 在一铁块的外面绕有如图所示的线圈，当线圈通有如图所示的交变电流时，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 1.定义：在变化的磁场中的导体内产生的 ，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2.应用 (1)涡流 的应用：真空冶炼炉、电磁炉等。 (2)涡流 的应用：探雷器、安检门等。 3.防止 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中 而导致浪费能量，损坏电器，应采取如下措施： (1)增大铁芯材料的 ； (2)用互相绝缘的 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 4.对涡流的进一步理解 (1)涡流产生的本质：电磁感应现象。 (2)涡流产生的条件：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。 (3)涡流的特点：整个金属块回路的电阻一般很小，涡电流很大，发热功率很大。 (4)能量转化：金属块放在变化的磁场中，磁场能转化为电能，电能在金属块中转化为内能，导体内部发热的原理是电流的热效应。 【思考判断】 (1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。( ) (2)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。( ) (3)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。( ) (4)涡流有热效应，但没有磁效应。( ) 例2 (多选)(教材P36图2.3－3改编)如图所示，真空冶炼炉冶炼合金钢时，在线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流的热量使金属熔化。下列说法正确的是(　　) A.炉内金属中产生的涡流是感应电流 B.炉内金属发生了电磁感应现象 C.处于变化的磁场中的金属内都有涡流产生 D.炉内金属电阻率越小，形成的涡流越小 训练1 (多选)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”。“涡流”会产生磁场，从 而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警。下列说法正确的是(　　) A.欲使待检测物内部产生“涡流”，探测器需在待检测物上方不停地晃动 B.探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流” C.若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D.若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少 训练2考生进入考场时，监考老师会用金属探测器对考生进行检查，当探测器靠近金属块时就会发出警报。下列说法正确的是（　　） A．探测器靠近金属块时，会在金属块内形成涡流 B．探测器仅由金属线圈构成，无电源及其他电阻 C．探测器内的感应电流越小，探测器越灵敏 D．探测器利用了电磁驱动原理 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 (1)如图甲所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体，将磁体在同一高度释放，下端放有固定的闭合线圈，磁体上下振动穿过线圈，磁体很快停止振动，而磁体下不放闭合线圈，磁体能振动较长时间，解释这个现象； (2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？ 1.电磁阻尼 (1)定义：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 导体运动的现象。 (2)应用：电学仪表中利用 使指针很快地停下来，便于读数。 2.电磁驱动 (1)产生：如果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 的作用， 使导体运动起来。 (2)应用：交流感应电动机。 【思考判断】 (1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。( ) (2)电磁阻尼是由于电磁感应中安培力阻碍导体与磁场的相对运动产生的，而电磁驱动是由于电磁感应现象中安培力增强磁场与导体间的相对运动产生的。( ) 角度1　电磁阻尼 例3 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 训练1空间中有足够大的磁场区域，方向如图所示，磁场内有一个竖直固定的半圆形滑轨，滑轨两端在同一水平线上。闭合金属环从滑轨右端静止滑下，不计一切摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若是匀强磁场，环上滑的最大高度小于h B．若是匀强磁场，环上滑的最大高度等于h C．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度等于h D．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度大于h 训练2世界首个电磁驱动地面超高速试验设施——“电磁橇”在我国济南阶段性建成并成功运行，电磁橇可以将吨级及以上物体最高加速到1030公里的时速，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。电磁橇运用了电磁弹射的原理，图甲是一种线圈形电磁弹射装置的原理图，开关S先拨向1，直流电源向电容器充电，待电容器充好电后在时刻将开关S拨向2，发射线圈被弹射出去，如图乙所示，电路中电流在时刻达到峰值后减小。假设发射线圈由粗细均匀的同种金属导线绕制而成，发射导管材质绝缘，管内光滑，下列说法正确的是（　　） A．在时间内，发射线圈的加速度不断增大 B．在时间内，发射线圈中的电流不断增大 C．增加发射线圈的匝数，发射线圈加速度不变 D．发射导管越长，发射线圈的出射速度越大 角度2　电磁驱动 例4 (2024·北京房山高二期中)如图是一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁体静止，转动磁体，观察铝框的运动，可以观察到(　　) A.铝框与磁体转动方向相反 B.铝框始终与磁体转动的一样快 C.铝框是因为受到安培力而转动的 D.当磁体停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 总结提升　 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 训练1如图所示，将圆柱形强磁铁吸在干电池负极，金属导线折成上端有一支点、下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池轴心旋转起来。下列判断中正确的是（　　） A．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转 B．线框能旋转起来，是因为电磁感应 C．电池输出的电功率等于线框旋转的机械功率 D．旋转达到稳定时，线框中电流比刚开始转动时的大 训练2如图所示，一空心铝管与水平面成角倾斜固定放置。现把一枚质量为、直径略小于铝管直径的圆柱形小磁块从上端管口无初速度放入管中，小磁块从下端口滑出时的速度为，已知该铝管长度为，小磁块和管间的摩擦力是小磁块重力的倍，重力加速度为。下列说法正确的是（    ） A．小磁块做匀加速直线运动 B．小磁块在运动过程中，受到的重力和摩擦力的总冲量为 C．小磁块在运动过程中，铝管产生的热量为 D．小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为 随堂对点自测 　　　　　　　　　　　　　　 1.(电磁感应中的感生电场)如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将(　　) A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态 2.(涡流)(2024·广东清远高二期末)电磁炉具有无明火、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.若将交流电源改为恒定电流，则简易电磁炉仍能正常工作 B.若将金属杯换作陶瓷器皿，则简易电磁炉仍能正常工作 C.若仅增大交流电的频率，则简易电磁炉的功率增大 D.在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片，简易电磁炉将不能正常工作 3.(电磁阻尼)(2023·1月浙江选考，7)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(　　) 4.（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，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A．其他条件不变，增大交变电流的电压 B．其他条件不变，增大交变电流的频率 C．感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D．感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 5．如图所示，导体小球A在光滑的绝缘水平圆形轨道上处于静止状态，现在使小球正上方的条形磁铁在轨道正上方做匀速圆周运动，转速为n。关于小球的运动，下列说法正确的是（    ） A．磁铁转动过程中远离小球时小球加速，靠近小球时小球减速 B．安培力对小球做的功大于小球动能的增加 C．安培力对小球做的功等于小球内部产生的焦耳热和小球动能的增量 D．运动稳定后，小球的转速最后等于n 基础对点练 题组一　电磁感应中的感生电场 1.(2024·江苏连云港高二期中)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。如图甲所示是它的基本原理图，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。关于该加速器，下列说法正确的是(　　) A.该加速器中洛伦兹力对电子做功，使电子被加速 B.只有电磁体线圈中的电流方向变化才能实现对电子加速 C.俯视该加速器让电子按图乙中运动方向加速，电磁体线圈中电流应该由小变大 D.俯视该加速器让电子按图乙中运动方向加速，此时的感生电场是逆时针方向 2.(2024·复旦附中高二期中)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心竖直的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈金属小球，如图所示。在线圈接通电源的瞬间发现圆板做顺时针转动(俯视)，则下列说法正确的是(　　) A.圆板上的金属小球一定带正电 B.圆板上的金属小球一定带负电 C.圆板上的金属小球可能不带电 D.圆板上的金属小球可能带负电 题组二　涡流 3.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了(　　) A.增大涡流，提高变压器的效率 B.减小涡流，提高变压器的效率 C.增大涡流，减小铁芯的发热量 D.减小涡流，增加铁芯的发热量 4.(多选)如图所示，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 题组三　电磁阻尼和电磁驱动 5.(多选)(2024·福建漳州高二期末)电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架，精密实验仪器的防震装置等。某减震座椅工作原理示意图如图所示，除了弹簧之外，中间还有磁体和固定在底座上的线圈，在震动过程中磁体可在线圈内上下移动。则(　　) A.对调磁体的磁极，起不到减震效果 B.对调磁体的磁极，不影响减震效果 C.线圈的匝数越少，电磁阻尼现象越明显 D.线圈的匝数越多，电磁阻尼现象越明显 6.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁体沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过(忽略重力对磁体的影响)，如图所示，在此过程中(　　) A.磁体做匀速直线运动 B.磁体做减速运动 C.小车向右做加速运动 D.小车先加速后减速 7.(多选)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 综合提升练 8.(2024·江苏泰州高二期末)下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(　　) A.甲图中当摇动手柄使得蹄形磁体转时，铝框会同向转动，且和磁体转得一样快 B.乙图中探测地雷的探测器通过长柄线圈中的电流是变化电流 C.丙图是通过电磁炉生成的电磁波对食物加热 D.丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用 9.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁体，四个磁极之间的距离相等，当两块磁体以相同的速度匀速向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是(　　) A.先向左、后向右 B.先向左、后向右、再向左 C.一直向右 D.一直向左 10.涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是(　　) A.图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象 B.图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁体总有排斥作用 C.图乙中，竖直放置的蹄形磁体转动后，同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同向转动，这属于电磁阻尼现象 D.图乙中，蹄形磁体匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁体的转速 11.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，环上套一带电荷量为＋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.2πr2qk D.πr2qk 12.(2024·江苏无锡高二期末)某研究小组制作了一仪表，发现指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上扇形铝板或扇形铝框，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是(　　) 13.（多选）如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，下列说法正确的有（　　） A．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 B．金属圆盘中的涡流只存在于磁场边界附近 C．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 D．若所加匀强磁场穿过整个圆盘，圆盘也会减速 14．台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示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，导体板内产生涡电流。下列说法正确的是（    ） A．阻尼器摆动时产生的涡电流，源于外部电源 B．阻尼器最终将机械能转化成为内能 C．导体板电阻率越大，涡电流越大 D．导体板上的涡电流的大小与质量块的摆动速率无关 15．感应加热表面淬火是利用电磁感应原理，将工件置于感应线圈中，向线圈通入交流电时，工件中将出现涡流，在很短时间内，工件表面温度可以达到淬火温度，立即冷却使工件表面淬火。下列关于工件加热过程中说法正确的是（　　） A．工件中磁通量保持不变 B．工件中出现的涡流方向不变 C．工件中出现的是交流电，其频率小于感应线圈中通入交流电的频率 D．在感应线圈中通入的交流电峰值不变的情况下，频率越高，工件中的感应电流越大 16．为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案。甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于铝板中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于铝框中间。下列说法正确的是（    ） A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流 B．甲方案中，铝板摆动时能产生涡流，起到电磁阻尼的作用 C．乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流 D．乙方案比甲方案更合理 17．（多选）如图所示，一长玻璃圆管内壁光滑、竖直放置。有一带正电的小球（可视为质点），以速率 v0沿逆时针方向从管口上端贴着管壁水平射入管内，经过一段时间后从底部离开圆管。若再次重复该过程，以相同速度v0进入管内，同时在此空间加上方向竖直向上、磁感应强度B，随时间均匀减小的磁场，小球从下端离开玻璃管时磁场还没减小到0。设运动过程中小球所带电量不变，空气阻力不计。以下说法正确的是（　　） A．加磁场后小球在管中运动的时间等于没加磁场时的时间 B．加磁场后小球离开管口的速率等于没加磁场时的速率 C．加磁场后小球对玻璃管的压力一定不断增大 D．加磁场后，小球在玻璃管中运动时，小球与地球组成的系统机械能增加 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2.3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习目标　 1.了解感生电场的概念。 2.知道涡流、电磁驱动和电磁阻尼的概念，理解涡流的产生原理。 3.理解电磁驱动和电磁阻尼的原理，了解其在生产和生活中的应用。 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 　　　　　　　　　　　　　　 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。 4.感生电场的理解 (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，产生感应电流。即 (2)感生电场可用电场线形象描述。感生电场是一种漩涡电场，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和安培定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算。 5.感生电场与静电场的区别 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 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或无限远处，终止于负电荷或无限远处，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 正电荷所受电场力的方向与静电场的方向一致；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和安培定则判断的 【思考判断】 (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。(√) 例1 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是(　　) A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 答案　AD 解析　由楞次定律知，原磁场向上且磁感应强度在增大时，闭合导线中的感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则知感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A、D正确。 判断感生电场方向的思路 训练1 (多选)下列说法正确的是(　　) A.感生电场由变化的磁场产生 B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定 D.感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 答案　AC 解析　磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正确，B、D错误。 训练2如图所示，一阻值为R的圆形线圈位于磁感应强度为B的匀强磁场中，从某时刻开始，空间中各点磁感应强度均随时间均匀增大，则对于该圆形线圈（　　） A．将产生恒定的逆时针方向的电流 B．有扩张的趋势 C．各个点所受安培力相同 D．所受安培力合力向右 【答案】A 【详解】AB．空间中各点磁感应强度均随时间均匀增大，则穿过该圆形线圈的磁通量向里增加，由楞次定律增反减同，可知该圆形线圈将产生恒定的逆时针方向的电流；由楞次定律增缩减扩推论可知，该圆形线圈有收缩的趋势，故A正确，B错误； CD．由于安培力是矢量，所以该圆形线圈各个点所受安培力大小相等，方向不同；该圆形线圈所受安培力合力为0，故CD错误。 故选A。 知识点二　涡　流 在一铁块的外面绕有如图所示的线圈，当线圈通有如图所示的交变电流时，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 提示　铁块中有感应电流，它的形状像水中的漩涡。 1.定义：在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2.应用 (1)涡流热效应的应用：真空冶炼炉、电磁炉等。 (2)涡流磁效应的应用：探雷器、安检门等。 3.防止 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，应采取如下措施： (1)增大铁芯材料的电阻率； (2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 4.对涡流的进一步理解 (1)涡流产生的本质：电磁感应现象。 (2)涡流产生的条件：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。 (3)涡流的特点：整个金属块回路的电阻一般很小，涡电流很大，发热功率很大。 (4)能量转化：金属块放在变化的磁场中，磁场能转化为电能，电能在金属块中转化为内能，导体内部发热的原理是电流的热效应。 【思考判断】 (1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。(×) (2)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。(√) (3)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。(×) (4)涡流有热效应，但没有磁效应。(×) 例2 (多选)(教材P36图2.3－3改编)如图所示，真空冶炼炉冶炼合金钢时，在线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流的热量使金属熔化。下列说法正确的是(　　) A.炉内金属中产生的涡流是感应电流 B.炉内金属发生了电磁感应现象 C.处于变化的磁场中的金属内都有涡流产生 D.炉内金属电阻率越小，形成的涡流越小 答案　ABC 解析　涡流的实质是一种电磁感应现象，任何金属处在变化的磁场中时，均产生感应电流，这样的感应电流即为涡流，A、B、C正确；炉内金属电阻率越小，形成的涡流越大，D错误。 训练1 (多选)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”。“涡流”会产生磁场，从 而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警。下列说法正确的是(　　) A.欲使待检测物内部产生“涡流”，探测器需在待检测物上方不停地晃动 B.探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流” C.若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D.若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少 答案　BD 解析　因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生快速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，A错误，B正确；因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能极差，所以检测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物中无感应电流或电流太小不能引起报警，C错误，D正确。 训练2考生进入考场时，监考老师会用金属探测器对考生进行检查，当探测器靠近金属块时就会发出警报。下列说法正确的是（　　） A．探测器靠近金属块时，会在金属块内形成涡流 B．探测器仅由金属线圈构成，无电源及其他电阻 C．探测器内的感应电流越小，探测器越灵敏 D．探测器利用了电磁驱动原理 【答案】A 【详解】AB．金属探测器内有金属线圈，打开探测器内的电源后，线圈中通有变化的电流，从而在空间产生变化的磁场，当探测器靠近金属块时，金属块内的磁通量发生变化而产生涡流，涡流产生的磁场又影响金属探测器内线圈的电流，从而导致探测器发出警报，故A正确，B错误； C．在同种情况下，探测器内的感应电流越大，探测器越灵敏，故C错误； D．探测器利用了电磁感应原理，故D错误。 故选A。 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 (1)如图甲所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体，将磁体在同一高度释放，下端放有固定的闭合线圈，磁体上下振动穿过线圈，磁体很快停止振动，而磁体下不放闭合线圈，磁体能振动较长时间，解释这个现象； (2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？ 提示　(1)图甲中下端放有闭合线圈，磁体上下振动时除了受空气阻力外，还受到线圈的磁场阻力，所以很快停下来。 (2)当蹄形磁体顺时针转动时，线圈也顺时针转动；当蹄形磁体逆时针转动时，线圈也逆时针转动。线圈内产生感应电流，线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。 1.电磁阻尼 (1)定义：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的现象。 (2)应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数。 2.电磁驱动 (1)产生：如果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。 (2)应用：交流感应电动机。 【思考判断】 (1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。(√) (2)电磁阻尼是由于电磁感应中安培力阻碍导体与磁场的相对运动产生的，而电磁驱动是由于电磁感应现象中安培力增强磁场与导体间的相对运动产生的。(×) 角度1　电磁阻尼 例3 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 答案　D 解析　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。 训练1空间中有足够大的磁场区域，方向如图所示，磁场内有一个竖直固定的半圆形滑轨，滑轨两端在同一水平线上。闭合金属环从滑轨右端静止滑下，不计一切摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若是匀强磁场，环上滑的最大高度小于h B．若是匀强磁场，环上滑的最大高度等于h C．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度等于h D．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度大于h 【答案】B 【详解】AB．若是匀强磁场，金属环在滑动过程中穿过金属环的磁通量恒定，金属环中不会产生感应电流，金属环的机械能守恒，环上滑的最大高度等于h，A错误，B正确； CD．若是非匀强磁场，金属环在滑动过程中，穿过金属环的磁通量发生变化，金属环中会产生感应电流，会产生焦耳热，则根据能量守恒定律可知，金属环的机械能会减少，环上滑的最大高度会小于h，CD错误。 故选B。 训练2世界首个电磁驱动地面超高速试验设施——“电磁橇”在我国济南阶段性建成并成功运行，电磁橇可以将吨级及以上物体最高加速到1030公里的时速，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。电磁橇运用了电磁弹射的原理，图甲是一种线圈形电磁弹射装置的原理图，开关S先拨向1，直流电源向电容器充电，待电容器充好电后在时刻将开关S拨向2，发射线圈被弹射出去，如图乙所示，电路中电流在时刻达到峰值后减小。假设发射线圈由粗细均匀的同种金属导线绕制而成，发射导管材质绝缘，管内光滑，下列说法正确的是（　　） A．在时间内，发射线圈的加速度不断增大 B．在时间内，发射线圈中的电流不断增大 C．增加发射线圈的匝数，发射线圈加速度不变 D．发射导管越长，发射线圈的出射速度越大 【答案】C 【详解】AB. 在时间内，驱动线圈中的电流逐渐变大，但是电流的变化率逐渐减小，则穿过发射线圈的磁通量的变化率逐渐减小，则发射线圈中产生的电流不断减小，在时刻发射线圈中的电流减小为0，驱动线圈产生的磁场逐渐增强，根据可知，发射线圈所受的安培力不是不断增大，则发射线圈的加速度不是不断增大，故AB错误； C. 根据 设单匝线圈的电阻为，质量为，线圈的半径为，则电流为 安培力为 加速度为 则增加发射线圈的匝数，发射线圈加速度不变，故C正确； D. 对发射线圈根据动量定理可得 而 则安培力的冲量一定，发射线圈的出射速度一定，与发射导管长度无关，故D错误。 故选C。 角度2　电磁驱动 例4 (2024·北京房山高二期中)如图是一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁体静止，转动磁体，观察铝框的运动，可以观察到(　　) A.铝框与磁体转动方向相反 B.铝框始终与磁体转动的一样快 C.铝框是因为受到安培力而转动的 D.当磁体停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 答案　C 解析　根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁体时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁体转动方向一致，A错误；铝框转动的本质是磁体转动过程中，穿过铝框的磁通量发生了变化，在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁体周围的磁场对它的安培力作用，从而使铝框转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁体慢，B错误，C正确；当磁体停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，在转动过程中与磁体的位置发生了变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框中产生感应电流，则铝框中会有焦耳热产生，铝框的动能会慢慢减少，所以即使没有空气阻力和摩擦力铝框也会停下来，D错误。 总结提升　 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 训练1如图所示，将圆柱形强磁铁吸在干电池负极，金属导线折成上端有一支点、下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池轴心旋转起来。下列判断中正确的是（　　） A．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转 B．线框能旋转起来，是因为电磁感应 C．电池输出的电功率等于线框旋转的机械功率 D．旋转达到稳定时，线框中电流比刚开始转动时的大 【答案】A 【详解】AB．由题图可知，圆柱形磁铁产生的磁场为从下端的N极出发，回到磁铁上端的S极；金属导线内的电流方向为从电源的正极流向负极。分析右侧导线框，该线框电流方向为顺时针方向，该区域磁场方向为逆时针方向，画出示意图并根据左手定则可以判断导线框受到垂直于纸面向里的安培力，同理可以判断左侧导线框受到垂直于纸面向外的安培力，故线框能够在安培力的作用下沿逆时针方向旋转，而并不是因为电磁感应，故B错误，A正确。 CD．电池输出的电能转化为线框旋转的机械能以及导线发热两部分，由能量守恒定律知，电池输出的电能大于线框旋转的机械能，再由可知电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率。随着线框由静止开始转动，安培力对外做功消耗电能，当旋转达到稳定时，相当于在电路中串联一个发动机，总等效电阻大于线框自身的电阻，而线框刚开始转动时总电阻即为线框自身的电阻，电池电动势不变，由欧姆定律知此时线框中电流比刚开始转动时的小，故CD错误。 故选A。 训练2如图所示，一空心铝管与水平面成角倾斜固定放置。现把一枚质量为、直径略小于铝管直径的圆柱形小磁块从上端管口无初速度放入管中，小磁块从下端口滑出时的速度为，已知该铝管长度为，小磁块和管间的摩擦力是小磁块重力的倍，重力加速度为。下列说法正确的是（    ） A．小磁块做匀加速直线运动 B．小磁块在运动过程中，受到的重力和摩擦力的总冲量为 C．小磁块在运动过程中，铝管产生的热量为 D．小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为 【答案】D 【详解】 A． 小磁块运动过程中，在铝管中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍小磁块的相对运动，根据牛顿第二定律 由于小磁块做加速运动，则感应电流变大，感应电流的磁场对小磁块的阻力逐渐增大，则小磁块的加速度逐渐减小，小磁块做变加速直线运动，A错误； B．小磁块受重力、摩擦力和感应电流磁场的阻力作用，它们的总冲量等于动量变化量，即，B错误； C．小磁块运动过程中，摩擦产生热量为。感应电流产生焦耳热，则铝管产生的热量不等于，C错误； D．根据能量守恒，铝管和小磁块产生的总热量为 D正确。 故选D。 随堂对点自测 　　　　　　　　　　　　　　 1.(电磁感应中的感生电场)如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将(　　) A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态 答案　A 解析　磁感应强度的方向竖直向下，当磁场突然增强时，由楞次定律可知，感生电场沿逆时针方向，由于小球带负电，所以小球将沿顺时针方向运动，A正确。 2.(涡流)(2024·广东清远高二期末)电磁炉具有无明火、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.若将交流电源改为恒定电流，则简易电磁炉仍能正常工作 B.若将金属杯换作陶瓷器皿，则简易电磁炉仍能正常工作 C.若仅增大交流电的频率，则简易电磁炉的功率增大 D.在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片，简易电磁炉将不能正常工作 答案　C 解析　交流电源产生变化的磁场，使通过金属杯的磁通量发生变化而产生涡流，利用涡流来加热食物或者水，如果将交流电源改为恒定电流或者将金属杯换作陶瓷器皿，将不能再产生涡流，即简易电磁炉不能正常工作，A、B错误；仅增大交流电的频率，根据法拉第电磁感应定律可知，涡流增大，简易电磁炉的功率增大，C正确；交流电源产生的变化的磁场能穿过绝缘垫片，通过金属杯的磁通量仍会发生变化而产生涡流，故电磁炉仍能正常工作，D错误。 3.(电磁阻尼)(2023·1月浙江选考，7)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(　　) 答案　B 解析　导体杆切割磁感线时，回路中产生感应电流，由楞次定律可知，导体杆受到的安培力总是阻碍导体杆的运动。当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。 4.（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，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（　　） A．其他条件不变，增大交变电流的电压 B．其他条件不变，增大交变电流的频率 C．感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D．感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 【答案】ABC 【详解】A．增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确； B．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确； CD．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，由可知焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。 故选ABC。 5．如图所示，导体小球A在光滑的绝缘水平圆形轨道上处于静止状态，现在使小球正上方的条形磁铁在轨道正上方做匀速圆周运动，转速为n。关于小球的运动，下列说法正确的是（    ） A．磁铁转动过程中远离小球时小球加速，靠近小球时小球减速 B．安培力对小球做的功大于小球动能的增加 C．安培力对小球做的功等于小球内部产生的焦耳热和小球动能的增量 D．运动稳定后，小球的转速最后等于n 【答案】D 【详解】A．磁铁转动过程中无论远离还是靠近小球，小球在安培力作用下都加速运动，故A错误； BC．安培力对小球做的功等于小球动能的增加，故BC错误； D．运动稳定后，小球的转速最后等于与磁铁的转速相同，安培力为零，故D正确。 故选D。 基础对点练 题组一　电磁感应中的感生电场 1.(2024·江苏连云港高二期中)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。如图甲所示是它的基本原理图，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。关于该加速器，下列说法正确的是(　　) A.该加速器中洛伦兹力对电子做功，使电子被加速 B.只有电磁体线圈中的电流方向变化才能实现对电子加速 C.俯视该加速器让电子按图乙中运动方向加速，电磁体线圈中电流应该由小变大 D.俯视该加速器让电子按图乙中运动方向加速，此时的感生电场是逆时针方向 答案　C 解析　洛伦兹力对电子不做功，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速，故A错误；电磁体线圈中电流变大，产生的磁感应强度变大，由楞次定律可知，此时的感生电场是顺时针方向，电子受到逆时针方向的电场力，使得电子的速度变大，故C正确，D错误；只有电磁体线圈中的电流大小变化才能实现对电子加速，故B错误。 2.(2024·复旦附中高二期中)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心竖直的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈金属小球，如图所示。在线圈接通电源的瞬间发现圆板做顺时针转动(俯视)，则下列说法正确的是(　　) A.圆板上的金属小球一定带正电 B.圆板上的金属小球一定带负电 C.圆板上的金属小球可能不带电 D.圆板上的金属小球可能带负电 答案　D 解析　线圈通电瞬间，根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，从而使带电的金属小球受到电场力，使圆板转动起来，但由于线圈中电流方向未知，产生的感生电场的方向未知，所以不能确定小球的电性，但若小球不带电，那么就不会受到感应电场的电场力，圆板就不会转动，故D正确，A、B、C错误。 题组二　涡流 3.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了(　　) A.增大涡流，提高变压器的效率 B.减小涡流，提高变压器的效率 C.增大涡流，减小铁芯的发热量 D.减小涡流，增加铁芯的发热量 答案　B 解析　变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了减小涡流，减小铁芯的发热量，减小功率损失P损，根据η＝×100%，从而提高变压器的效率，故B正确。 4.(多选)如图所示，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 答案　AB 解析　当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡流从而发热，使水温升高。要缩短加热时间，需增大涡流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交流电源的频率都是为了增大感应电动势；陶瓷杯不能产生涡电流；取走铁芯会导致磁性减弱而减小感应电动势，故A、B正确，C、D错误。 题组三　电磁阻尼和电磁驱动 5.(多选)(2024·福建漳州高二期末)电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架，精密实验仪器的防震装置等。某减震座椅工作原理示意图如图所示，除了弹簧之外，中间还有磁体和固定在底座上的线圈，在震动过程中磁体可在线圈内上下移动。则(　　) A.对调磁体的磁极，起不到减震效果 B.对调磁体的磁极，不影响减震效果 C.线圈的匝数越少，电磁阻尼现象越明显 D.线圈的匝数越多，电磁阻尼现象越明显 答案　BD 解析　对调磁体的磁极，震动过程中线圈仍会产生感应电流，不影响减震效果，故A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律E＝n，线圈的匝数越多，产生的感应电动势越大，线圈中的电流越大，电磁阻尼现象越明显，故C错误，D正确。 6.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁体沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过(忽略重力对磁体的影响)，如图所示，在此过程中(　　) A.磁体做匀速直线运动 B.磁体做减速运动 C.小车向右做加速运动 D.小车先加速后减速 答案　BC 解析　磁体水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该感应电流产生的磁场阻碍磁体的运动。同理，磁体穿出时，由楞次定律知感应电流产生的磁场阻碍磁体的运动，故整个过程中，磁体做减速运动，故A错误，B正确；而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右的，这个安培力使小车向右运动，故小车一直做加速运动，故C正确，D错误。 7.(多选)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 答案　AD 解析　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。 综合提升练 8.(2024·江苏泰州高二期末)下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(　　) A.甲图中当摇动手柄使得蹄形磁体转时，铝框会同向转动，且和磁体转得一样快 B.乙图中探测地雷的探测器通过长柄线圈中的电流是变化电流 C.丙图是通过电磁炉生成的电磁波对食物加热 D.丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用 答案　B 解析　根据电磁驱动原理，图甲中摇动手柄使得蹄形磁体转时，铝框会同向转动，且比磁体转的慢，故A错误；探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中通有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警，故B正确；电磁炉是采用涡流加热食物的，故C错误；丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁阻尼的作用，故D错误。 9.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁体，四个磁极之间的距离相等，当两块磁体以相同的速度匀速向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是(　　) A.先向左、后向右 B.先向左、后向右、再向左 C.一直向右 D.一直向左 答案　D 解析　根据楞次定律的“来拒去留”结论可知，当两磁体靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，有向右移动的趋势，受到木板的摩擦力向左；当磁体远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受到木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确。 10.涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是(　　) A.图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象 B.图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁体总有排斥作用 C.图乙中，竖直放置的蹄形磁体转动后，同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同向转动，这属于电磁阻尼现象 D.图乙中，蹄形磁体匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁体的转速 答案　A 解析　图甲中，磁体振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，可知涡流对磁体运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这属于电磁阻尼现象，故A正确，B错误；图乙中，蹄形磁体转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同向转动，这是电磁驱动现象，闭合线圈的转速一定小于蹄形磁体的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故C、D错误。 11.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，环上套一带电荷量为＋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.2πr2qk D.πr2qk 答案　D 解析　根据法拉第电磁感应定律可知，该变化磁场产生的感生电动势为E＝·S＝kπr2，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W＝qE＝πr2qk，故选项D正确。 12.(2024·江苏无锡高二期末)某研究小组制作了一仪表，发现指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上扇形铝板或扇形铝框，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是(　　) 答案　A 解析　A图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快稳定的停下，便于读数，A方案合理；如图B、D所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B、D方案不合理；C图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，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，C方案不合理。 13.（多选）如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，下列说法正确的有（　　） A．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 B．金属圆盘中的涡流只存在于磁场边界附近 C．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 D．若所加匀强磁场穿过整个圆盘，圆盘也会减速 【答案】AC 【详解】A．所加磁场越强，感应电流越强，安培力越大，对圆盘转动的阻碍越大，故A正确； B．金属圆盘中的涡流是由于磁通量的变化而产生的环形电流存在于磁场所扫过的区域，故B错误； C．把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”，由右手定则知，靠近圆心处电势高，故C正确； D．若将整个圆盘置于磁场中，则圆盘中无感应电流，圆盘将匀速转动，故D错误。 故选AC。 14．台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示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，导体板内产生涡电流。下列说法正确的是（    ） A．阻尼器摆动时产生的涡电流，源于外部电源 B．阻尼器最终将机械能转化成为内能 C．导体板电阻率越大，涡电流越大 D．导体板上的涡电流的大小与质量块的摆动速率无关 【答案】B 【详解】A．阻尼器摆动时，永磁铁在导体板上方摆动，磁通量发生变化，从而在导体板内产生涡电流，属于电磁感应现象，A错误； B．通过阻碍质量块和永磁铁的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转化为内能，B正确； C．导体板电阻率越大，电阻越大，涡电流越小，C错误； D．质量块摆动的速率越大，穿过导体板的磁通量变化越快，产生的感应电动势和涡电流也越大，D错误。 故选B。 15．感应加热表面淬火是利用电磁感应原理，将工件置于感应线圈中，向线圈通入交流电时，工件中将出现涡流，在很短时间内，工件表面温度可以达到淬火温度，立即冷却使工件表面淬火。下列关于工件加热过程中说法正确的是（　　） A．工件中磁通量保持不变 B．工件中出现的涡流方向不变 C．工件中出现的是交流电，其频率小于感应线圈中通入交流电的频率 D．在感应线圈中通入的交流电峰值不变的情况下，频率越高，工件中的感应电流越大 【答案】D 【分析】本题考查楞次定律，涡流，法拉第电磁感应定律，知道涡流的原理，知道感应电动势与磁通量的变化率成正比。 【详解】A．根据楞次定律，工件中出现涡流，磁通量必然变化，故A错误； BC．由于感应线圈中通入的是交流电，根据楞次定律可得工件中出现的涡流方向周期性变化，工件中出现的是交流电，其频率等于感应线圈中通入交流电的频率，故BC错误； D．根据法拉第电磁感应定律，在峰值不变的情况下，可得感应线圈中通入交流电的频率越高，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，感应电流越大，故D正确。 故选D。 16．为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案。甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于铝板中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于铝框中间。下列说法正确的是（    ） A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流 B．甲方案中，铝板摆动时能产生涡流，起到电磁阻尼的作用 C．乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流 D．乙方案比甲方案更合理 【答案】B 【详解】AB．甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确； CD．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CD错误。 故选B。 17．（多选）如图所示，一长玻璃圆管内壁光滑、竖直放置。有一带正电的小球（可视为质点），以速率 v0沿逆时针方向从管口上端贴着管壁水平射入管内，经过一段时间后从底部离开圆管。若再次重复该过程，以相同速度v0进入管内，同时在此空间加上方向竖直向上、磁感应强度B，随时间均匀减小的磁场，小球从下端离开玻璃管时磁场还没减小到0。设运动过程中小球所带电量不变，空气阻力不计。以下说法正确的是（　　） A．加磁场后小球在管中运动的时间等于没加磁场时的时间 B．加磁场后小球离开管口的速率等于没加磁场时的速率 C．加磁场后小球对玻璃管的压力一定不断增大 D．加磁场后，小球在玻璃管中运动时，小球与地球组成的系统机械能增加 【答案】AD 【详解】A．小球进入玻璃管中后，加磁场后，根据左手定则，小球所受洛伦兹力方向始终在水面内沿圆管半径向外，由于磁场均匀减小，在空中激发出涡旋电场，根据楞次定律可知，电场方向从上往下看逆时针，小球所受电场力方向位于水平面内沿逆时针方向，则小球竖直方向仅受重力作用，即小球在竖直方向上做自由落体运动，根据 解得 可知加磁场后小球离开管口的时间等于没加磁场时的时间，故A正确； B．结合上述可知，产生感应电场的方向，俯视为逆时针方向，与带正电的小球的初速度方向相同，可知小球水平方向将不断被加速，则加磁场后小球离开管口的速率大于没加磁场时的速率，故B错误； D．结合上述可知，感生电场对小球做正功，则小球离开玻璃管的机械能一定增加，小球与地球组成的系统机械能不守恒，故D正确； C．结合上述，小球在水平方向电场力做正功，水平方向的分速度增大，水平方向做圆周运动，根据 解得 结合上述可知，在电场力加速作用下，小球水平方向的分速度增大，加磁场后磁感应强度逐渐减弱，则小球对玻璃管的压力大小变化不能够确定，故C错误。 故选 AD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$