2.3-2.4涡流、电磁阻尼和电磁驱动 互感和自感 讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦涡流、电磁阻尼、电磁驱动、互感和自感等核心知识点，系统梳理涡流产生条件与能量转化，对比电磁阻尼与驱动的成因、效果及能量转化，阐释互感的定义、应用与危害，详解自感现象的规律及通电断电特点，构建完整的电磁感应知识网络。 资料以表格对比、实例分析为特色，如用电磁炉原理、高铁电磁制动等生活情境解析涡流与电磁阻尼，培养学生物理观念和科学思维。课中辅助教师系统授课，课后通过例题变式及选择、填空等多样化练习，帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第3、4节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 互感和自感 知识点1 涡流 1.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。 2．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，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。 知识点2 电磁阻尼和电磁驱动 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 能量转化 导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，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，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 知识点3 互感 1．定义 两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 2．应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3．危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 知识点4 自感现象 (1)定义：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。 (2)自感电动势 ①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。 ②表达式：E＝L。 (3)自感系数L ①影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。 ②单位：国际单位制单位为亨利(H)，1 mH＝10－3 H,1 μH＝10－6 H。 (4)通电和断电自感 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 电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2： ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2＞I1，灯泡“闪亮”后逐渐变暗。 两种情况下灯泡中电流方向均改变 考向1 涡流 【例1】电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（     ） A．电磁炉可加热玻璃器皿 B．电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C．电磁炉是利用线圈电阻产生焦耳热直接加热锅体的 D．电磁炉工作时，线圈中通恒定电流也能产生涡流实现加热 【答案】B 【详解】A．玻璃是绝缘体，无法产生涡流，A错误； B．铁、不锈钢等导磁金属能在交变磁场中产生涡流，利用涡流的热效应实现加热，是电磁炉锅体的合适材质，B正确； C．电磁炉是利用电磁感应产生的涡流热效应加热，C错误； D．恒定电流产生的是恒定磁场，无法使锅体中产生感应电动势和涡流，只有变化的电流才可以，D错误。 故选B。 【变式】在科技馆中常看到这样的表演：一根长左右的空心铝管竖直放置（图甲），把一枚磁性很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，小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦，则小圆柱从上端管口放入管中后，最终从下端管口落出经过的时间为，如果换用一条长度相同但有裂缝的铝管（图乙），小圆柱在铝管中下落的时间为，则下列关于小圆柱在两管中下落的说法中正确的是（     ） A． B． C．小圆柱在乙管内下落的过程中，管中也会产生感应电动势 D．小圆柱落到下端口时在甲中的速度大于在乙中的速度 【答案】C 【详解】AB．甲管为闭合圆筒，当小圆柱永磁体下落时，穿过甲管的磁通量发生变化，管内产生涡流，根据楞次定律可知，涡流的磁场阻碍磁体下落，使磁体受到向上的安培力；乙管有裂缝，不能形成环向的闭合回路，不产生涡流，没有安培力阻碍小圆柱下落，所以小圆柱在甲管中下落的加速度较小，时间较长，即，故AB错误； C．小圆柱在乙管内下落的过程中，由于穿过乙管的磁通量仍在发生变化，因此管中也会产生感应电动势，故C正确； D．由于小圆柱在甲管中下落时需要克服安培力做功，机械能发生明显折损，而在乙管中下落时几乎无安培力做功，机械能近似守恒，所以小圆柱落到下端口时在甲中的速度小于在乙中的速度，故D错误。 故选C。 考向2 电磁阻尼和电磁驱动 【例2】高铁刹车通常采用电磁制动，其原理如图所示，D为与车轮固定在一起的金属圆盘，磁极模拟通电的电磁铁。下列说法正确的是（     ） A．圆盘速度越大，制动力越小 B．圆盘速度越大，圆盘中的电流越小 C．磁感应强度越大，制动力越大 D．若磁场方向反向，则无法制动 【答案】C 【详解】AB．圆盘速度越大，切割磁感线产生的感应电动势越大，圆盘电阻不变，因此感应电流越大，安培力（制动力）越大，故AB错误； C．磁感应强度越大，切割磁感线产生的感应电动势越大，圆盘电阻不变，因此感应电流越大，根据可知，安培力（制动力）越大，故C正确； D．若磁场方向反向，感应电流的方向也会随之反向，根据左手定则，安培力仍然阻碍圆盘转动，依旧可以实现制动，故D错误。 故选C。 【变式】如图所示，将铝框置于蹄形磁体间，磁铁和铝框均可绕竖直轴转动。从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时（　　） A．铝框将逆时针转动，转速比磁体小 B．铝框将顺时针转动，转速比磁体大 C．铝框将逆时针转动，转速与磁体相同 D．铝框将顺时针转动，转速与磁体相同 【答案】A 【详解】当蹄形磁铁转动时，铝框的磁通量发生变化，产生感应电流，铝框受到安培力转动，由楞次定律可知，安培力方向与铝框相对运动方向相反，总是起到阻碍物体相对运动的效果，故铝框会跟着磁铁同向转动，即逆时针转动，但转速一定会小于磁铁的转速，若转速相同，则铝框与磁铁相对静止，铝框没有感应电流也不会受到安培力。 故选A。 考向 3 互感 【例3】在汽车的防抱死系统（ABS）中，有一个关键的电磁感应装置。如图所示当汽车在紧急制动时，车轮的运动状态会发生变化，杆代表车轮上的一个特殊部件，杆所在电路连接着控制单元。当杆沿轨道运动时，杆中的电流方向由向，技术人员可以根据这个电流信号，判断车轮的运动情况，进而通过控制系统调整制动力，则杆的运动可能是（　　） A．向左减速运动 B．向右减速运动 C．向右匀速运动 D．向左匀速运动 【答案】B 【详解】A．若杆向左运动，由右手定则，感应电动势方向从指向，线圈内磁场方向向下，当杆减速时，感应电动势减小，中电流减小，从而铁芯中的磁通量减小。根据楞次定律，中产生的感应电流将阻碍磁通量的减小，则线圈内磁场方向向下，故杆中的电流方向由向，故A错误； B．若杆向右运动，感应电动势方向从指向，线圈内磁场方向向上，当杆减速时，中电流减小，铁芯中的磁通量减小。根据楞次定律，线圈内磁场方向向上，故杆中的电流方向由向，故B正确； CD．若杆匀速运动，则产生的感应电流恒定，中磁场恒定，则的磁通量不变，因此中无感应电动势，杆中无电流，故CD错误； 故选B。 【变式】如图1所示，在铁芯上绕着两个线圈a和b，线圈a中电流与时间的关系如图2所示，其中的时间内为倾斜直线，的时间内为水平直线，其余两段均为曲线。线圈b中的电流计能显示电流的大小和方向。下列说法正确的是（　　） A．的时间内，电流计中的电流逐渐减小，方向向左 B．的时间内，电流计中的电流逐渐增大，方向向左 C．的时间内，电流计中的电流恒定不变，方向向右 D．的时间内，电流计中的电流逐渐增大，方向向右 【答案】D 【详解】A．时间内，线圈 a中的电流随时间 均匀增大，即电流的变化率恒定，因此线圈 a电流产生的磁场随时间的变化率恒定。根据法拉第电磁感应定律 线圈b中产生的感应电动势恒定，感应电流大小恒定；根据楞次定律，线圈a中电流增大，磁场向左增强，线圈b中感应电流的磁场方向向右，由安培定则判断可知电流计中的电流方向向左，故A错误； B．时间内，线圈a中的电流增大，但图像切线的斜率逐渐减小，说明电流的变化率减小，电流形成的磁场的变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈b中产生的感应电动势逐渐减小，线圈b中的感应电流逐渐减小；根据楞次定律，线圈a中电流增大，磁场向左增强，线圈b中感应电流方向与时间内相同，即向左。故B错误； C．的时间内，线圈a中的电流恒定不变，故线圈b中的磁通量不发生变化，线圈b无感应电流，故C错误； D．的时间内，线圈a中的电流减小，且图像切线的斜率绝对值逐渐增大，说明电流的变化率增大，则线圈b中的感应电流逐渐增大；根据楞次定律，线圈a中电流减小，磁场向左减弱，根据楞次定律可知，线圈b中感应电流的磁场方向向左，由安培定则判断可知电流计 中的电流方向向右，故D正确。 故选D。 考向4 自感 【例4】．如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S，a、b、c同时亮起来 B．电路稳定后，a比c暗 C．电路稳定后再断开开关，通过b的电流方向与之前相反 D．电路稳定后再断开开关，b比c先熄灭 【答案】C 【详解】A．闭合开关时，自感线圈会产生自感电动势阻碍电流的增大 因此闭合瞬间支路电流很小，、先亮，后逐渐变亮，不是三灯同时亮起，A错误； B．当电路中电流稳定后，流过的干路总电流一定大于流过支路c的电流，灯泡规格相同，因此的功率更大，比亮，B错误； C．电路稳定时，的电流方向为左→右（从并联支路左端流向右端）；断开开关后，自感线圈阻碍自身电流减小，维持内原有电流方向（左→右） 此时、、构成闭合回路，回路中电流方向为：右端→右端→左端→左端→左端，因此的电流变为右→左，与原方向相反，C正确； D．断开开关后，、、构成闭合的放电回路，自感使回路电流逐渐减小，和一起逐渐熄灭，D错误。 故选 C。 【变式】几位同学手拉手一起进行“千人震”实验，实验过程中同学们会感受到瞬间触电的感觉。实验器材包含两节干电池、带铁芯的多匝线圈（电阻很小）、开关，同学们按图示电路连接。实验中，先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，认为每位同学物理学特征大致相同，以下说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 B．断开开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 C．随着实验人数增多，触电瞬间每位同学两端电压几乎不变 D．随着实验人数增多，触电瞬间流过每位同学电流的变化率几乎不变 【答案】C 【详解】A．闭合开关稳定后，线圈电阻很小，绝大多数电流从线圈流过，通过同学们的电流很小，闭合开关瞬间同学们几乎没有触电感，A错误； B．闭合开关稳定时，线圈中电流方向为左（A侧）→右（B侧）。断开开关后，自感电动势阻碍线圈电流减小，线圈中电流方向保持不变，线圈与同学们形成闭合回路，同学们身上电流方向为B到A，B错误； C．断开开关瞬间，线圈电流不能突变，初始电流等于原稳定电流（由电源和线圈电阻决定，几乎不受人数影响）。位同学串联，流过每位同学的电流都等于回路电流，因此每位同学两端电压，与人数无关，几乎不变，C正确。 D．对回路，由自感规律得，因此，人数越多，电流变化率越大，D错误。 故选 C。 一、单选题 1．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关S的瞬间（     ） A．两个金属环都向左运动 B．两个金属环都向右运动 C．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向 D．铜环受到的安培力等于铝环受到的安培力 【答案】C 【详解】AB．铝环所在位置的磁通量增大，根据楞次定律，可知铝环向左运动，同理可判断，铜环向右运动，故A、B错误； C．开关S闭合后，线圈中的电流从右侧流入，由安培定则可知，磁场方向向左，在合上开关S的瞬间，磁场变强，由楞次定律可知，从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向，故C正确； D．由于铜的电阻率较小，铜环和铝环的形状大小相同，所以铜环的电阻较小，故铜环中的感应电流较大，则铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，故D错误。 故选C。 2．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框会受到电磁力的作用而反方向转动 B．图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C．图丁中，线圈通入高频交流电时，冶炼炉中的金属形成涡流产生大量热量使金属熔化 D．图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管，在塑料管中运动时间长 【答案】C 【详解】A．当摇动手柄使得蹄形磁铁转动时，根据电磁驱动原理可知，铝框会同方向转动，故A错误； B．振动的条形磁铁在金属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，使条形磁铁快速停下来，利用了电磁阻尼规律，故B错误； C．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应会在金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化，从而冶炼金属，故C正确； D．穿过塑料管的小磁体，只受重力作用，做的是自由落体运动。穿过铝管的小磁体，由于磁体在铝管中运动的过程中，铝管产生感应电流，则小磁体受到重力和向上的电磁阻力作用，小磁体在铝管中运动的加速度小于重力加速度，所以小磁体在塑料管中的运动时间小于在铝管中的运动时间，故D错误。 故选C。 3．如图所示，用一根长为、质量不计的细杆与一个上弧长为，下弧长为的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为下弧长为的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且远小于。先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．金属线框从右侧进入磁场时感应电流的方向为： B．金属线框从左侧进入磁场时感应电流的方向为： C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D．金属线框最终将在磁场内往返运动 【答案】D 【详解】A．金属线框从右侧进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，对边根据右手定则可得，电流的方向为，故A错误； B．金属线框从右侧进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，对边根据右手定则可得，电流的方向为，故B错误； CD．根据能量转化和守恒，线圈每次经过边界时都会消耗机械能，故可知，金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等。如此往复摆动，最终金属线框在匀强磁场内摆动，故C错误，D正确。 故选D。 4．如图，将铝管竖直放在水平桌面上，将一块磁铁从其上端由静止释放穿过铝管，在磁铁下落过程中，磁铁不与铝管相碰，忽略空气阻力。下列说法正确的是（     ） A．在磁铁下落过程中，磁铁做自由落体运动 B．在磁铁下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力 C．在磁铁下落过程中，磁铁和铝管构成的系统机械能守恒 D．若更换质量相同、磁性更强的磁铁，磁铁下落时间将变短 【答案】B 【分析】当磁铁穿过铝管时，由于磁铁的运动，会在铝管中产生感应电流，进而产生磁场，这个磁场会与磁铁的磁场相互作用，产生一个阻碍磁铁运动的力，即楞次定律的体现。同时，由于铝管是导体，感应电流的产生会消耗磁铁的机械能，转化为热能，因此磁铁的机械能会减少。此外，磁铁在铝管中运动时，铝管对地面的压力会受到磁铁运动的影响。 【详解】AC．磁铁下落过程中，铝管中磁通量发生变化，产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生磁场对磁铁作用力向上，磁铁不是做自由落体运动，机械能减小，故AC错误； B．感应电流产生磁场对磁铁作用力向上，对铝管的作用力的方向向下，铝管受到重力、桌面的支持力和向下的安培力处于平衡状态，则铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故B正确； D．若更换质量相同、磁性更强的磁铁，磁铁下降相同速度穿过铝管的磁通量变化更快，所以产生的感应电流更大，则磁铁受到的安培力更大，磁铁下落时间将变长，故D错误。 故选B。 5．某同学制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上放置一盛有冷水的铁质水杯，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．换用陶瓷水杯，不影响简易电磁炉加热效果 B．若在输入端接恒定电流，简易电磁炉仍能正常工作 C．简易电磁炉工作时，在水杯底部有涡流产生 D．此简易电磁炉是依靠线圈通电后发热，热量通过水杯传递给水，从而实现加热 【答案】C 【详解】A．该简易电磁炉的工作原理是涡流热效应：接入交流电源后，线圈产生变化的磁场，变化磁场穿过铁质导体的杯底，会在杯底感应出涡流，依靠涡流的热效应加热水，陶瓷是绝缘体，无法产生涡流，不能加热，会完全失去加热效果，故A错误； B．接恒定电流时，线圈产生的磁场恒定，穿过杯底的磁通量不变，无法感应出涡流，电磁炉不能正常工作，故B错误； C．根据工作原理，电磁炉工作时，铁质水杯底部会产生涡流，故C正确； D．该加热方式是杯底自身涡流发热，不是线圈发热再传递给水，故D错误。 故选C。 6．如图所示，P和Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻小于灯泡的电阻。假定两灯泡在以下操作中均不会被烧坏，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合瞬间，Q灯比P灯先亮 B．开关S闭合一段时间后，两灯一样亮 C．开关S断开后，Q灯闪亮后逐渐熄灭 D．开关S断开后，P灯闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 【详解】A．开关S闭合瞬间，线圈的自感系数很大，通电瞬间会产生很强的自感电动势，阻碍电流的增大，此时可近似认为线圈支路相当于断路。电流只能从灯流过，再经过灯回到电源负极。所以闭合瞬间，、灯同时亮起，A错误。 B．开关闭合稳定后，线圈的自感作用消失，此时线圈的直流电阻。与灯并联，线圈的分流作用明显，大部分电流从流过，灯的电流变小，亮度变暗。而干路电流（即流经灯的电流）大于P灯电流，所以灯比灯更亮，B错误。 CD．开关断开瞬间，电源被切断，线圈会产生自感电动势，与灯形成闭合回路，阻碍自身电流的减小；原来稳定时，线圈中的电流（因为，并联电压相同，电流与电阻成反比）；断开开关后，中的电流会通过灯形成回路，这个电流比灯原来的电流大，所以灯会闪亮一下，再随线圈电流的减小而逐渐熄灭；而灯所在的干路被切断，电流瞬间消失，不会闪亮，直接熄灭。因此C错误，D正确。 故选D。 7．如图所示的电路中，、是两个相同的灯泡，、是自感系数很大、直流电阻为零的线圈，刚开始开关、均断开，则下列判断正确的是（     ） A．只闭合瞬间，、均立刻亮 B．闭合稳定后，再闭合瞬间，立刻熄灭 C．闭合稳定后，再闭合，逐渐熄灭，逐渐变亮 D．闭合、稳定后，断开瞬间，闪亮一下后熄灭，逐渐熄灭 【答案】C 【详解】A．只闭合瞬间，L2产生很大的自感电动势阻碍通过其电流增大，这一瞬间电路可视为断路，所以A、B不能立即变亮；闭合后，随着时间的推移，L2中的电流的变化率逐渐减小，产生的自感电动势逐渐减小，通过A、B的电流逐渐增大，A、B两灯逐渐变亮，故A错误； BC．闭合S1稳定后，再闭合S2一瞬间，L1产生很大的自感电动势阻碍通过其电流增大，这一瞬间L1所在支路可视为断路，所以A、B两灯亮度不变；闭合后，随着时间的推移，L1中的电流的变化率逐渐减小，产生的自感电动势逐渐减小，通过L1的电流逐渐增大，通过A的电流逐渐减小，最终A灯将被短路，所以A灯逐渐熄灭，由于最终只有B在回路中，所以最终通过B的电流比开始时大，又因为电路中电流是逐渐增大的，不是突变的，所以B灯逐渐变亮，故B错误，C正确； D．闭合、稳定后，A被短路，没有发光，B变得更亮，故当断开瞬间，L1与组成闭合回路，故A闪亮一下后熄灭，而所在支路是断路，B立即熄灭，故D错误。 故选C。 8．关于日光灯的工作原理下列说法正确的是（　　） A．启动器触片接通时，产生瞬时高压 B．日光灯正常工作时，镇流器降压限流以保证日光灯正常工作 C．日光灯正常工作后取下启动器，日光灯不能正常工作 D．镇流器作用是将交流电变为直流电 【答案】B 【详解】A．日光灯在启动时，当启动器的动、静触片断开时，通过镇流器的电流发生变化，从而产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，两个电压加在一起，形成一个瞬时高压加在灯管两端，灯管内的惰性气体在高压下电离，形成气体导电电流，从而点亮日光灯，故A错误； B．日光灯正常工作时，镇流器降压限流以保证日光灯正常工作，故B正确； C．日光灯正常工作后取下启动器，日光灯仍能正常工作，故C错误； D．镇流器作用不是将交流电变为直流电，故D错误。 故选B。 二、多选题 9．关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．甲图中，电磁炉上可以使用陶瓷锅 B．乙图中，真空冶炼炉接直流电源，可以正常工作 C．丙图中，电流表在运输时，用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，原理是电磁阻尼 D．丁图中，无线充电面板内的发射线圈应接交流电源 【答案】CD 【详解】A．甲图中，电磁炉不能使用陶瓷锅，因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流，故A错误； B．乙图中，真空空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属；所以真空冶炼炉接直流电源，不可以正常工作，因为磁场保持不变，被冶炼的金属不会产生涡流，，故B错误； C．丙图中，电流表在运输时，用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，原理是电磁阻尼，故C正确； D．图中，无线充电面板内的发射线圈应接交流电源，产生交变磁场，使手机产生感应电流，实现无线充电，故D正确。 故选CD。 10．下列四个选项中利用涡流原理的是（　　） 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】ABC 【详解】A．通有变化电流的安检门产生变化磁场，遇到金属物品时，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响原磁场，触发报警，利用了涡流原理，故A正确； B．金属探测器与安检门原理一致，变化磁场使被测金属产生涡流，涡流的磁场反馈给探测器触发警报，利用了涡流原理，故B正确； C．高频感应炉通过交变磁场在待冶炼金属中产生涡流，利用涡流的热效应熔化金属，属于对涡流原理的利用，故C正确； D．整块铁芯在交变磁场中会产生大量涡流造成能量损耗、铁芯发热，用绝缘薄硅钢片叠合铁芯是为了阻断涡流通路、减小涡流的不利影响，不属于对涡流原理的利用，故D错误。 故选ABC。 11．图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮。而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（     ） A．图甲中，灯与的电阻值相同 B．图甲中，闭合，电路稳定后，灯中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R与的电阻值相同 D．图乙中，断开瞬间，中电流与变阻器R中电流相等 【答案】CD 【详解】AB．图甲中，断开开关瞬间，灯和电感线圈形成回路，灯突然闪亮，随后逐渐变暗，是因为电路稳定时，支路的电流大于灯支路的电流，可知的电阻值小于灯的电阻值，故AB错误； C．图乙中，闭合开关，对电流有阻碍作用，所以灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同，灯泡相同，可知电流相同，又和串联的电压之和等于变阻器R和串联的电压之和，可知变阻器R与的电阻值相同，故C正确； D．图乙中，断开瞬间，电流瞬间减小，对电流有阻碍作用，所以和灯、灯、变阻器R串联构成一个新的回路，中电流与变阻器R中电流相等，故D正确。 故选CD。 12．如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，线圈的电阻不计，自感系数足够大，灯泡的额定电压为，额定功率为，灯泡的额定电压为，额定功率为。闭合开关，调节滑动变阻器，使两灯泡亮度相同。在时刻断开开关，此后通过灯泡的电流，、两点间的电势差，随时间的变化规律正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】闭合开关S稳定时，线圈L电阻不计，灯泡的电阻为 灯泡的电阻为 调节滑动变阻器，使两灯泡亮度相同，则有 可知，电流方向均向右。 AB．在时刻断开S，线圈L会产生自感电动势阻碍电流减小，则消失，不会立即消失而是慢慢减小，电流方向继续向右流过线圈，从右向左流过灯泡，故流过灯泡的电流初始时为，方向不变，随后逐渐减小到零，不会反向，故A正确，B错误； CD．对于、两点间的电势差，闭合S后 电流方向向右，则a点电势高于b点，为正值； 断开S后，线圈L的自感电动势使电流沿流动，此时b点电势高于a点电势，为负值，大小为 大小逐渐减小到0，故C错误，D正确。 故选AD。 三、填空题 13．如图所示，A、B两灯规格相同，L是一自感系数很大的线圈，直流电阻和R相等，通电稳定后，断开开关，A灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭，B灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭。 【答案】 逐渐 立即 【详解】[1] [2]通电稳定后断开开关，B灯立即熄灭，与A灯并联的自感线圈自感系数很大，会产生自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，和A灯组成一个闭合回路，故A灯电流也逐渐减小，即A灯逐渐熄灭。 14．如图所示电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡。闭合开关S后，逐渐变亮的灯泡是___________（选填“灯泡A1”或“灯泡A2”），经过一小段时间后，发现灯泡A1和A2亮度相同。断开开关S，将滑动变阻器R2滑片向___________（选填“左”或“右”）移动，再次闭合开关S并经过一小段时间后，断开开关S，灯泡A2先闪亮一下再熄灭。 【答案】 灯泡A1 左 【详解】[1] 闭合S瞬间，灯泡A2立刻变亮，与灯泡A1串联的线圈产生自感电动势，导致灯泡A1逐渐变亮； [2] 刚开始电路稳定时，发现灯泡A1和A2亮度相同，两灯泡所在的支路是并联关系，电压相等，则说明此时两条支路的电阻相等。最后断开开关S时，灯泡A2先闪亮一下再熄灭，由于此时流过A2的电流为与灯泡A1串联的线圈产生的自感电流，此电流从灯泡A1正常发光时的电流开始逐渐减小，则说明在正常发光时流过灯泡A1的电流大于流过灯泡A2的电流，故灯泡A2所在支路的电阻应大于灯泡A1所在支路的电阻，所以应将滑动变阻器的滑片向左滑动，增大该支路的电阻。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3、4节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 互感和自感 知识点1 涡流 1.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。 2．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，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。 知识点2 电磁阻尼和电磁驱动 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 能量转化 导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，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，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 知识点3 互感 1．定义 两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 2．应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3．危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 知识点4 自感现象 (1)定义：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。 (2)自感电动势 ①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。 ②表达式：E＝L。 (3)自感系数L ①影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。 ②单位：国际单位制单位为亨利(H)，1 mH＝10－3 H,1 μH＝10－6 H。 (4)通电和断电自感 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 电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2： ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2＞I1，灯泡“闪亮”后逐渐变暗。 两种情况下灯泡中电流方向均改变 考向1 涡流 【例1】电磁感应在生产生活中有广泛的应用，如工业生产中使用的高频感应炉、金属探测器等。如图所示是电磁炉的原理图，下列关于电磁炉说法正确的是（     ） A．电磁炉可加热玻璃器皿 B．电磁炉的锅体需选用铁、不锈钢等导磁金属材质 C．电磁炉是利用线圈电阻产生焦耳热直接加热锅体的 D．电磁炉工作时，线圈中通恒定电流也能产生涡流实现加热 【变式】在科技馆中常看到这样的表演：一根长左右的空心铝管竖直放置（图甲），把一枚磁性很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，小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦，则小圆柱从上端管口放入管中后，最终从下端管口落出经过的时间为，如果换用一条长度相同但有裂缝的铝管（图乙），小圆柱在铝管中下落的时间为，则下列关于小圆柱在两管中下落的说法中正确的是（     ） A． B． C．小圆柱在乙管内下落的过程中，管中也会产生感应电动势 D．小圆柱落到下端口时在甲中的速度大于在乙中的速度 考向2 电磁阻尼和电磁驱动 【例2】高铁刹车通常采用电磁制动，其原理如图所示，D为与车轮固定在一起的金属圆盘，磁极模拟通电的电磁铁。下列说法正确的是（     ） A．圆盘速度越大，制动力越小 B．圆盘速度越大，圆盘中的电流越小 C．磁感应强度越大，制动力越大 D．若磁场方向反向，则无法制动 【变式】如图所示，将铝框置于蹄形磁体间，磁铁和铝框均可绕竖直轴转动。从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时（　　） A．铝框将逆时针转动，转速比磁体小 B．铝框将顺时针转动，转速比磁体大 C．铝框将逆时针转动，转速与磁体相同 D．铝框将顺时针转动，转速与磁体相同 考向 3 互感 【例3】在汽车的防抱死系统（ABS）中，有一个关键的电磁感应装置。如图所示当汽车在紧急制动时，车轮的运动状态会发生变化，杆代表车轮上的一个特殊部件，杆所在电路连接着控制单元。当杆沿轨道运动时，杆中的电流方向由向，技术人员可以根据这个电流信号，判断车轮的运动情况，进而通过控制系统调整制动力，则杆的运动可能是（　　） A．向左减速运动 B．向右减速运动 C．向右匀速运动 D．向左匀速运动 【变式】如图1所示，在铁芯上绕着两个线圈a和b，线圈a中电流与时间的关系如图2所示，其中的时间内为倾斜直线，的时间内为水平直线，其余两段均为曲线。线圈b中的电流计能显示电流的大小和方向。下列说法正确的是（　　） A．的时间内，电流计中的电流逐渐减小，方向向左 B．的时间内，电流计中的电流逐渐增大，方向向左 C．的时间内，电流计中的电流恒定不变，方向向右 D．的时间内，电流计中的电流逐渐增大，方向向右 考向4 自感 【例4】．如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S，a、b、c同时亮起来 B．电路稳定后，a比c暗 C．电路稳定后再断开开关，通过b的电流方向与之前相反 D．电路稳定后再断开开关，b比c先熄灭 【变式】几位同学手拉手一起进行“千人震”实验，实验过程中同学们会感受到瞬间触电的感觉。实验器材包含两节干电池、带铁芯的多匝线圈（电阻很小）、开关，同学们按图示电路连接。实验中，先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，认为每位同学物理学特征大致相同，以下说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 B．断开开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 C．随着实验人数增多，触电瞬间每位同学两端电压几乎不变 D．随着实验人数增多，触电瞬间流过每位同学电流的变化率几乎不变 一、单选题 1．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关S的瞬间（     ） A．两个金属环都向左运动 B．两个金属环都向右运动 C．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向 D．铜环受到的安培力等于铝环受到的安培力 2．下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，转动蹄形磁铁时，原来静止的铝框会受到电磁力的作用而反方向转动 B．图乙中，金属线圈对条形磁铁的振动没有影响 C．图丁中，线圈通入高频交流电时，冶炼炉中的金属形成涡流产生大量热量使金属熔化 D．图丙中，两个相同的小磁体由静止穿过等长的铝管和塑料管，在塑料管中运动时间长 3．如图所示，用一根长为、质量不计的细杆与一个上弧长为，下弧长为的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为下弧长为的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且远小于。先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．金属线框从右侧进入磁场时感应电流的方向为： B．金属线框从左侧进入磁场时感应电流的方向为： C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D．金属线框最终将在磁场内往返运动 4．如图，将铝管竖直放在水平桌面上，将一块磁铁从其上端由静止释放穿过铝管，在磁铁下落过程中，磁铁不与铝管相碰，忽略空气阻力。下列说法正确的是（     ） A．在磁铁下落过程中，磁铁做自由落体运动 B．在磁铁下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力 C．在磁铁下落过程中，磁铁和铝管构成的系统机械能守恒 D．若更换质量相同、磁性更强的磁铁，磁铁下落时间将变短 5．某同学制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上放置一盛有冷水的铁质水杯，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．换用陶瓷水杯，不影响简易电磁炉加热效果 B．若在输入端接恒定电流，简易电磁炉仍能正常工作 C．简易电磁炉工作时，在水杯底部有涡流产生 D．此简易电磁炉是依靠线圈通电后发热，热量通过水杯传递给水，从而实现加热 6．如图所示，P和Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻小于灯泡的电阻。假定两灯泡在以下操作中均不会被烧坏，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合瞬间，Q灯比P灯先亮 B．开关S闭合一段时间后，两灯一样亮 C．开关S断开后，Q灯闪亮后逐渐熄灭 D．开关S断开后，P灯闪亮后逐渐熄灭 7．如图所示的电路中，、是两个相同的灯泡，、是自感系数很大、直流电阻为零的线圈，刚开始开关、均断开，则下列判断正确的是（     ） A．只闭合瞬间，、均立刻亮 B．闭合稳定后，再闭合瞬间，立刻熄灭 C．闭合稳定后，再闭合，逐渐熄灭，逐渐变亮 D．闭合、稳定后，断开瞬间，闪亮一下后熄灭，逐渐熄灭 8．关于日光灯的工作原理下列说法正确的是（　　） A．启动器触片接通时，产生瞬时高压 B．日光灯正常工作时，镇流器降压限流以保证日光灯正常工作 C．日光灯正常工作后取下启动器，日光灯不能正常工作 D．镇流器作用是将交流电变为直流电 二、多选题 9．关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．甲图中，电磁炉上可以使用陶瓷锅 B．乙图中，真空冶炼炉接直流电源，可以正常工作 C．丙图中，电流表在运输时，用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，原理是电磁阻尼 D．丁图中，无线充电面板内的发射线圈应接交流电源 10．下列四个选项中利用涡流原理的是（　　） 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 11．图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮。而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（     ） A．图甲中，灯与的电阻值相同 B．图甲中，闭合，电路稳定后，灯中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R与的电阻值相同 D．图乙中，断开瞬间，中电流与变阻器R中电流相等 12．如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，线圈的电阻不计，自感系数足够大，灯泡的额定电压为，额定功率为，灯泡的额定电压为，额定功率为。闭合开关，调节滑动变阻器，使两灯泡亮度相同。在时刻断开开关，此后通过灯泡的电流，、两点间的电势差，随时间的变化规律正确的是（    ） A． B． C． D． 三、填空题 13．如图所示，A、B两灯规格相同，L是一自感系数很大的线圈，直流电阻和R相等，通电稳定后，断开开关，A灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭，B灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭。 14．如图所示电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡。闭合开关S后，逐渐变亮的灯泡是___________（选填“灯泡A1”或“灯泡A2”），经过一小段时间后，发现灯泡A1和A2亮度相同。断开开关S，将滑动变阻器R2滑片向___________（选填“左”或“右”）移动，再次闭合开关S并经过一小段时间后，断开开关S，灯泡A2先闪亮一下再熄灭。 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