2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 讲义-2025-2026学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

本讲义聚焦高中物理电磁感应中的涡流、电磁阻尼与电磁驱动三大核心知识点，以感生电场为逻辑起点，层层递进构建从理论推导到实际应用的知识链条，形成“概念理解—模型建构—现象解释—技术应用”的完整学习支架。 资料设计突出科学思维与物理观念的深度融合，通过【例题1】中动生与感生电动势的对比分析，引导学生建立非静电力本质差异的认知，强化运动与相互作用观念。变式训练中如电子感应加速器和磁铁下落实验等真实情境，体现科学探究的实践导向，帮助学生在问题解决中发展质疑创新意识。课中便于教师开展启发式教学，课后可作为学生查漏补缺、深化理解的重要资源，尤其适合用于高三一轮复习中对电磁学综合能力的提升。

第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 1 考点二　涡流 3 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 5 巩固训练·提升能力 6 第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 必备知识·回顾梳理 1．感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。它是由英国物理学家麦克斯韦提出的。 2．感生电动势：如果在感生电场中存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。 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。 关键能力·规律方法 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 例题分析·考点题型 【例题1】在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。 利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为，导体棒的长度为，在外力作用下以速度水平向右匀速运动。请从法拉第电磁感应定律出发推导动生电动势的表达式； 磁场变化时会在空间激发感生电场，该电场与静电场不同，其电场线是一系列同心圆，如图乙中的虚线所示。如果此刻空间存在导体，就会在导体中产生感应电流。如图丙所示，一半径为、单位长度电阻为的金属导体环垂直放置在匀强磁场中，当磁场均匀增强时，导体环中产生的感应电流为。请你判断导体环中感应电流的方向俯视并求出磁感应强度随时间的变化率； 请指出在两种情况下，“电源”内部的非静电力分别是哪一种作用力；并分析说明在感生电场中能否像静电场一样建立“电势”的概念。 【变式训练1】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。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，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为，电子做圆周运动的轨道半径为，若图甲中磁场随时间按、均为正常数规律变化，形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆，单个圆上形成的电场场强大小处处相等。另外在真空室区域有磁场，用于偏转电子。求： 涡旋电场的场强大小和方向从上往下看； 为使电子在半径为的轨道上加速，求的变化率。 【变式训练2】（ 多选）如图所示，水平放置、半径为的环形光滑玻璃圆管内，放置一直径略小于管口径远远小于的质量为、电荷量为的带负电小球。现在圆环区域内加上竖直向上的匀强磁场，当磁感应强度均匀变化时，在玻璃圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场电场线闭合的涡旋电场，原来静止的小球将沿图示方向在管内做圆周运动，运动第一周用时为，小球可看作点电荷且电荷量保持不变。则下列说法正确的是(    ) A. 圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀减小 B. 玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 C. 匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 D. 小球第次回到出发点时的速度大小为 题后反思·方法与技巧 判断感生电场方向的思路 考点二　涡流 必备知识·回顾梳理 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。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列四个选项中没有利用涡流原理的是(    ) A. 安检门 B. 金属探测器 C. 高频感应炉冶炼金属 D. 变压器铁芯用薄硅钢片叠合而成 【变式训练1】（单选）如图所示是电磁炉的工作结构图，关于电磁炉，下列说法正确的是(    ) A. 电磁炉是利用涡流来进行加热 B. 利用玻璃炊具也可以在电磁炉上正常加热 C. 将炊具下部的铁换成硅钢，可以提高加热效率 D. 电磁炉将励磁线圈中恒定电流的电能转化为磁场能，进一步转化为热能 【变式训练2】（单选）梦溪笔谈中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(    ) A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 必备知识·回顾梳理 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。 关键能力·规律方法 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 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图所示，用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于点，现将圆环拉离平衡位置并静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，、为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 圆环可以返回到释放位置处 B. 圆环完全处于磁场时，感应电流方向不变 C. 圆环完全进入磁场后，速度越大，感应电流也越大 D. 圆环最终将在磁场中来回摆动 【变式训练1】（单选）如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在一根铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径，下列说法正确的是(    ) A. 磁体在管中做匀加速直线运动 B. 换一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快 C. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 D. 换一根有裂缝的铝管如图乙所示，磁体运动比图甲中更慢 【变式训练2】（单选）扫描隧道显微镜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. 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.据长江日报报道，中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功，其简化模型如图，强磁铁在竖直空心铜管内由静止开始下落。已知磁铁不与铜管内壁接触，铜管足够长，不计空气阻力，重力加速度大小为。下列说法正确的是(    ) A. 磁铁下落的加速度大小恒为 B. 磁铁下落时，铜管中产生的感应电流对磁铁有向上的作用力 C. 磁铁最终会悬浮在铜管中 D. 磁铁匀加速下落 2.下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(    ) A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快 B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属 C. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短 D. 图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理 3.管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(    ) A. 库仑 B. 霍尔 C. 洛伦兹 D. 法拉第 4.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示当线圈中通入交变电流时，下列说法正确的是(    ) A. 金属中不产生感应电流 B. 金属中产生涡流，涡流的热效应使金属融化 C. 线圈中产生大量的热量使金属融化 D. 线圈所接电源应是低频交流电源 5.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的光滑轴自由转动，如图所示，圆板的四周固定着一圈带负电的金属小球，在圆板的中部有一个线圈，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时。关于圆板的转动俯视下列说法正确的是(    ) A. 静止不动 B. 沿逆时针方向匀速转动 C. 沿逆时针方向加速转动 D. 沿顺时针方向加速转动 6.汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定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。下列说法不正确的是(    ) A. 制动过程中，导体会发热 B. 制动力的大小与导体运动的速度有关 C. 改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力 D. 制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 7. 年月日，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，该阻尼器首次采用了涡电流技术，带有永磁铁的质量块附着在阻尼器的底部。质量块在摆动中通过导体板上方时，导体板内产生涡电流。关于阻尼器，下列说法正确的是(    ) A. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于电磁感应现象 B. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于外部电源供电 C. 阻尼器将电能转化成为机械能 D. 质量块通过导体板上方时，导体板的涡电流大小与质量块的速率无关 二、多选题。 8.在电磁炉上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. 使用陶瓷器皿，不影响电磁炉加热效果 B. 电磁炉工作时，在金属杯底部产生涡流 C. 若在输入端接恒定电流，电磁炉无法正常加热金属杯 D. 使用微波炉加热冷水，其工作原理与电磁炉工作原理相同 9.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D. 增大铁芯中的电阻，以减小发热量 10.电磁学知识在科技生活中有广泛的应用。如图甲所示，磁块在铝管中由静止开始下落，与其所蕴含原理相同的是(    ) A. 图乙，直流电源驱动电动自行车电动机的工作过程 B. 图丙，使用的有线话筒，往往在其外面套上金属外衣 C. 图丁，运动的导体转盘处在通电线圈产生的磁场中 D. 图戊，磁电式仪表里面的线圈常常用铝框做骨架 11.水平放置的铝盘可绕光滑转轴自由转动，在铝盘上方较近距离放置一个条形磁铁，绕转轴转动磁铁，发现静止的铝盘也会发生转动。下列说法正确的是(    ) A. 铝盘与磁铁转动方向相同 B. 稳定后，铝盘转速等于磁铁转速 C. 铝盘因为受到安培力而转动 D. 磁铁停止转动，但不移开，铝盘会继续匀速转动 12.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 13.钱币收藏圈有一个诈局：某些钱币玩家用“银元神器”来“鉴别”真假银币图是一枚壹圆民国开国纪念银币，质量，直径。所谓“银元神器”就是一个圆柱形强磁铁如图，磁极在圆柱的两个端面。玩家像图那样，把强磁铁放在银元币上面并快速提起，如果银币能跟随强磁铁一起向上跳起，高呼“真”品如果银元币不向上运动，那将一声叹气：赝品针对银币跳起原理以及这种鉴别方法，下列描述正确的是(    ) A. 磁铁本身能吸引银材质硬币 B. 银币内产生了涡流，其受安培力向上 C. 若磁铁上端面是极，下端面是极，磁铁被提起时，俯视银币内涡流方向是顺时针的 D. 若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断 14.电磁弹射技术被应用在福建舰上，大大提升了福建舰的战斗力，电磁弹射原理如图所示。电磁弹射器能使飞机在较短距离内很快被加速到起飞速度。下列说法中正确的是(    ) A. 弹射过程飞机机身受到向前的安培力的冲量，使飞机的动量增加 B. 通过轨道的电流只是用来产生驱动磁场，不会流过飞机机身 C. 流过飞机机身的电流受到的安培力对飞机做正功 D. 飞机被弹射的过程中弹射装置获得的电能全部转化为机械能 15.最近媒体报导了几起怪事，有人发现从正规渠道购买的金条能被磁铁“吸”得动起来，当强磁铁对着金条前后快速移动时，金条被“吸”得前后摆动，于是就怀疑金条有问题，但通过专业检测这些金条都符合国家标准。检测员再次用强磁铁在金条旁边上下左右、前后缓慢移动时，未发现金条被吸引的现象，只有在前后快速移动磁铁时才发现吸引现象，对此现象下列解释合理的是(    ) A. 金条被“吸”的原因和铁钴镍被磁铁吸引的原因相同 B. 前后快速移动磁铁时磁通量变化较快，金条中产生涡流和磁铁发生相互作用，发生摆动 C. 前后缓慢移动磁铁时，金条中磁通量不发生变化，所以没有感应电流 D. 上下或左右缓慢移动磁铁时，磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 1 考点二　涡流 2 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 3 巩固训练·提升能力 4 第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 例题分析·考点题型 【例题1】在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。 利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为，导体棒的长度为，在外力作用下以速度水平向右匀速运动。请从法拉第电磁感应定律出发推导动生电动势的表达式； 磁场变化时会在空间激发感生电场，该电场与静电场不同，其电场线是一系列同心圆，如图乙中的虚线所示。如果此刻空间存在导体，就会在导体中产生感应电流。如图丙所示，一半径为、单位长度电阻为的金属导体环垂直放置在匀强磁场中，当磁场均匀增强时，导体环中产生的感应电流为。请你判断导体环中感应电流的方向俯视并求出磁感应强度随时间的变化率； 请指出在两种情况下，“电源”内部的非静电力分别是哪一种作用力；并分析说明在感生电场中能否像静电场一样建立“电势”的概念。 【变式训练1】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。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，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为，电子做圆周运动的轨道半径为，若图甲中磁场随时间按、均为正常数规律变化，形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆，单个圆上形成的电场场强大小处处相等。另外在真空室区域有磁场，用于偏转电子。求： 涡旋电场的场强大小和方向从上往下看； 为使电子在半径为的轨道上加速，求的变化率。 【变式训练2】（ 多选）如图所示，水平放置、半径为的环形光滑玻璃圆管内，放置一直径略小于管口径远远小于的质量为、电荷量为的带负电小球。现在圆环区域内加上竖直向上的匀强磁场，当磁感应强度均匀变化时，在玻璃圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场电场线闭合的涡旋电场，原来静止的小球将沿图示方向在管内做圆周运动，运动第一周用时为，小球可看作点电荷且电荷量保持不变。则下列说法正确的是(    ) A. 圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀减小 B. 玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 C. 匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 D. 小球第次回到出发点时的速度大小为 考点二　涡流 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列四个选项中没有利用涡流原理的是(    ) A. 安检门 B. 金属探测器 C. 高频感应炉冶炼金属 D. 变压器铁芯用薄硅钢片叠合而成 【变式训练1】（单选）如图所示是电磁炉的工作结构图，关于电磁炉，下列说法正确的是(    ) A. 电磁炉是利用涡流来进行加热 B. 利用玻璃炊具也可以在电磁炉上正常加热 C. 将炊具下部的铁换成硅钢，可以提高加热效率 D. 电磁炉将励磁线圈中恒定电流的电能转化为磁场能，进一步转化为热能 【变式训练2】（单选）梦溪笔谈中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(    ) A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图所示，用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于点，现将圆环拉离平衡位置并静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，、为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 圆环可以返回到释放位置处 B. 圆环完全处于磁场时，感应电流方向不变 C. 圆环完全进入磁场后，速度越大，感应电流也越大 D. 圆环最终将在磁场中来回摆动 【变式训练1】（单选）如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在一根铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径，下列说法正确的是(    ) A. 磁体在管中做匀加速直线运动 B. 换一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快 C. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 D. 换一根有裂缝的铝管如图乙所示，磁体运动比图甲中更慢 【变式训练2】（单选）扫描隧道显微镜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. 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.据长江日报报道，中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功，其简化模型如图，强磁铁在竖直空心铜管内由静止开始下落。已知磁铁不与铜管内壁接触，铜管足够长，不计空气阻力，重力加速度大小为。下列说法正确的是(    ) A. 磁铁下落的加速度大小恒为 B. 磁铁下落时，铜管中产生的感应电流对磁铁有向上的作用力 C. 磁铁最终会悬浮在铜管中 D. 磁铁匀加速下落 2.下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(    ) A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快 B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属 C. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短 D. 图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理 3.管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(    ) A. 库仑 B. 霍尔 C. 洛伦兹 D. 法拉第 4.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示当线圈中通入交变电流时，下列说法正确的是(    ) A. 金属中不产生感应电流 B. 金属中产生涡流，涡流的热效应使金属融化 C. 线圈中产生大量的热量使金属融化 D. 线圈所接电源应是低频交流电源 5.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的光滑轴自由转动，如图所示，圆板的四周固定着一圈带负电的金属小球，在圆板的中部有一个线圈，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时。关于圆板的转动俯视下列说法正确的是(    ) A. 静止不动 B. 沿逆时针方向匀速转动 C. 沿逆时针方向加速转动 D. 沿顺时针方向加速转动 6.汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定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。下列说法不正确的是(    ) A. 制动过程中，导体会发热 B. 制动力的大小与导体运动的速度有关 C. 改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力 D. 制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 7. 年月日，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，该阻尼器首次采用了涡电流技术，带有永磁铁的质量块附着在阻尼器的底部。质量块在摆动中通过导体板上方时，导体板内产生涡电流。关于阻尼器，下列说法正确的是(    ) A. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于电磁感应现象 B. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于外部电源供电 C. 阻尼器将电能转化成为机械能 D. 质量块通过导体板上方时，导体板的涡电流大小与质量块的速率无关 二、多选题。 8.在电磁炉上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. 使用陶瓷器皿，不影响电磁炉加热效果 B. 电磁炉工作时，在金属杯底部产生涡流 C. 若在输入端接恒定电流，电磁炉无法正常加热金属杯 D. 使用微波炉加热冷水，其工作原理与电磁炉工作原理相同 9.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D. 增大铁芯中的电阻，以减小发热量 10.电磁学知识在科技生活中有广泛的应用。如图甲所示，磁块在铝管中由静止开始下落，与其所蕴含原理相同的是(    ) A. 图乙，直流电源驱动电动自行车电动机的工作过程 B. 图丙，使用的有线话筒，往往在其外面套上金属外衣 C. 图丁，运动的导体转盘处在通电线圈产生的磁场中 D. 图戊，磁电式仪表里面的线圈常常用铝框做骨架 11.水平放置的铝盘可绕光滑转轴自由转动，在铝盘上方较近距离放置一个条形磁铁，绕转轴转动磁铁，发现静止的铝盘也会发生转动。下列说法正确的是(    ) A. 铝盘与磁铁转动方向相同 B. 稳定后，铝盘转速等于磁铁转速 C. 铝盘因为受到安培力而转动 D. 磁铁停止转动，但不移开，铝盘会继续匀速转动 12.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 13.钱币收藏圈有一个诈局：某些钱币玩家用“银元神器”来“鉴别”真假银币图是一枚壹圆民国开国纪念银币，质量，直径。所谓“银元神器”就是一个圆柱形强磁铁如图，磁极在圆柱的两个端面。玩家像图那样，把强磁铁放在银元币上面并快速提起，如果银币能跟随强磁铁一起向上跳起，高呼“真”品如果银元币不向上运动，那将一声叹气：赝品针对银币跳起原理以及这种鉴别方法，下列描述正确的是(    ) A. 磁铁本身能吸引银材质硬币 B. 银币内产生了涡流，其受安培力向上 C. 若磁铁上端面是极，下端面是极，磁铁被提起时，俯视银币内涡流方向是顺时针的 D. 若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断 14.电磁弹射技术被应用在福建舰上，大大提升了福建舰的战斗力，电磁弹射原理如图所示。电磁弹射器能使飞机在较短距离内很快被加速到起飞速度。下列说法中正确的是(    ) A. 弹射过程飞机机身受到向前的安培力的冲量，使飞机的动量增加 B. 通过轨道的电流只是用来产生驱动磁场，不会流过飞机机身 C. 流过飞机机身的电流受到的安培力对飞机做正功 D. 飞机被弹射的过程中弹射装置获得的电能全部转化为机械能 15.最近媒体报导了几起怪事，有人发现从正规渠道购买的金条能被磁铁“吸”得动起来，当强磁铁对着金条前后快速移动时，金条被“吸”得前后摆动，于是就怀疑金条有问题，但通过专业检测这些金条都符合国家标准。检测员再次用强磁铁在金条旁边上下左右、前后缓慢移动时，未发现金条被吸引的现象，只有在前后快速移动磁铁时才发现吸引现象，对此现象下列解释合理的是(    ) A. 金条被“吸”的原因和铁钴镍被磁铁吸引的原因相同 B. 前后快速移动磁铁时磁通量变化较快，金条中产生涡流和磁铁发生相互作用，发生摆动 C. 前后缓慢移动磁铁时，金条中磁通量不发生变化，所以没有感应电流 D. 上下或左右缓慢移动磁铁时，磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 1 考点二　涡流 4 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 6 巩固训练·提升能力 8 第12课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 考点一　电磁感应现象中的感生电场 必备知识·回顾梳理 1．感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。它是由英国物理学家麦克斯韦提出的。 2．感生电动势：如果在感生电场中存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。 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。 关键能力·规律方法 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 例题分析·考点题型 【例题1】在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。 利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为，导体棒的长度为，在外力作用下以速度水平向右匀速运动。请从法拉第电磁感应定律出发推导动生电动势的表达式； 磁场变化时会在空间激发感生电场，该电场与静电场不同，其电场线是一系列同心圆，如图乙中的虚线所示。如果此刻空间存在导体，就会在导体中产生感应电流。如图丙所示，一半径为、单位长度电阻为的金属导体环垂直放置在匀强磁场中，当磁场均匀增强时，导体环中产生的感应电流为。请你判断导体环中感应电流的方向俯视并求出磁感应强度随时间的变化率； 请指出在两种情况下，“电源”内部的非静电力分别是哪一种作用力；并分析说明在感生电场中能否像静电场一样建立“电势”的概念。 【答案】根据法拉第电磁感应定律 根据楞次定律可知，磁场均匀增强时，感应电流磁场向下，所以感应电流方向为顺时针，由闭合电路的欧姆定律可得  ，  解得 情况下，非静电力是洛伦兹力，情况下非静电力是感生电场力。电势的定义是电势能与电荷量的比值，电势能又是根据静电力做功与路径无关才引入的，而感生电场为涡旋电场，其电场线是一系列同心圆，如果我们沿着不同路径将电荷从一点移动到另一个点，感生电场力做的功不同，即感生电场力做功与路径有关，所以感生电场不能像静电场一样建立“电势”的概念。 【变式训练1】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。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，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为，电子做圆周运动的轨道半径为，若图甲中磁场随时间按、均为正常数规律变化，形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆，单个圆上形成的电场场强大小处处相等。另外在真空室区域有磁场，用于偏转电子。求： 涡旋电场的场强大小和方向从上往下看； 为使电子在半径为的轨道上加速，求的变化率。 【答案】根据法拉第电磁感应定律有，感应电动势为  涡旋电场的场强大小 要使电子逆时针加速，则感生电场方向为顺时针。 为使电子在半径为的轨道上加速，根据牛顿第二定律有 又有 联立解得 电子在磁场中做匀速圆周运动，则有 可得 则的变化率。 【变式训练2】（ 多选）如图所示，水平放置、半径为的环形光滑玻璃圆管内，放置一直径略小于管口径远远小于的质量为、电荷量为的带负电小球。现在圆环区域内加上竖直向上的匀强磁场，当磁感应强度均匀变化时，在玻璃圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场电场线闭合的涡旋电场，原来静止的小球将沿图示方向在管内做圆周运动，运动第一周用时为，小球可看作点电荷且电荷量保持不变。则下列说法正确的是(    ) A. 圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀减小 B. 玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 C. 匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 D. 小球第次回到出发点时的速度大小为 【答案】CD  【解析】A.带负电的小球逆时针旋转俯视，可知产生的电场为顺时针方向，根据楞次定律可知，圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀增加，选项A错误； B.根据 ，，可得玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为，选项B错误； C.根据，，解得匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为，选项C正确； D.小球第次回到出发点时的速度大小为，解得，选项D正确。 故选CD。 题后反思·方法与技巧 判断感生电场方向的思路 考点二　涡流 必备知识·回顾梳理 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。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列四个选项中没有利用涡流原理的是(    ) A. 安检门 B. 金属探测器 C. 高频感应炉冶炼金属 D. 变压器铁芯用薄硅钢片叠合而成 【答案】D  【解析】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，故A错误； B.金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误； C.高频感应炉冶炼金属，是利用涡流原理，故C错误； D.变压器铁芯用薄硅钢片叠合而成，用了相互绝缘的硅钢片，阻碍了涡旋电流的流通，是避免涡流的影响，而不是利用涡流，故D正确。 【变式训练1】（单选）如图所示是电磁炉的工作结构图，关于电磁炉，下列说法正确的是(    ) A. 电磁炉是利用涡流来进行加热 B. 利用玻璃炊具也可以在电磁炉上正常加热 C. 将炊具下部的铁换成硅钢，可以提高加热效率 D. 电磁炉将励磁线圈中恒定电流的电能转化为磁场能，进一步转化为热能 【答案】A  【解析】A、家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，故A正确； B、利用玻璃炊具，不能产生涡流，所以在电磁炉上不能正常加热，故B错误； C、将炊具下部的铁换成硅钢不能提高加热效率，故C错误； D、锅体中得涡流是由变化的磁场产生的，所加电流是交流，不能是直流，故D错误。 【变式训练2】（单选）梦溪笔谈中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(    ) A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照 【答案】C  【解析】在雷击事件中金属和非金属都经历了摩擦、声波和光照的影响，而金属能够因电磁感应产生涡流，非金属不能，因此可能原因为涡流。故选 C。 考点三　电磁阻尼和电磁驱动 必备知识·回顾梳理 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。 关键能力·规律方法 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 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）如图所示，用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于点，现将圆环拉离平衡位置并静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，、为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 圆环可以返回到释放位置处 B. 圆环完全处于磁场时，感应电流方向不变 C. 圆环完全进入磁场后，速度越大，感应电流也越大 D. 圆环最终将在磁场中来回摆动 【答案】D  【解析】A、当圆环进入或离开磁场时磁通量发生变化，会产生感应电流，机械能向电能转化，机械能减少，因此环向右穿过磁场后，不能摆到原释放位置，故A错误； 、圆环完全进入磁场后，磁通量不变，没有产生感应电流，故 BC错误； D、随着电能的产生，机械能逐渐减小，当线圈只在磁场内摆动时，机械能守恒，最终线圈在磁场区域来会摆动，故 D正确。 【变式训练1】（单选）如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在一根铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径，下列说法正确的是(    ) A. 磁体在管中做匀加速直线运动 B. 换一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快 C. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 D. 换一根有裂缝的铝管如图乙所示，磁体运动比图甲中更慢 【答案】B  【解析】 、图甲中，磁体在铝管下落时，产生电磁感应，阻碍磁体与导体间的相对运动，由楞次定律和法拉第电磁感应定律知，在电磁感应现象中产生的感应电流阻碍相对运动，所以刚开始磁体做加速下落，随速度的增大，阻碍力增大，当增大到与磁体的重力相等时，磁体匀速运动， A错误 B、换用一根直径稍大的铝管，磁体外部空间大，所以磁通量变化率相对图甲小，产生的电动势小，感应电流小，阻碍作用小，所以运动比图甲中更快，故B正确。C、根据楞次定律可知会产生阻力，阻碍磁体的下落，磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，故C错误； D、如图乙所示，换用一根有裂纹的铝管，由于断开，所以断开部分没有感应电流，所以相对甲图，阻碍作用小，则运动比图甲中快，故D错误。 故选：。 【变式训练2】（单选）扫描隧道显微镜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. 【答案】A  【解答】施加磁场来衰减振动是利用电磁阻尼实现的，即振动过程中发生电磁感应现象，产生的感应电流在磁场中受安培力阻碍其振动． 选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动都会出现磁通量的变化，从而会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板上下振动时没有磁通量的变化，不会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动均不会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板上下振动时不会产生电磁感应现象，故最有效的方案是，选项A正确． 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.据长江日报报道，中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功，其简化模型如图，强磁铁在竖直空心铜管内由静止开始下落。已知磁铁不与铜管内壁接触，铜管足够长，不计空气阻力，重力加速度大小为。下列说法正确的是(    ) A. 磁铁下落的加速度大小恒为 B. 磁铁下落时，铜管中产生的感应电流对磁铁有向上的作用力 C. 磁铁最终会悬浮在铜管中 D. 磁铁匀加速下落 【答案】B  【解析】当磁铁在铜管中下落时，由于铜管中的磁通量发生变化，铜管中会产生涡流，由楞次定律可知，磁铁会受到铜管中产生的感应电流对其向上的阻碍的力，开始一段时间其加速度小于，故A错误， B正确； 当磁铁下落的速度越来越快，铜管中的磁通量变化也越来越快，因此感应电流越来越强，阻碍的力也越来越大，所以磁铁的加速度越来越小，铜管足够长，最终重力与阻碍的力相等，磁铁做匀速直线运动下降，故 C、D错误。 故选B。 2.下列关于教材中四幅插图的说法正确的是(    ) A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会反向转动，且跟磁体转动的一样快 B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属 C. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短 D. 图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理 【答案】C  【解析】【分析】 本题考查了回旋加速器，电磁阻尼和电磁驱动，电磁感应在生活生产中的应用；结合所学物理知识，分析各仪器的原理，重点体现了物理和生活的联系。 【解答】 A.根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，故A错误； B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误； C.根据，，解得，丙是回旋加速器的示意图，粒子获得的最大动能与电压无关，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，根据知，每次加速增加的动能变大，在磁场中运动的圈数变少，所需时间变短，故C正确； D.图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、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D错误。 3.管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(    ) A. 库仑 B. 霍尔 C. 洛伦兹 D. 法拉第 【答案】D  【解答】根据题意，焊接过程所利用的是变化的磁场在线圈中产生变化的电流，再利用电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接，属于电磁感应现象，是由法拉第发现的； 故选：。 4.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示当线圈中通入交变电流时，下列说法正确的是(    ) A. 金属中不产生感应电流 B. 金属中产生涡流，涡流的热效应使金属融化 C. 线圈中产生大量的热量使金属融化 D. 线圈所接电源应是低频交流电源 【答案】B  【解析】工业上利用感应电炉冶炼合金，当线圈中通有交变电流时，穿过金属中的磁通量的大小和方向发生周期性变化，因此金属中产生的感应电流的大小和发生也发生周期性变化，因此金属中产生交变感应电流，涡流的热效应使金属融化，故AC错误，B正确； D.线圈所接电源应是高频交流电源，故D错误。 5.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的光滑轴自由转动，如图所示，圆板的四周固定着一圈带负电的金属小球，在圆板的中部有一个线圈，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时。关于圆板的转动俯视下列说法正确的是(    ) A. 静止不动 B. 沿逆时针方向匀速转动 C. 沿逆时针方向加速转动 D. 沿顺时针方向加速转动 【答案】C  【解析】线圈中电流均匀增大，则线圈在圆盘上产生竖直向上的磁场，且磁场增大，由楞次定律知变化的磁场产生顺时针方向的感生电场，负电荷在电场力的作用下圆盘应逆时针加速转动。 故选C。 6.汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定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。下列说法不正确的是(    ) A. 制动过程中，导体会发热 B. 制动力的大小与导体运动的速度有关 C. 改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力 D. 制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 【答案】C  【解答】A.由于导体中产生了涡流，根据可知，制动过程中，导体会发热，故A正确； B.导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力，即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，故B正确； C.根据楞次定律，可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，故C错误； D.制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力，即制动力变小，故D正确。 此题为选非题，故选C 7. 年月日，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，该阻尼器首次采用了涡电流技术，带有永磁铁的质量块附着在阻尼器的底部。质量块在摆动中通过导体板上方时，导体板内产生涡电流。关于阻尼器，下列说法正确的是(    ) A. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于电磁感应现象 B. 阻尼器摆动时产生的涡电流源于外部电源供电 C. 阻尼器将电能转化成为机械能 D. 质量块通过导体板上方时，导体板的涡电流大小与质量块的速率无关 【答案】A  【解析】【解答】、阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使穿过导体板的磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，属于电磁感应现象，故A正确，B错误； C、通过阻碍质量块和永磁体的运动，阻尼器将机械能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转为焦耳热，故C错误； D、质量块通过导体上方的速度越快，过导体板的磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，故D错误。 二、多选题。 8.在电磁炉上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. 使用陶瓷器皿，不影响电磁炉加热效果 B. 电磁炉工作时，在金属杯底部产生涡流 C. 若在输入端接恒定电流，电磁炉无法正常加热金属杯 D. 使用微波炉加热冷水，其工作原理与电磁炉工作原理相同 【答案】BC  【解析】电磁炉工作时，通过金属的磁通量发生变化产生涡流，利用涡流来加热食物或者水，陶瓷器不能再产生涡流，电磁炉不能正常工作，故A错误，B正确； C.如果将交流电源改为恒定电流，将不能再产生涡流，即简易电磁炉不能正常工作，故C正确； D.微波加热的原理是由于食物中含有一定的极性分子，在微波电场的作用下会剧烈振荡，从而使食物温度升高。电磁炉加热的原理是电磁炉内的磁感线穿过铁锅后在铁锅锅底处产生涡流，故D错误。 9.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D. 增大铁芯中的电阻，以减小发热量 【答案】BD  【解答】变压器的铁芯，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，其目的是增大电阻，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故BD正确，AC错误。 故选BD。 10.电磁学知识在科技生活中有广泛的应用。如图甲所示，磁块在铝管中由静止开始下落，与其所蕴含原理相同的是(    ) A. 图乙，直流电源驱动电动自行车电动机的工作过程 B. 图丙，使用的有线话筒，往往在其外面套上金属外衣 C. 图丁，运动的导体转盘处在通电线圈产生的磁场中 D. 图戊，磁电式仪表里面的线圈常常用铝框做骨架 【答案】CD  【解析】A.图甲，磁铁在铝管中下落，原理是电磁阻尼。图乙，电动机的线圈通电后因受安培力作用而运动，项错误； B.图丙，静电屏蔽可以防止干扰信号从话筒线上侵入，项错误； 图丁、戊，无论运动的导体还是铝框在磁场中都受到安培阻力作用，是电磁阻尼，故CD正确。 故选CD。 11.水平放置的铝盘可绕光滑转轴自由转动，在铝盘上方较近距离放置一个条形磁铁，绕转轴转动磁铁，发现静止的铝盘也会发生转动。下列说法正确的是(    ) A. 铝盘与磁铁转动方向相同 B. 稳定后，铝盘转速等于磁铁转速 C. 铝盘因为受到安培力而转动 D. 磁铁停止转动，但不移开，铝盘会继续匀速转动 【答案】AC  【解析】A、根据楞次定律可知，铝盘与磁铁转动方向相同，但是铝盘的速度小于磁铁的转速，故A正确，B错误； C、磁铁转动过程中，铝盘沿半径方向切割磁感线，铝盘受到安培力，所以铝盘因为受到安培力而转动，故C正确； D、磁铁停止转动，但不移开，铝盘失去继续转动的动力，线圈转动切割磁感线产生电磁阻尼效果，所以铝盘不会继续匀速转动，故D错误。 故选AC。 12.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  【解析】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； 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。 13.钱币收藏圈有一个诈局：某些钱币玩家用“银元神器”来“鉴别”真假银币图是一枚壹圆民国开国纪念银币，质量，直径。所谓“银元神器”就是一个圆柱形强磁铁如图，磁极在圆柱的两个端面。玩家像图那样，把强磁铁放在银元币上面并快速提起，如果银币能跟随强磁铁一起向上跳起，高呼“真”品如果银元币不向上运动，那将一声叹气：赝品针对银币跳起原理以及这种鉴别方法，下列描述正确的是(    ) A. 磁铁本身能吸引银材质硬币 B. 银币内产生了涡流，其受安培力向上 C. 若磁铁上端面是极，下端面是极，磁铁被提起时，俯视银币内涡流方向是顺时针的 D. 若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断 【答案】BD  【解析】A. 磁铁本身能吸引铁、钴、镍等磁性金属，不能吸引银，故A错误； B. 强磁铁放在银元币上面并快速提起，如果银币能跟随强磁铁一起向上跳起，说明银币受到了向上的力，即安培力，在银币内产生了涡流，故B正确； C. 若磁铁上端面是极，下端面是极，磁铁被提起时，银币所在平面磁通量向上减小，根据楞次定率可知，俯视银币内涡流方向是逆时针方向的，故C错误； D. 若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断，故D正确。 故选BD。 14.电磁弹射技术被应用在福建舰上，大大提升了福建舰的战斗力，电磁弹射原理如图所示。电磁弹射器能使飞机在较短距离内很快被加速到起飞速度。下列说法中正确的是(    ) A. 弹射过程飞机机身受到向前的安培力的冲量，使飞机的动量增加 B. 通过轨道的电流只是用来产生驱动磁场，不会流过飞机机身 C. 流过飞机机身的电流受到的安培力对飞机做正功 D. 飞机被弹射的过程中弹射装置获得的电能全部转化为机械能 【答案】AC  【解析】A.电流流过机身，使机身受到向前的安培力是动力，安培力的冲量也向前，根据动量定理可知，飞机的动量增加，故A正确； B.通过轨道的电流除了产生驱动磁场外，也流过机身使机身受到向前的安培力，故B错误； 飞机被弹射的过程中，流过飞机机身的电流受到的安培力与飞机运动方向相同，对飞机做正功，使电能转化为机械能，还有一部分电能通过电流做功转化为内能，故D错误，C正确。 故选AC。 15.最近媒体报导了几起怪事，有人发现从正规渠道购买的金条能被磁铁“吸”得动起来，当强磁铁对着金条前后快速移动时，金条被“吸”得前后摆动，于是就怀疑金条有问题，但通过专业检测这些金条都符合国家标准。检测员再次用强磁铁在金条旁边上下左右、前后缓慢移动时，未发现金条被吸引的现象，只有在前后快速移动磁铁时才发现吸引现象，对此现象下列解释合理的是(    ) A. 金条被“吸”的原因和铁钴镍被磁铁吸引的原因相同 B. 前后快速移动磁铁时磁通量变化较快，金条中产生涡流和磁铁发生相互作用，发生摆动 C. 前后缓慢移动磁铁时，金条中磁通量不发生变化，所以没有感应电流 D. 上下或左右缓慢移动磁铁时，磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动 【答案】BD  【解析】A.铁钴镍属于磁性材料，被吸引的原因是因为被磁铁磁化产生磁性，和金条被吸引的原因不同。故A错误； B.当磁铁快速前后移动时，穿过金条的磁通量变化较快，金条中产生涡流，从而和磁铁发生相互作用，发生摆动，故B正确； C.当磁铁在金条前后缓慢移动时，穿过金条的磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动，并不是没有感应电流，故C错误； D.当磁铁在金条旁边上下左右缓慢移动时，穿过金条的磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动。故D正确。 故选BD。 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $