第2章 第3、4节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 自感（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

涡流 电磁阻尼 电磁驱动 自感 第 3、4 节 核心素养导学 物理观念 (1)了解涡流、电磁阻尼和电磁制动、电磁驱动的概念。 (2)通过实验了解自感现象，了解自感系数。 (3)知道自感现象的应用与防止。 科学思维 (1)会判断感应电动势的方向，并会进行相关计算。 (2)通过对涡流实例的分析，理解涡流在生产生活中的应用。 (3)会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象。 科学探究 (1)观察电磁阻尼和电磁驱动现象，了解其相关原理。 (2)通过实验观察通电自感和断电自感现象，并能解释其原因。 科学态度 与责任 体会电磁感应技术的应用对人类生活和社会发展的影响。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、涡流 1.定义：由于电磁感应，在导体中产生的像漩涡一样的______电流。 2.特点：涡流路径的电阻一般很小，不大的感应电动势可形成很强的涡电流，释放出大量的________。 3.防止：变压器、电动机等设备中因涡流产生的热不但会消耗很多能量，也容易损坏电器。为此，变压器和电机中的铁芯都不用整块金属，而是用许多相互绝缘的薄________叠合而成的。 4.应用：涡流的热效应，如高频感应炉、________。 感应 焦耳热 硅钢片 电磁炉 二、电磁阻尼和电磁制动　电磁驱动 1.电磁阻尼 (1)概念：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，感应电流会使导体受到________，安培力总是_____导体运动的现象。 (2)应用： ①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在运输电流表时用______把正、负接线柱连在一起，以阻碍表针摆动。 安培力 阻碍 导线 2.电磁制动 (1)概念：电动列车在进行制动，电动机与电源断开，并把电动机的线圈与制动电路连接成闭合回路，列车前进时带动电动机线圈转动，而产生感应电流，磁场对它的_______起着制动的作用。 (2)优点：减少机械磨损，列车前进的动能转化为______，给蓄电池充电。 3.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。 安培力 电能 感应电流 [微点拨] (1)电磁驱动和电磁阻尼都遵循楞次定律。 (2)电磁驱动和电磁阻尼都是通过感应电流受到安培力，安培力做功引起能量的转化。 三、自感 1.自感：由于导体___________的电流发生变化而引起的电磁感应现象。 2.自感电动势：在_______现象中产生的电动势。 3.自感电动势的大小 EL=L，其中L是自感系数，简称______或_____，单位：______，简称____，符号为H。 4.自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的______、_____、______，以及是否有______等因素有关。 线圈本身 自感 自感 电感 亨利 亨 直径 形状 匝数 铁芯 5.自感现象的应用——日光灯 (1)日光灯电路(如图)： (2)启动器的作用：电路接通后，可使电路自动_______。 断开 (3)镇流器的作用 ①电路断开瞬间，镇流器中的电流急剧减小，因其自感系数很大，会产生很高的_____________，与电源电压加在一起，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮。 ②日光灯点亮后，由于电感线圈对交流电有阻碍作用，镇流器又起着______限流的作用。 自感电动势 降压 1.如图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。判断下列说法的正误。 (1)探测器内的探测线圈会产生交变磁场。 ( ) (2)探测器只能探测到有磁性的金属物。 ( ) (3)探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生 了涡电流。 ( ) √ × × 12 2.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)：过山车的两侧装有铜片，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与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。这种刹车装置的原理是什么? 提示：这种刹车装置是电磁阻尼的一种应用。 3.如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，铝框也随之运动起来，但铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些，原因是什么? 提示：如果铝框的转动速度和磁体的转动速度一样，则两者相对速度为零，便不会产生感应电流，这时的电磁驱动作用就会消失，所以铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些。 4.如图所示两个电路(线圈L自感很大，电阻忽略不计)，判断下列说法的正误。 (1)甲图中开关闭合时，A1先亮。 ( ) (2)甲图中开关闭合时，A2先亮，A1逐渐变亮。 ( ) (3)乙图中开关断开时，灯泡A会闪亮一下再熄灭。 ( ) × √ √ 5.让几位同学“串联”在电路中，电源只需1节干电池。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢? 提示：断开开关S，线圈中电流变小，线圈L中产生自感电流以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。 [四层]学习内容2 强化关键能力 1.涡流的本质：电磁感应现象。 2.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。 新知学习(一)|对涡流的理解和应用 重点释解 3.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)金属块放在变化的磁场中，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，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。 [典例]　光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图 所示，抛物线的方程为y=x2，其下半部分处在一个水平方 向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线(如图中的虚 线所示)。一个小金属块从抛物线上y=b(b>a)处以速度v沿 抛物线下滑，假设滑动的时间足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(重力加速度为g) (　 ) A.mgb　　　　B.mv2 C.mg(b-a) D.mg(b-a)+mv2 典例体验 √ [解析]　因虚线下方的磁场是匀强磁场，则金属块整体在磁场内运动时磁通量不变，金属块内不产生涡流，机械能不变，则金属块最终在磁场区域内做往复运动。金属块由初状态到末状态能量守恒，初状态机械能E1=mgb+mv2，末状态机械能E2=mga，产生的焦耳热Q=E1-E2=mg(b-a)+mv2，D正确。 [变式拓展]　对应[典例]中的情境，若虚线下方的磁场为非匀强磁场，则金属块在曲面上滑动时产生的焦耳热总量是多少? 答案：mgb+mv2 解析：由于虚线下方的磁场为非匀强磁场，则金属块最终停止于最低点O处，由能量守恒定律可知，产生的焦耳热总量Q=mgb+mv2。 /方法技巧/ (1)金属块进出匀强磁场时，产生焦耳热，损失机械能。 (2)金属块整体在匀强磁场中运动时，其机械能不再损失，在磁场中做往复运动。 (3)金属块整体在非匀强磁场中运动时，金属块内部有涡流产生，金属块的机械能仍转化为电能。 1.某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中产生感应电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则 (　 ) A.被测金属物中产生的是恒定电流 B.被测金属物中产生的是交变电流 C.探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报 D.违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到 针对训练 √ 解析：工作中的探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产生涡流，这种涡流是交变电流，A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，探测器产生的是变化的磁场，使靠近的金属物体产生涡流，探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，C错误；探测器的工作原理是电磁感应现象，和手机是否发出通信信号无关，D错误。 2.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，如图所示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.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 C.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 D.电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作 √ 解析：锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是变化的电流，不是恒定的电流，A错误，D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，B错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，C错误。 [典例]　磁悬浮列车的原理如图所示，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场，大小分别为B1和B2，方向相反，导轨上有金属框abcd，当匀强磁场同时以速度v沿直线向右运动时，金属框也会沿直导轨运动。设直导轨间距为l=0.4 m，B1=B2=1 T，磁场运动速度v=5 m/s，金属框的电阻R=2 Ω。试回答下列问题： 新知学习(二)|电磁阻尼与电磁驱动 典例体验 (1)金属框为什么会运动?若金属框不受阻力，将如何运动? [解析]　因为磁场向右运动，金属框相对于磁场向左运动，于是金属框ad、bc两边切割磁感线产生感应电流，当金属框在题图中实线位置时，由右手定则知，产生逆时针方向的电流，金属框受到向右的安培力作用，所以金属框跟随匀强磁场向右运动。如果金属框处于题图中虚线位置，则产生顺时针方向的感应电流，由左手定则知，金属框所受安培力方向仍然是水平向右的，故只要两者处于相对运动状态，金属框就始终受到向右的安培力作用。金属框开始时处于静止状态(对地)，受安培力作用后，向右做加速运动，若金属框不受阻力，当速度增大到5 m/s时，金属框相对磁场静止，做匀速运动。 (2)当金属框始终受到Ff=1 N的阻力时，金属框的最大速度是多少? [答案]　1.875 m/s　 [解析]　当金属框始终受到Ff=1 N的阻力时，达最大速度vm时受力平衡，有Ff=F安=2BIl，式中I=，v-vm为磁场速度和金属框最大速度之差，即相对速度，所以vm=v-=1.875 m/s。 (3)当金属框始终受到Ff=1 N的阻力时，要使金属框维持最大速度，每秒钟需消耗多少能量?这些能量是谁提供的? [答案]　5 J　由磁场提供的 [解析]　消耗的能量一是转化为金属框的内能，二是克服阻力做功，所以消耗能量的功率为P=I2R+Ffvm，式中I== A =1.25 A 所以P=[(1.25)2×2+1×1.875] W=5 W，则每秒钟需消耗5 J能量，这些能量是由磁场提供的。 电磁阻尼与电磁驱动的对比分析 系统归纳   电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力 效果 安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动   电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 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 由于电磁感应，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，从而对外做功 相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动 1.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率 (　 ) A.均匀增大 B.先增大，后减小 C.逐渐增大，趋于不变 D.先增大，再减小，最后不变 针对训练 √ 解析：条形磁铁在下落过程中，绝缘铜环内产生感应电流，导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，故其速率逐渐增大，最后趋于不变，C正确，A、B、D错误。 2.(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铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中 (　 ) A.磁铁受到螺线管水平向右的力的作用 B.磁铁受到螺线管水平向左的力的作用 C.小车向右做加速运动 D.小车先加速后减速 √ √ 解析：磁铁水平穿过螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由于电磁阻尼并结合牛顿第三定律，整个过程中，磁铁受到螺线管水平向左的力的作用，A错误，B正确；对于小车上的螺线管，在此过程中，螺线管会产生感应电流，由于电磁驱动，使小车向右运动起来，在磁铁穿过螺线管过程中，小车一直向右做加速运动，C正确，D错误。 [典例]　(多选)如图所示，L是自感很大、电阻不 计的线圈，当合上或断开开关S1和S2后，下列情况可 能发生的是 (　 ) A.S2断开，S1合上瞬间，Q灯逐渐亮起来 B.合上S1、S2稳定后，P灯是暗的 C.保持S2闭合，断开S1瞬间，Q灯立即熄灭，P灯闪亮一下再熄灭 D.保持S2闭合，断开S1瞬间，P灯和Q灯都是过一会才熄灭 新知学习(三)|自感现象的理解和分析 典例体验 √ √ √ [解析]　自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在通电瞬间含线圈的电路相当于断路，而断电时线圈相当于一个电源，通过放电回路将贮存的能量释放出来。而一般的纯电阻电路可以认为通电时立即有电流，断电时电流立即消失。S2断开，S1合上瞬间，由于线圈的自感作用，流过Q灯的电流将逐渐增大，A正确(注意，P灯是立即就亮)；合上S1、S2，稳定后，由于RL为零，P灯被短路，故P灯是暗的，B正确；保持S2闭合，断开S1瞬间，线圈L和P灯构成放电回路，由于自感作用，L中的电流值将由原来稳定值逐渐减小，而原来IL>IP，所以P灯将亮一下再熄灭，而跟Q灯并联的是电阻，故Q灯立即熄灭，故C正确，D错误。 /方法技巧/ (1)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。 (2)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。 (3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。　 1.对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。 系统归纳 2.两种电路的分析   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小达到稳定   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳定电流为I1、I2 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗 ②若I2>I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变 1.如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为0，两个电阻的阻值均为R，开关S断开时，电路中的电流为I。现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是 (　 ) A.使电路中的电流减小，最后由I减小到0 B.有阻碍电流的作用，最后电流小于I C.有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变 D.有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I 针对训练 √ 解析：当S闭合后，电路总电阻减小，电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大，但“阻碍”并不是“阻止”，电流最终仍增大到2I，D正确。 2.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯 的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将 它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开 关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显 著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 (　 ) A.电源的内阻较大　　　 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 √ 解析：在断电自感现象中，断电时线圈与小灯泡构成回路，线圈中储存的磁场能转化为电能，线圈相当于电源，自感电动势E自=L，与原电源无关，A错误；如果小灯泡电阻偏大，则通过线圈的电流较大，断电时可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，B错误；如果线圈电阻偏大，则通过线圈的电流较小，断电时只能看到不显著的延时熄灭现象，且小灯泡不会出现闪亮现象，C正确；如果线圈的自感系数较大，则自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，D错误。 自感现象中图像问题的分析思路 自感现象中的图像问题，主要是I-t关系图像。分析问题时应按以下思路进行： (1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小)。 (2)根据楞次定律，判断自感电动势的方向。 (3)分析线圈中电流的变化情况，电流增强时(如通电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍电流增加，因此电流逐渐增大；电流减小时(如断电时)，线圈中电流逐渐减小，不能发生突变。 新知学习(四)|自感现象中的图像问题 重点释解 (4)明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律。 [典例]　如图所示的电路中，电源的电动势为E，内 阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的 阻值。在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1 时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是 (　 ) 典例体验 √ [解析]　开关S闭合的瞬间，由于线圈L的阻碍作用，由电阻R与线圈L组成的支路相当于断路，后来由于线圈L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路的欧姆定律I=，整个电路中的总电流增大，由U内=Ir得内电压增大，由UAB=E-Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过线圈L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时，由于线圈L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与线圈L中电流相等，与灯泡D原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，B正确。 1.某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。 闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1， 通过线圈L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中 能正确描述通过电阻R的电流IR和通过线圈L的电流IL的是 (　 ) √ 针对训练 解析：S断开后，线圈与电阻R构成回路，电阻R中的电流反向，大小与线圈中的电流相等，并逐渐减小，A正确，B错误；断开S后，电阻R与线圈串联，流过线圈的电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流方向不变，大小逐渐变小，而且变小得越来越慢，C、D错误。 2.在如图所示的电路中，两个相同的 小灯泡A1和A2分别串联一个带铁芯的线圈 L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调 整R，使A1和A2发光的亮度一样，此时流 过两个灯泡的电流均为I。然后，断开开关 S，若t'时刻再闭合开关S，则在t'前后的一小段时间内，图中正确反映流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是 (　 ) 解析：由题中给出的电路可知，电路是线圈L与A1串联，A2与滑动变阻器R串联，然后两个支路并联。在t'时刻，A1支路中的电流因为有线圈L的自感作用，所以i1由0逐渐增大。A2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，若不计电池的内阻，则i2不变；若考虑电池的内阻，i2会略有减小，B正确。 √ [四层] 学习内容3·4浸润 学科素养和核心价值 1.(选自鲁科版教材“迷你实验室 ”)如图所示，在 一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅， 锅内放少许水，给线圈通入一段时间(通电时间不能过 长)的交变电流；再用玻璃杯代替小铁锅，通入相同时 间的交变电流。 铁锅和玻璃杯中的水温变化有什么不同?为什么? ◉物理观念——涡流 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 解析：铁锅中的水温明显升高，因为通入交变电流时，所产生的磁场是变化的，因铁锅是导体，铁锅中产生涡流，电能转化为内能，使水温升高，而玻璃是绝缘体，玻璃杯中无涡流产生，杯中水温不变。 2.(选自鲁科版教材课后练习)如图所示，有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把U形磁铁放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，则铜盘 (　 ) A.不受影响，和原先一样转动 B.很快停下来 C.比原先需要更长时间停下来 D.比原先更快地转动 ◉科学思维——对电磁阻尼的理解 √ 解析：铜盘由于受到电磁阻尼的作用而很快停下来，故B正确，A、C、D错误。 3.(选自鲁科版教材“迷你实验室”)取一根长约1 m的漆包线绕在一把锉刀上，再让一节干电池的正极与锉刀接触，负极则与导线的一端接触。手执导线的另外一端，让裸露的导线头在锉刀上来回刮动，如图所示。你观察到了什么现象?想想看，为什么会发生这一现象? ◉科学探究——探究自感现象 解析：当导线头在锉刀上来回刮动时，导线头与锉刀时断时连，导线头与锉刀断开的瞬间，电路中的电流瞬间减小，在线圈中产生方向与原电流方向相同的自感电动势，且有E自=L≫E，此时在锉刀和线头之间的电压很大，使空气电离而产生火花放电。 1.(2025·河南高考)如图所示，一金属薄片在力F作 用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动 到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能 够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是 (　 ) 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 √ 解析：由题图可知，两磁极间的磁场方向竖直向下，当金属薄片中心运动到N极正下方时，金属薄片右半部分的磁通量在减小，左半部分的磁通量在增加，根据楞次定律结合安培定则可知，此时金属薄片右半部分的涡电流方向为顺时针，金属薄片左半部分的涡电流方向为逆时针。故选C。 2.(多选)目前，我国正在大力推行ETC系统，ETC(Electronic Toll Collection的缩写)是全自动电子收费系统，车辆通过收费站时无须停车，这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍。如图甲所示，在收费站自动栏杆前后的地面各自铺设完全相同的多匝线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是 (　 ) A.汽车接近线圈时，c、d两端电压升高 B.汽车离开线圈时，c、d两端电压升高 C.汽车接近线圈时，c、d两端电压降低 D.汽车离开线圈时，c、d两端电压降低 √ √ 解析：汽车上有很多钢铁材料，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端的电压降低，即c、d两端的电压将降低，A错误，C正确；同理，汽车远离线圈时，相当于线圈的自感系数减小，交流回路的电流增大，c、d两端的电压将升高，B正确，D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.(2024·湖北高考)《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 √ 解析：雷击时，瞬时非均匀变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场在金属内产生涡流，发热使金属熔化，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 2.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化 而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其中的 原理是 (　 ) A.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势 互相抵消 B.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D.以上说法均不对 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：由于采用了双线绕法，两股导线中的电流反向，它们产生的磁场方向相反，磁通量相互抵消，不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为0，不产生自感电动势，所以消除了自感现象的影响。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 3.以下现象没有利用电磁阻尼规律的是 (　 ) A.图1中，线圈能使振动的条形磁铁快速停下来 B.图2中，无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动 C.图3中，U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来 D.图4中，转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：振动的条形磁铁在线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，A不符合；磁铁通过无缺口的铝管时产生的感应电流较大，较大的感应电流对磁铁的相对运动有较大的阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动，这是利用了电磁阻尼规律，B不符合；U形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生感应涡电流，感应涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，C不符合；转动把手时下面的闭合铜线框随U形磁铁同向转动，这是利用了电磁驱动规律，D符合。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 4.为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是 (　 ) A.闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值 B.闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值 C.待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值 D.实验结束后，应先断开S1 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：闭合S1，电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电动势，导致电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，A不合题意；闭合S1，电压表示数等于线圈两端的电压为U=U外-IR，电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，电压表示数逐渐减小至稳定值，B不合题意；待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值，此时R0=，C不合题意；若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将反向通过电压表，并产生很大反向电动势，造成电压表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2，D符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5.(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.增大交变电流的电压，其他条件不变 B.增大交变电流的频率，其他条件不变 C.感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻 D.感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：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，A正确；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，B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 6.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是 (　 ) A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B.涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率 C.通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D.待测工件可以是塑料或橡胶制品 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性的作用力，C正确；涡流只能在金属制品中产生，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 7.纯电动汽车是一种节能、环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率。制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法正确的是 (　 ) A.制动能量回收利用了电磁感应现象 B.制动能量回收利用了电流的热效应 C.制动能量回收时，将车辆制动时的全部动能转化为内能 D.制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为重力势能 √ 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：汽车在制动刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，A正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 √ 8.(2025·北京高考)如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为E，A1、A2和A3是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是 (　 ) A.闭合瞬间，A1与A3同时亮起 B.闭合后，A2亮起后亮度不变 C.稳定后，A1与A3亮度一样 D.稳定后，电容器的电荷量是CE 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：闭合开关瞬间，电容器C相当于通路，线圈L相当于断路，所以A1、A2瞬间亮起，A3逐渐变亮，A错误；闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以A2亮起后逐渐熄灭，B错误；稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于导线，所以A1、A3串联，亮度一样，C正确；稳定后，电容器与A3并联，两端电压等于A3两端电压，由于线圈电阻和电源内阻忽略不计，且A1、A3串联，A3两端电压为U=E，可知电容器的电荷量为Q=CU=CE，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 9.(6分)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图1所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (1)金属弦的作用类似“探究影响感应电流方向的因素”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为 _________(以图像为准，选填“向上”或“向下”)。(2分)  答案：向下　 解析：金属弦靠近螺线管时，线圈中磁场变强，根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为向下。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (2)下列说法正确的有_______。(2分)  A.金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快 B.金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大 C.电吉他通过拾音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调节音量的作用 D.电吉他通过拾音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同 BCD 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 解析：感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与线圈匝数有关，B、C正确；电吉他通过拾音器发出的声音频率与感应电流的频率相同，即与金属弦振动频率相同，A错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (3)若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化 如图2所示，则对应感应电流的变化为图3中的______。(2分)  解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，所以感应电流的大小取决于磁通量的变化率，D正确。 D 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 10.(8分)某种超导磁悬浮列车是利用超 导体的抗磁作用使列车车体向上浮起， 同时通过周期性地变换磁极方向而获得 推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型，在水平面上相距b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的长都是l，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动。这时跨在两导轨间的长为l、宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下将会由静止开始向右运动。设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，求： 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流；(2分) 答案：　 解析：开始时金属框相对磁场的运动速度最大，此时金属框产生的电流最大，设为Im，则由题意得Im=。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (2)列车能达到的最大速度；(4分) 答案：v- 解析：分析列车受力， 由牛顿第二定律可得列车的加速度a=， 当列车速度增大时，金属框相对磁场运动的速度变小，安培力变小，加速度变小，当a=0时，列车速度达到最大，设为vm，有F=f。 而F=2Bb 解得vm=v-。 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (3)简述要使列车快速停下可采取哪些可行措施。(2分) 解析：使轨道间的磁场停止运动或向列车运动的反方向运动。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $