2.5 涡流现象及其应用 导学案 -2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

粤教版（2019）选择性必修第二册导学案 2.5 涡流现象及其应用 1.认识什么是涡流，理解涡流的成因及本质．(重点) 2.了解涡流的热效应、机械效应、磁效应在生产生活科技中的应用．(重点) 3.了解涡流现象中的能量转化．(难点)。 1.物理观念：涡流是一种特殊的电磁感应现象，在生产生活以及实验教学等方面有许多应用。 2.科学思维：涡流及其成因、涡流的热效应和机械效应等。 3.科学探究：从能量的角度来分析电磁驱动现象和电磁阻尼现象。 4.科学态度与责任：通过涡流的应用、电磁阻尼和电磁驱动的应用，体会物理知识与科学技术的关系。 一．涡流现象 1.定义． 在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象． 2.影响因素． (1)导体的电流． (2)交变磁场的变化率(). (3)导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． 对涡流的理解 1.涡流的本质：电磁感应现象． 2.条件． 穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路． 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.涡流的特点． (1)电流强：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． (2)功率大：根据公式P＝I2R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． 5.产生涡流时的能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能． (1)金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能． (2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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． 二、涡流的应用与防止 1.涡流的热效应． (1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了电磁感应涡流的加热原理． (2)感应加热炉：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热． 2.涡流的机械效应． (1)电磁驱动． ①定义：磁场相对于导体转动时，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的现象． ②应用：交流感应电动机． (2)电磁阻尼． ①定义：当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象． ②应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数． 3.涡流的磁效应． (1)涡流探测：探测线圈产生的交变磁场在金属中激起涡流，涡流产生的磁场又影响线圈的磁场，从而触发报警器报警． (2)应用：探测行李中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜厚度等． 4.涡流的防止． (1)原理：缩小导体的外周长，增大材料的电阻． (2)事例：电机和变压器的铁芯用薄片叠压而成． (3)目的：减少发热损失，提高机械效率． ． 例1下列设备中工作原理与涡流无关的是（    ） A．冶炼炉 B．电磁炉 C．微波炉 D．金属探测器 例2金属冶炼炉的示意图如图所示，炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。关于该金属冶炼炉，下列说法正确的是（　　） A．利用线圈中电流的热效应 B．当线圈中电流变化越快，冶炼炉热功率越大 C．电流变化得越快，金属熔化得越快 D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快 例3图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（　　） A．探雷器使用直流电工作 B．涡流是在探雷器的线圈中产生的 C．探雷器静止在地雷上方时，将无法报警 D．该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低 例4(多选)高频焊接原理示意图如图所示．线圈中通以高频交变电流时，待焊接的金属工件中产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　　) A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 例5工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图如图所示，其原理是在线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息，关于以上应用实例理解正确的是(　　) A．线圈所连接的电源可以是直流电源 B．线圈所连接的电源应该是交流电源 C．能被探测的物件可以是非导电材料 D．工业涡流探伤技术运用了自感原理 涡流问题的三点注意 (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)金属能够自身形成闭合回路，形成涡流． (3)磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越强． 三、电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼： （1）产生：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。 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1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，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，无感应电动势，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，反之，转动小磁针，圆盘则不动 C．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 例2如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁体从图示位置开始逆时针转动时，线圈仅在安培力作用下也开始转动，则：（　　） A．线圈顺时针转动，线圈转速小于磁体转速 B．线圈逆时针转动，线圈转速等于磁体转速 C．线圈在转动过程中有感应电流 D．线圈克服安培力做功动能增加 例3. 如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点，一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说法正确的是（　　） A．磁铁始终受到圆环的斥力作用 B．圆环中的感应电流方向保持不变 C．磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，桌面对圆环的摩擦力方向相反 D．磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等 例4如图所示，P是绕有闭合线圈的螺线管，将一磁铁从距P上端高h处由静止释放，磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上．若仅增大h，重复操作，则磁铁穿过P的过程与原来相比，下列说法正确的是(　　) A．穿过线圈的磁通变化量将增大 B．线圈对磁铁的平均阻力将变小 C．通过线圈导线截面的电荷量相同 D．磁铁在螺线管中做自由落体运动 对电磁阻尼和电磁驱动的理解 1.电磁阻尼是指感应电流所受的安培力对导体做负功，阻碍导体运动；而电磁驱动是指感应电流所受的安培力对导体做正功，推动导体运动． 2.在这两种情况下，安培力均阻碍导体与磁场之间的相对运动． 3.在电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度). 4.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． 一、单选题 1．（24-25高二上·河南郑州·期末）上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示，当楼体在风力作用下摆动时，携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动，在金属地板内产生涡流，从而使大厦减振减摆。则（　　） A．涡流由外部电源产生 B．地板电阻率越大，产生涡流越大 C．永磁体摆动速率越大，产生涡流越大 D．阻尼器最终将机械能转化为电势能 2．（24-25高三上·云南普洱·阶段练习）如图为上海中心大厦的上海慧眼阻尼器。质量块和吊索构成一个巨型复摆，质量块下方有一圆盘状的大型电磁铁，大厦产生晃动时，复摆与主体做相同晃动，电磁铁通电后，质量块中会产生涡流，受到电磁阻尼作用，减弱大楼的晃动，保持大厦的稳定和安全。下列说法正确的是（　　） A．阻尼过程中，电能转化为动能 B．涡流的大小与质量块摆动速度有关 C．改变电磁铁中电流方向，质量块不会受到电磁阻尼作用 D．质量块受到的电磁阻力与电磁铁的磁场强弱无关 3．（24-25高二上·全国·阶段练习）如图所示，金属探测器有较高的灵敏度，可以探测到金属物体。探测器内有电源及相应电路，打开开关后探测器内会产生电流。探测器回路很容易受到其他磁场的影响而使仪器报警。下列说法正确的是（　　） A．探测器回路内可能为恒定的直流电流 B．用探测器扫描塑料板时，塑料板内会产生感应电流 C．被探测金属内会产生涡流，涡流产生的磁场使探测器报警 D．若用探测器探测残破的古铜币，探测器不会报警 4．（24-25高二上·江苏南通·阶段练习）关于下列四张图，说法不正确的有（　　） A．第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管内有感应电流 B．第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零 C．第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内没有感应电流 D．第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈中有感应电流 5．（24-25高二上·广东佛山·期末）如图甲所示为某金属探测器，探测头内共面安装一个发射线圈和一个接收线圈，发射线圈通如图乙所示的高频振荡电流，产生的磁场能在金属物体内部产生涡电流，涡电流的磁场使接收线圈的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音。下列说法正确的是（　　） A．探测头在靠近陶瓷制品时会发出提示音 B．探测头悬停在金属上方时不会发出提示音 C．发射线圈在、时刻产生的磁场方向相反 D．接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反 6．（23-24高二下·四川·期中）下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 7．（2025·山西太原·一模）如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 二、多选题 8．（2024高三下·全国·专题练习）如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以如图的正弦交变电流，铁块内会产生虚线所示的感应电流，即涡流。已知导线在铁块内产生的匀强磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比。设逆时针为电流的正方向（俯视），某时刻线圈中的涡流方向和原电流方向均为正方向，下列判断正确的是（　　） A．该时刻可能是图中的时刻 B．该时刻可能是图中的时刻 C．该时刻涡流正在减小 D．该时刻涡流正在增大 9．（24-25高二下·浙江·阶段练习）物理学在生活生产中应用广泛，关于下列应用说法正确的是（　　） A．甲图中，一些优质电话线外包裹着金属外衣防止信号干扰是利用了静电屏蔽的原理 B．乙图中，主动降噪功能的耳机是利用波的反射原理制造的 C．丙图中，电磁炉是利用炉面面板中产生的涡流的热量来加热食物的 D．丁图中，交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的 10．（24-25高二上·浙江湖州·期末）关于以下四幅图说法正确的是（　　） A．图甲，真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流 B．图乙，断开开关S后，弹簧K不会立刻将衔铁D拉起而断电 C．图丙，将一自感系数较大的线圈与一电动势为E的电源相连，当断开开关时，线圈两端电压一定小于E D．图丁，电子沿逆时针方向运动，为了使电子加速，电磁线圈中的电流应该变大 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 粤教版（2019）选择性必修第二册导学案 2.5 涡流现象及其应用 1.认识什么是涡流，理解涡流的成因及本质．(重点) 2.了解涡流的热效应、机械效应、磁效应在生产生活科技中的应用．(重点) 3.了解涡流现象中的能量转化．(难点)。 1.物理观念：涡流是一种特殊的电磁感应现象，在生产生活以及实验教学等方面有许多应用。 2.科学思维：涡流及其成因、涡流的热效应和机械效应等。 3.科学探究：从能量的角度来分析电磁驱动现象和电磁阻尼现象。 4.科学态度与责任：通过涡流的应用、电磁阻尼和电磁驱动的应用，体会物理知识与科学技术的关系。 一．涡流现象 1.定义． 在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象． 2.影响因素． (1)导体的电流． (2)交变磁场的变化率(). (3)导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． 对涡流的理解 1.涡流的本质：电磁感应现象． 2.条件． 穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路． 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.涡流的特点． (1)电流强：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． (2)功率大：根据公式P＝I2R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． 5.产生涡流时的能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能． (1)金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能． (2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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． 二、涡流的应用与防止 1.涡流的热效应． (1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了电磁感应涡流的加热原理． (2)感应加热炉：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热． 2.涡流的机械效应． (1)电磁驱动． ①定义：磁场相对于导体转动时，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的现象． ②应用：交流感应电动机． (2)电磁阻尼． ①定义：当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象． ②应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数． 3.涡流的磁效应． (1)涡流探测：探测线圈产生的交变磁场在金属中激起涡流，涡流产生的磁场又影响线圈的磁场，从而触发报警器报警． (2)应用：探测行李中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜厚度等． 4.涡流的防止． (1)原理：缩小导体的外周长，增大材料的电阻． (2)事例：电机和变压器的铁芯用薄片叠压而成． (3)目的：减少发热损失，提高机械效率． ． 例1下列设备中工作原理与涡流无关的是（    ） A．冶炼炉 B．电磁炉 C．微波炉 D．金属探测器 【答案】C 【解析】冶炼炉、电磁炉和金属探测器的工作原理均与涡流有关；微波炉是利用微波进行工作的，与涡流无关。 故选C。 例2金属冶炼炉的示意图如图所示，炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。关于该金属冶炼炉，下列说法正确的是（　　） A．利用线圈中电流的热效应 B．当线圈中电流变化越快，冶炼炉热功率越大 C．电流变化得越快，金属熔化得越快 D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快 【答案】C 【解析】A．依据产生涡流的条件，线圈中应通入变化的电流，该电流产生变化的磁场，才会在金属中产生涡流从而使金属熔化，故A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律可知，电流变化越快、金属的电阻率越小，在金属中产生的感应电流就越大，冶炼炉热功率越大，金属熔化得就越快，故C正确，BD错误。 故选C。 例3图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（　　） A．探雷器使用直流电工作 B．涡流是在探雷器的线圈中产生的 C．探雷器静止在地雷上方时，将无法报警 D．该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低 【答案】D 【详解】AB．探雷器利用了电磁感应原理，即必须使用交流电工作。探雷器产生的变化的磁场在金属物品内部产生涡流，涡流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探雷器发出信号。故AB错误； C．探雷器静止在地雷上方时，因为探雷器产生变化的磁场，所以地雷中也能产生涡流，从而引发探雷器报警，故C错误； D．如果该探雷器探测网状金属物品时，涡流现象会减弱，则灵敏度会降低，故D正确。 故选D。 例4(多选)高频焊接原理示意图如图所示．线圈中通以高频交变电流时，待焊接的金属工件中产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　　) A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 【答案】AD 解析：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快．根据法拉第电磁感应定律可知，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大，而放出的热量与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多；焊缝处与其他地方的电流大小一样，根据Q＝I2Rt，工件上只有焊缝处温度升得高，是因为焊缝处电阻很大，故A、D正确． 例5工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图如图所示，其原理是在线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息，关于以上应用实例理解正确的是(　　) A．线圈所连接的电源可以是直流电源 B．线圈所连接的电源应该是交流电源 C．能被探测的物件可以是非导电材料 D．工业涡流探伤技术运用了自感原理 【答案】B 解析：为产生涡流，线圈所连接的电源必须是交流电源，A错误，B正确；能被探测的物件必须是导电材料，否则不会产生涡流，C错误；工业涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变技术，不是自感原理，D错误． 涡流问题的三点注意 (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)金属能够自身形成闭合回路，形成涡流． (3)磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越强． 三、电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼： （1）产生：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。 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1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，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，无感应电动势，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，反之，转动小磁针，圆盘则不动 C．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 【答案】C 【解析】A．法拉第圆盘运动过程中，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，故A错误； BC．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另一个物体也会跟着转动，则转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘，故B错误，C正确； 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C。 例2如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁体从图示位置开始逆时针转动时，线圈仅在安培力作用下也开始转动，则：（　　） A．线圈顺时针转动，线圈转速小于磁体转速 B．线圈逆时针转动，线圈转速等于磁体转速 C．线圈在转动过程中有感应电流 D．线圈克服安培力做功动能增加 【答案】C 【详解】ABC．转动磁铁时，导致线圈的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，转速比磁铁小；故AB错误，C正确； D．线圈的转动是因为安培力对线圈做功，使线圈动能增加，故D错误。 故选C。 例3. 如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点，一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说法正确的是（　　） A．磁铁始终受到圆环的斥力作用 B．圆环中的感应电流方向保持不变 C．磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，桌面对圆环的摩擦力方向相反 D．磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等 【答案】D 【详解】A．由楞次定律推论可知，磁铁靠近圆环时受到斥力作用，远离圆环时受到引力作用，A错误； B．磁铁由释放到第一次运动到右侧最高点的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小，由于穿过圆环的磁场方向不变，而磁通量的变化趋势发生了改变，因此感应电流的方向发生变化，B错误； C．根据楞次定律，磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，圆环都有向右滑动的趋势，故桌面对圆环的摩擦力方向均向左，C错误； D．由楞次定律推论可知，感应电流总是阻碍磁铁与圆环之间的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是阻力，因此磁铁在右侧的最高点比释放点低，则磁铁在两侧最高点的重力势能不相等，D正确。故选D。 例4如图所示，P是绕有闭合线圈的螺线管，将一磁铁从距P上端高h处由静止释放，磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上．若仅增大h，重复操作，则磁铁穿过P的过程与原来相比，下列说法正确的是(　　) A．穿过线圈的磁通变化量将增大 B．线圈对磁铁的平均阻力将变小 C．通过线圈导线截面的电荷量相同 D．磁铁在螺线管中做自由落体运动 【答案】C 解析：线圈的磁通量与面积和磁感应强度有关，若仅增大h，对穿过线圈的磁通量没有影响，所以穿过线圈的磁通量变化量相同，根据q＝Δt＝×Δt＝可知，通过线圈导线截面的电荷量相同，故A错误，C正确；若仅增大h，则磁铁经过线圈的时间减小，线圈中产生的感应电动势将增大，所以感应电流增大，线圈对磁铁的平均阻力将变大，故B错误；由于线圈的电磁阻尼作用，磁铁在螺线管中不可能做自由落体运动，故D错误． 对电磁阻尼和电磁驱动的理解 1.电磁阻尼是指感应电流所受的安培力对导体做负功，阻碍导体运动；而电磁驱动是指感应电流所受的安培力对导体做正功，推动导体运动． 2.在这两种情况下，安培力均阻碍导体与磁场之间的相对运动． 3.在电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度). 4.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． 一、单选题 1．（24-25高二上·河南郑州·期末）上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示，当楼体在风力作用下摆动时，携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动，在金属地板内产生涡流，从而使大厦减振减摆。则（　　） A．涡流由外部电源产生 B．地板电阻率越大，产生涡流越大 C．永磁体摆动速率越大，产生涡流越大 D．阻尼器最终将机械能转化为电势能 【答案】C 【详解】A．永磁体摆动时，在金属底板内产生变化的磁场，从而在金属底板内产生涡流，涡流由变化的磁场产生，故A错误； B．地板电阻率越大，即电阻越大，产生涡流越小，故B错误； C．永磁体摆动速率越大，在金属底板内产生的磁场变化得越快，产生涡流越大，故C正确； D．金属底板内由于产生涡流而发热，故阻尼器最终将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 2．（24-25高三上·云南普洱·阶段练习）如图为上海中心大厦的上海慧眼阻尼器。质量块和吊索构成一个巨型复摆，质量块下方有一圆盘状的大型电磁铁，大厦产生晃动时，复摆与主体做相同晃动，电磁铁通电后，质量块中会产生涡流，受到电磁阻尼作用，减弱大楼的晃动，保持大厦的稳定和安全。下列说法正确的是（　　） A．阻尼过程中，电能转化为动能 B．涡流的大小与质量块摆动速度有关 C．改变电磁铁中电流方向，质量块不会受到电磁阻尼作用 D．质量块受到的电磁阻力与电磁铁的磁场强弱无关 【答案】B 【详解】A．阻尼过程中涡流产生是质量块的动能转化为电能，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化率有关，质量块摆动速度越大，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，感应电流越大，故B正确； C．改变电磁铁中电流方向，同样会在质量块中出现涡流，涡流受安培力，阻碍质量块的运动，故C错误； D．根据安培力，可得质量块受到的电磁阻力与电磁铁的磁场强弱有关，故D错误。 故选B。 3．（24-25高二上·全国·阶段练习）如图所示，金属探测器有较高的灵敏度，可以探测到金属物体。探测器内有电源及相应电路，打开开关后探测器内会产生电流。探测器回路很容易受到其他磁场的影响而使仪器报警。下列说法正确的是（　　） A．探测器回路内可能为恒定的直流电流 B．用探测器扫描塑料板时，塑料板内会产生感应电流 C．被探测金属内会产生涡流，涡流产生的磁场使探测器报警 D．若用探测器探测残破的古铜币，探测器不会报警 【答案】C 【详解】AC．变化的磁场才能使金属中产生涡流，涡流产生的磁场影响探测器，进而使其报警，可知探测器回路内的电流为变化的电流，A错误，C正确； B．塑料板内无大量可自由移动的电子，不会产生感应电流，B错误； D．残破的古铜币内会产生涡流，探测器会报警，D错误。 故选C。 4．（24-25高二上·江苏南通·阶段练习）关于下列四张图，说法不正确的有（　　） A．第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管内有感应电流 B．第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零 C．第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内没有感应电流 D．第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈中有感应电流 【答案】C 【详解】A．第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管的磁通量发生变化，铝管内有感应电流，A正确，不符合题意； B．第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，涡流仍旧存在，只不过没有完好时那么大，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零，B正确，不符合题意； C．第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内会产生涡流，有感应电流，C错误，符合题意； D．第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈磁通量变化，线圈中有感应电流，D正确，不符合题意。 故选C。 5．（24-25高二上·广东佛山·期末）如图甲所示为某金属探测器，探测头内共面安装一个发射线圈和一个接收线圈，发射线圈通如图乙所示的高频振荡电流，产生的磁场能在金属物体内部产生涡电流，涡电流的磁场使接收线圈的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音。下列说法正确的是（　　） A．探测头在靠近陶瓷制品时会发出提示音 B．探测头悬停在金属上方时不会发出提示音 C．发射线圈在、时刻产生的磁场方向相反 D．接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反 【答案】D 【详解】A．陶瓷制品不是金属，不能在其内部产生涡流，所以探测头在靠近陶瓷制品时不会发出提示音，A错误； B．探头悬停在金属上方时，金属内部产生涡流，涡流的磁场会使接受线圈中的感应电流发生变化，从而使蜂鸣器发出提示音，B错误； C．由乙图可知，、时刻发射线圈中的电流方向相同，根据安培定则可知，发射线圈在、时刻产生的磁场方向相同，C错误； D．由于、时刻发射线圈产生的磁场方向相同，但时刻磁场在增强，时刻磁场在减弱，根据楞次定律可知，接收线圈在、时刻产生的感应电流方向相反，D正确。 故选D。 6．（23-24高二下·四川·期中）下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 【答案】B 【详解】A．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故A错误； B．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故B正确； C．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，可知，安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误； D．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B。 7．（2025·山西太原·一模）如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 【答案】B 【详解】A．由楞次定律可知，电磁炉工作时，当线圈内的磁场增加时，锅体中的磁场方向与之相反，当线圈内的磁场减小时，锅体中的磁场方向与之相同，故A错误； B．锅体中感应电动势与线圈中电流的变化率成正比，可通过改变线圈内交变电流的频率来改变锅体中感应电动势的大小，进而改变电磁炉的功率，故B正确； C．由图可知，电磁炉的每匝线圈的面积不同，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均不相同，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为f，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．（2024高三下·全国·专题练习）如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以如图的正弦交变电流，铁块内会产生虚线所示的感应电流，即涡流。已知导线在铁块内产生的匀强磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比。设逆时针为电流的正方向（俯视），某时刻线圈中的涡流方向和原电流方向均为正方向，下列判断正确的是（　　） A．该时刻可能是图中的时刻 B．该时刻可能是图中的时刻 C．该时刻涡流正在减小 D．该时刻涡流正在增大 【答案】BD 【详解】AB．由图可知涡流的方向为逆时针方向，根据楞次定律，线圈中电流产生的磁场减弱，则线圈中的电流正在减小，该时刻可能是图中的时刻，故B正确，A错误； CD．根据法拉第电磁感应定律可知，结合图像斜率可知该时刻涡流正在增大，故C错误，D正确。 故选BD。 9．（24-25高二下·浙江·阶段练习）物理学在生活生产中应用广泛，关于下列应用说法正确的是（　　） A．甲图中，一些优质电话线外包裹着金属外衣防止信号干扰是利用了静电屏蔽的原理 B．乙图中，主动降噪功能的耳机是利用波的反射原理制造的 C．丙图中，电磁炉是利用炉面面板中产生的涡流的热量来加热食物的 D．丁图中，交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的 【答案】AD 【详解】A．甲图中，一些优质电话线外包裹着金属外衣防止信号干扰是利用了静电屏蔽的原理，选项A正确； B．乙图中，主动降噪功能的耳机是利用波的干涉原理制造的，选项B错误； C．丙图中，为了让面板不发热，电磁炉面板采用陶瓷材料，铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食物，故C错误； D．丁图中，交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，选项D正确。 故选AD。 10．（24-25高二上·浙江湖州·期末）关于以下四幅图说法正确的是（　　） A．图甲，真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流 B．图乙，断开开关S后，弹簧K不会立刻将衔铁D拉起而断电 C．图丙，将一自感系数较大的线圈与一电动势为E的电源相连，当断开开关时，线圈两端电压一定小于E D．图丁，电子沿逆时针方向运动，为了使电子加速，电磁线圈中的电流应该变大 【答案】BD 【详解】A．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故A错误； B．将S断开，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，根据楞次定律可知，产生有延时释放D的作用，故B正确； C．图丙，将一自感系数较大的线圈与一电动势为E的电源相连，当断开开关时，线圈两端电压可能大于E，故C错误； D．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，进而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，故D正确； 故选BD。 ( 14 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$