第1讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 讲义-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第1讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动（讲义）--学生版（定稿） 普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第1讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动（讲义） 知识点1、电磁感应现象中的感生电场 1、麦克斯韦认为 的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫作感生电场。 2、由 产生的电动势叫感生电动势。 3、电子感应加速器是利用 使电子加速的设备，当线圈中 的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。 4、感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，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。 (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。 6、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　 静电场的电场线不闭合，总是始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，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 7、闭合回路(假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向。判断思路如下： 8、思考-----如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？ 专题讲练1 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方向的关系，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 2、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。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是(　 　) A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B．通入电磁体线圈的电流在增强 C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的 3、 (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 4、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 5、如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所在的区域，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变，则(　 　) A.小球需要的向心力大小不变 B.小球需要的向心力大小不断增大 C.洛伦兹力对小球做了功 D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比 6、(多选)如图所示，一个闭合线圈静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使线圈中产生了感应电动势，下列说法中正确的是(　 　) A.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 B.磁场变化时，会在空间激发一个电场 C.从上往下看，当磁场增强时，线圈中有逆时针方向的感应电流 D.使电荷定向移动形成电流的力是电场力 知识点2、 涡流 1.基本知识 1.1概念：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，电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流。 1.2．涡流产生原因: 块状金属放在变化的磁场中，或者让它在非均匀的磁场中运动时，根据法拉第电磁感应定律，金属块也将产生感应电动势。该感应电动势在金属块内自成的闭合回路中产生感应电流，这种电流很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。涡流产生的本质是电磁感应现象。 1.3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。 1.4特点：整块金属的电阻很小，涡电流很大，，发热功率很大，产生的热量很多。 1.5应用： ①涡流热效应的应用：如 、 、 等。 ②涡流磁效应的应用：如 、 。 1.6防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中 而导致浪费能量、损坏电器． ①途径一：增大铁芯材料的 ． ②途径二：用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． 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． 3．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。导体内部发热的原理是电流的热效应，由Q＝I2Rt可知，在电流相同的情况下，电阻越大，时间越长，产生的热量越多。 如果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； 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。 4、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．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． 5.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， 专题讲练2 1、下列关于涡流的说法正确的是(　 　) 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 2、(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 3、下列做法中可能产生涡流的是(　 　) A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 4、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为(　 　)（多选） 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．增大铁芯的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯的电阻，以减小发热量 5、关于涡流，下列说法中错误是（　A　） （A）真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置 （B）家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的 （C）阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 （D）变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 6、(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交变电流，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，可通过(　 　) 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 7、(多选)如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以变化的电流时，待焊接的金属工件的焊缝处就会产生大量热量将金属熔化，把工件焊接在一起。下列说法正确的是(　 　) A．电源的频率越高，工件中的感应电流越大 B．电源的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电流大 D．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电阻大 8、(多选)电磁炉是家庭中常用的炊具，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．简易电磁炉工作时，利用其线圈产生的涡流来加热水 B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C．简易电磁炉工作时，利用金属杯产生的涡流来加热水 D．仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间 9、高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（　 　） A．材料棒一般是金属等导体 B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果 C．线圈两端接恒定电流 D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起 10、（多选）电磁灶是现代家庭中的理想灶具，如图甲、乙是某型号电磁灶的部分解剖图和竖直方向的截面图。下列有关电磁灶的说法正确的是（ 　） A.电磁灶在使用时主要利用涡流热效应 B.电磁灶发热原理与电炉相同 C.不锈钢锅、铝锅均可在电磁灶上使用 D.电磁灶加热食物是电磁感应在生活中的应用 11、(多选)图甲为常见的家用电磁炉，图乙为电磁炉的工作原理图。当通以高频交变电流时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是(　 　) A.磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好 B.由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流方向为顺时针 C.电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡流来工作的 D.普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤 12、(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 13、(多选)金属探测器是用来探测金属的仪器，如图所示，关于其工作原理，下列说法中正确的是(　 　) A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 14、(多选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通有交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是(　 　) A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B.人体在由线圈中的交变电流产生的磁场里运动，产生感应电动势，并在金属物品中产生感应电流 C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D.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 15、安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。关于安检门的以下说法错误的是（ ） A.安检门不能检查出毒贩携带的毒品 B.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C.安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应 D.如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门能正常工作 16、（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）欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），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 17、(多选)下图中的四个图都与涡流有关，下列说法正确的是(　 　) A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B.金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的 C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物 D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流 18、(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，一手持式封口机如图所示，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，熔化复合在铝箔上的溶胶，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 19、涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术。如图是检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（　 　） A．检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率 B．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流强度不变 C．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大 D．当检测仪从金属管道完好处进入到破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 知识点3、 电磁阻尼与电磁驱动 (1)如图甲所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？ (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 1.1、产生：当 时，感应电流会使导体受到安培力作用，安培力总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。 1.2、应用：电学仪表中利用 使指针很快地停下来，便于读数。还常用于电气机车的电磁制动器中。 2．电磁驱动 2.1、产生：如果 ，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，这种作用常常称为电磁驱动。 2.2、应用：交流感应电动机是利用 的原理工作的，把 转化成 。 安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的.当磁场以某种方式运动时(例如磁场转动)，导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来(跟着转动)，这就是电磁驱动.如交流感应电动机． 如图所示，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量变化，线圈会跟着一起转动起来。 （1）线圈转动方向和磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速，即同向异步。 （2）感应电动机、家庭中用的电能表、汽车上用的电磁式速度表，就是利用这种电磁驱动。 3、电磁阻尼与电磁驱动的比较 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 导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 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 相同点 都属于电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍导体与磁体间的相对运动 专题讲练3 3.1、电磁阻尼 1、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 2、如图甲所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图乙所示，若在其正下方固定一铜块(不与磁铁接触)，则摆动迅速停止。关于实验，以下分析与结论正确的是(　 　) A.如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 B.用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 C.在图乙情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少 D.在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力 3、扫描隧道显微镜(STM)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STM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其左右振动的衰减最有效的方案是(　 　) 4、(多选)如图为磁控健身车车轮处的结构示意图，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 5、在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是(　 　) A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C C．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向 6、如图所示，一根长1 m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是(　 ) A．磁体做自由落体运动 B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C．磁体受到的合力方向一直向下 D．磁体的机械能先增大后减小 7、(多选)如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接受。下列说法正确的是(　 　) A．磁场能使硬币的速度增大得更快 B．由于磁场的作用，硬币的机械能减小 C．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力 D．如果没有磁场，则测速器示数会更大一些 8、如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁体，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁体的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁体滚去，观察小球的运动情况是(　 　) A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动 C.甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动 D.甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动 9、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是 ( )（多选） A．A、B两点在同一水平线上 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜球最后将做等幅摆动 10、如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(　 　) A．a1＞a2＞a3＞a4 B．a1＝a2＝a3＝a4 C．a1＝a3＞a2＞a4 D．a4＝a2＞a3＞a1 11、如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平．铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则(　 　)（多选） A．a1<a2＝g B．a3<a1<g C．a1＝a3<a2 D．a3<a1<a2 12、如图所示，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(　 )（多选） 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 13、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(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，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是 (　 　) A．Mgb 　B.mv2＋mgb C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 14、甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是(　 　) A．甲环先停 B．乙环先停 甲　　　　　　乙 C．两环同时停下 D．无法判断两环停止的先后 15、(多选)如图所示，是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是(　 　) A．2是磁体，在1中产生涡流 B．1是磁体，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快稳定下来 16、如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则(　 　)（多选） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h 17、弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现 (　 　) A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变 B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变 C．S闭合或断开，振幅变化相同 D．S闭合或断开，振幅都不发生变化 18、如图所示，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中（磁场宽度大于金属球的直径），小球（ 　） A．整个过程匀速 B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动 C．整个过程都做匀减速运动 D．穿出时的速度一定小于初速度 19、如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕点O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，其中虚线为匀强磁场的理想边界，扇形铜框恰好可以与其中一份重合。下列线框停止最快的是(　 　) 20、（多选）神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（　 　） （A） （B）（C） （D） 21、如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)。求：(1)铝环向哪边偏斜？ (2)若铝环在磁铁穿过后速度为v′ ＝2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2) 3.2、电磁驱动 1、如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是(　 　) A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C.线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D.线圈静止不动 2、著名的“圆盘实验”中，将一铜圆盘水平放置，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，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　 　) A．磁针的磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动 B．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 3、(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以初速度v水平穿过(忽略重力对磁铁的影响)，如图所示，在此过程中(　 　) A.磁铁做匀速直线运动 B.磁铁做减速运动 C.小车向右做加速运动 D.小车先加速后减速 4、如图，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，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铁，当磁铁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 5、如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有一块马蹄形磁铁的两个磁极厚度与线圈宽度相同，磁铁在线圈正下方自左向右匀速通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力的方向是(　 ) A．先向左、后向右 B．先向左、后向右、再向左 C．一直向左 D．一直向右 6、如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( ) A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动 B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动 C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动 D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动 7、在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上，铝板可以绕O点自由摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动（与铝板始终不相碰），若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判断，正确的是（ ） A．铝板内不会产生感应电动势 B．铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流 C．铝板可以在安培力的作用下摆动起来 D．铝板始终保持静止不动 8、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示，是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速的电磁驱动原理，下列说法正确的是（　 　） A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动 B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动 C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反 D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的 9、如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB. (1)螺线管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能． (2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能， 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第1讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动（讲义）--教师版（定稿） 普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第1讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动（讲义） 知识点1、电磁感应现象中的感生电场 1、麦克斯韦认为变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫作感生电场。 2、由感生电场产生的电动势叫感生电动势。 3、电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。 4、感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，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。 (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。 6、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　 静电场的电场线不闭合，总是始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，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 7、闭合回路(假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向。判断思路如下： 8、思考-----如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？ 答案　(1)感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定。 (2)感生电场对自由电荷的作用力。 专题讲练1 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方向的关系，下列描述正确的是(　AD　) 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 2、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。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是(　B　) A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B．通入电磁体线圈的电流在增强 C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的 3、 (多选)下列说法正确的是(　AC　) 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 4、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　) 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 5、如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所在的区域，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变，则(　B　) A.小球需要的向心力大小不变 B.小球需要的向心力大小不断增大 C.洛伦兹力对小球做了功 D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比 6、(多选)如图所示，一个闭合线圈静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使线圈中产生了感应电动势，下列说法中正确的是(　BD　) A.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 B.磁场变化时，会在空间激发一个电场 C.从上往下看，当磁场增强时，线圈中有逆时针方向的感应电流 D.使电荷定向移动形成电流的力是电场力 知识点2、 涡流 1.基本知识 1.1概念：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，电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流。 1.2．涡流产生原因: 块状金属放在变化的磁场中，或者让它在非均匀的磁场中运动时，根据法拉第电磁感应定律，金属块也将产生感应电动势。该感应电动势在金属块内自成的闭合回路中产生感应电流，这种电流很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。涡流产生的本质是电磁感应现象。 1.3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。 1.4特点：整块金属的电阻很小，涡电流很大，，发热功率很大，产生的热量很多。 1.5应用： ①涡流热效应的应用：如 真空冶炼炉 、探雷器、安检门等。． ②涡流磁效应的应用：如 探雷器 、 安检门 ． 1.6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 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． 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． 3．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。导体内部发热的原理是电流的热效应，由Q＝I2Rt可知，在电流相同的情况下，电阻越大，时间越长，产生的热量越多。 如果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； 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。 4、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．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． 5.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， 专题讲练2 1、下列关于涡流的说法正确的是(　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 2、(多选)下列说法正确的是(　AC　) 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 3、下列做法中可能产生涡流的是(　D　) A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 4、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为(　BD　)（多选） 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．增大铁芯的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯的电阻，以减小发热量 5、关于涡流，下列说法中错误是（　A　） （A）真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置 （B）家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的 （C）阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 （D）变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 6、(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交变电流，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，可通过(　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 7、(多选)如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以变化的电流时，待焊接的金属工件的焊缝处就会产生大量热量将金属熔化，把工件焊接在一起。下列说法正确的是(　AD　) A．电源的频率越高，工件中的感应电流越大 B．电源的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电流大 D．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电阻大 8、(多选)电磁炉是家庭中常用的炊具，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(　CD　) A．简易电磁炉工作时，利用其线圈产生的涡流来加热水 B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C．简易电磁炉工作时，利用金属杯产生的涡流来加热水 D．仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间 9、高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（　A　） A．材料棒一般是金属等导体 B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果 C．线圈两端接恒定电流 D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起 10、（多选）电磁灶是现代家庭中的理想灶具，如图甲、乙是某型号电磁灶的部分解剖图和竖直方向的截面图。下列有关电磁灶的说法正确的是（AD　） A.电磁灶在使用时主要利用涡流热效应 B.电磁灶发热原理与电炉相同 C.不锈钢锅、铝锅均可在电磁灶上使用 D.电磁灶加热食物是电磁感应在生活中的应用 11、(多选)图甲为常见的家用电磁炉，图乙为电磁炉的工作原理图。当通以高频交变电流时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是(　AC　) A.磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好 B.由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流方向为顺时针 C.电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡流来工作的 D.普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤 12、(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(　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 13、(多选)金属探测器是用来探测金属的仪器，如图所示，关于其工作原理，下列说法中正确的是(　AC　) A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 14、(多选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通有交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是(　CD　) A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B.人体在由线圈中的交变电流产生的磁场里运动，产生感应电动势，并在金属物品中产生感应电流 C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D.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 15、安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。关于安检门的以下说法错误的是（ D） A.安检门不能检查出毒贩携带的毒品 B.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C.安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应 D.如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门能正常工作 16、（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（　BD） （A）欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），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 17、(多选)下图中的四个图都与涡流有关，下列说法正确的是(　ABD　) A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B.金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的 C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物 D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流 18、(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，一手持式封口机如图所示，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，熔化复合在铝箔上的溶胶，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 19、涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术。如图是检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（　C　） A．检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率 B．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流强度不变 C．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大 D．当检测仪从金属管道完好处进入到破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 知识点3、 电磁阻尼与电磁驱动 (1)如图甲所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？ (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？ 答案　(1)图甲中下方放有闭合线圈的磁体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 1.1、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作用，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。 1.2、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。还常用于电气机车的电磁制动器中。 2．电磁驱动 2.1、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，这种作用常常称为电磁驱动。 2.2、应用：交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，把电能转化成机械能。 安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的.当磁场以某种方式运动时(例如磁场转动)，导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来(跟着转动)，这就是电磁驱动.如交流感应电动机． 如图所示，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量变化，线圈会跟着一起转动起来。 （1）线圈转动方向和磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速，即同向异步。 （2）感应电动机、家庭中用的电能表、汽车上用的电磁式速度表，就是利用这种电磁驱动。 3、电磁阻尼与电磁驱动的比较 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 导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 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 相同点 都属于电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍导体与磁体间的相对运动 专题讲练3 3.1、电磁阻尼 1、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(　D　) 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 2、如图甲所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图乙所示，若在其正下方固定一铜块(不与磁铁接触)，则摆动迅速停止。关于实验，以下分析与结论正确的是(　C　) A.如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 B.用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 C.在图乙情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少 D.在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力 3、扫描隧道显微镜(STM)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STM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其左右振动的衰减最有效的方案是(　A　) 4、(多选)如图为磁控健身车车轮处的结构示意图，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(　AD　) 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 5、在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是(　A　) A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C C．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向 6、如图所示，一根长1 m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是(　C　) A．磁体做自由落体运动 B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C．磁体受到的合力方向一直向下 D．磁体的机械能先增大后减小 7、(多选)如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接受。下列说法正确的是(　BCD　) A．磁场能使硬币的速度增大得更快 B．由于磁场的作用，硬币的机械能减小 C．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力 D．如果没有磁场，则测速器示数会更大一些 8、如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁体，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁体的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁体滚去，观察小球的运动情况是(　C　) A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动 C.甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动 D.甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动 9、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是 ( BD )（多选） A．A、B两点在同一水平线上 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜球最后将做等幅摆动 10、如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(　C　) A．a1＞a2＞a3＞a4 B．a1＝a2＝a3＝a4 C．a1＝a3＞a2＞a4 D．a4＝a2＞a3＞a1 11、如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平．铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则(　ABD　)（多选） A．a1<a2＝g B．a3<a1<g C．a1＝a3<a2 D．a3<a1<a2 12、如图所示，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(　AC )（多选） 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 13、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(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，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是 (　D　) A．Mgb 　B.mv2＋mgb C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 14、甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是(　B　) A．甲环先停 B．乙环先停 甲　　　　　　乙 C．两环同时停下 D．无法判断两环停止的先后 15、(多选)如图所示，是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是(　AD　) A．2是磁体，在1中产生涡流 B．1是磁体，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快稳定下来 16、如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则(　BD　)（多选） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h 17、弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现 (　A　) A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变 B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变 C．S闭合或断开，振幅变化相同 D．S闭合或断开，振幅都不发生变化 18、如图所示，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中（磁场宽度大于金属球的直径），小球（　D　） A．整个过程匀速 B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动 C．整个过程都做匀减速运动 D．穿出时的速度一定小于初速度 19、如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕点O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，其中虚线为匀强磁场的理想边界，扇形铜框恰好可以与其中一份重合。下列线框停止最快的是(　D　) 20、（多选）神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（　CD　） （A） （B）（C） （D） 21、如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)。求：(1)铝环向哪边偏斜？ (2)若铝环在磁铁穿过后速度为v′ ＝2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g＝10 m/s2) 【解析】　(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)． (2)由能量守恒可得：由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v＝ m/s＝9 m/s E电＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7 J. 【答案】　(1)铝环向右偏　(2)1.7 J 3.2、电磁驱动 1、如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是(　C　) A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C.线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D.线圈静止不动 2、著名的“圆盘实验”中，将一铜圆盘水平放置，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，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　B　) A．磁针的磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动 B．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 3、(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以初速度v水平穿过(忽略重力对磁铁的影响)，如图所示，在此过程中(　BC　) A.磁铁做匀速直线运动 B.磁铁做减速运动 C.小车向右做加速运动 D.小车先加速后减速 4、如图，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，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铁，当磁铁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 5、如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有一块马蹄形磁铁的两个磁极厚度与线圈宽度相同，磁铁在线圈正下方自左向右匀速通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力的方向是(　C　) A．先向左、后向右 B．先向左、后向右、再向左 C．一直向左 D．一直向右 6、如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( A ) A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动 B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动 C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动 D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动 7、在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上，铝板可以绕O点自由摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动（与铝板始终不相碰），若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判断，正确的是（ C ） A．铝板内不会产生感应电动势 B．铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流 C．铝板可以在安培力的作用下摆动起来 D．铝板始终保持静止不动 8、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示，是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速的电磁驱动原理，下列说法正确的是（　B　） A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动 B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动 C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反 D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的 9、如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB. (1)螺线管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能． 【解析】　(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动． (2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能， 所以mgh＝Mv＋mv＋E电 即E电＝mgh－(Mv＋mv)． 【答案】　(1)向右　mgh－(Mv＋mv) 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $