第二章 3. 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【新课程能力培养】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

第二章电磁感应。 AB/T 线圈，其磁通量由匝，均匀增加到Φ2。下列 说法正确的是() 2 乙 变式训练2题图 A.变化磁场的方向垂直于纸面向里 B.若仅将b环置于变化的磁场中，则M、N 两端的电势差U=-0.2V C.分别将a环和b环置于变化的磁场中，相 同时间内，通过导线的电荷量之比为1：1 受电线圈里 D.分别将a环和b环置于变化的磁场中，相 接交流电 bo 理碧 送电线图 同时间内，产生的焦耳热之比为1：1 情境拓展 Z A.若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍 (多选)智能手表通常采用无线充电的 能为智能手表充电 方式充电。如图甲为智能手表及无线充电基 B.受电线圈中感应电流方向由d到c 座，图乙为充电原理示意图，充电基座接交 C.无线充电的原理是利用充电基座内的线 流电源，基座内的送电线圈产生交变磁场， 圈发射电磁波传输能量 从而使智能手表内的受电线圈产生电流。现 将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为 D.c、d之间的电势差大小为U=n亚，-更 t2-t1 n,若在t到时间内，磁场向上穿过受电 3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动 的方向总是 导体的运动的现象。 知识梳理 3.电磁驱动：如果磁场相对导体运动，在导 体中会产生感应电流使导体受到安培力的 山知识点涡流与电磁阻尼 作用，由于安培力的作用从而使导体运动 1.涡流：当线圈中的电流发生变化时，在 起来。 它附近的任何导体中都会产生旋涡状的 交流电动机就是利用 的原理制成的。 2.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应 电流会使导体受到安培力的作用，安培力 学 27 高中物理选择性必修第二册（人教版） 的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一 要点突破 直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状 要点 态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下 电磁阻尼和电磁驱动的异同” 列说法正确的是( 比较 项目 电磁阻尼 电磁驱动 由于导体在磁场中由于磁场运动引起 玻璃板 成 运动而产生感应电磁通量的变化而产 因 流，从而使导体受生感应电流，从而 铜圆盘 到安培力 使导体受到安培力 变式训练题图 安培力的方向与导 导体受安培力的方 效 体运动方向相反， 向与导体运动方向 A.小磁针不动 果 相同，推动导体 阻碍物体运动 B.小磁针逆时针方向转动 点 运动 由于电磁感应，磁 C.小磁针顺时针方向转动 能 导体克服安培力做场能转化为电能， D.由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没 量 功，其他形式能转通过安培力做功， 转 化为电能，最终转电能转化为导体的 有感应电流 化 化为内能 机械能，而对外 做功 情境拓展 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定 相同点 律，都是安培力阻碍引起感应电流的导 如图所示为某种售货机硬币识别系统简 体与磁场间的相对运动 图。虚线框内存在磁场，从入口A进人的硬 例 如图，一个铝框放在蹄 币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器 形磁铁的两磁极之间，可以 测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡 绕支点自由转动。先使铝框 板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装 和磁铁静止，然后转动磁铁， 置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道 若忽略空气和一切摩擦阻力， 拒绝接收。下列说法错误的是() 则() 例题图 A.铝框与磁铁的转动方向总相同 挡板E B.铝框与磁铁的转动方向总相反 C.当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速 挡板 拒绝通道 转动 D.若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动 A.磁场能使硬币的速度增大得更慢 B.如果没有磁场，则测速器示数会更小一些 变式训练 C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的 水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂 阻力 的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置：D.由于磁场的作用，硬币的机械能减小 28高中物理选择性必修第二册（人教版） 第二章 电磁感应 感应电流产生，B、D正确。 "1.楞次定律 "2.法拉第电磁感应定律 知识梳理 知识点1 知识梳理 3.阻碍 阻碍4.阻碍 知识点1 知识点2 1.(1)感应电动势(2)磁通量 (3)方向 1.拇指四指 2.(1)变化率 a)”地 △t 要点突破 要点突破 例1BC【解析】当滑片P向上滑动时电阻增大， 例1AB【解析】由法拉第电磁感应定律得感应电 由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流减小，b线 圈产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小，故A 动势为E=N4中=NAS=200x5-Lx0.01V=8V,故A △t △t 1 错误；根据微元法将线圈a无限分割，又根据左手定则· 正确；由楞次定律可知，感应电流方向是逆时针方向， 不难判断出线圈a应有扩张的趋势，或直接根据楞次定 所以A点电势高，B点电势低，感应电流的方向为A流 律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应 向B,故B正确，C、D错误。 电流的原因”，因为滑片P向上滑动导致穿过线圈a的 变式训练1AB 磁通量减小，故只有线圈面积增大时才能阻碍磁通量的 例2A【解析】设开始时穿过导线环向里的磁通 减小，故线圈α应有扩张的趋势，故B正确：根据b中 量为正值，即重=Bπ，则向外的磁通量为负值，即中 的电流方向和安培定则可知b产生的磁场方向向下穿过 -Bm(b2-2),则总的磁通量为=Bmb2-2a,末态时总 线圈a,根据楞次定律，α中的感应电流的磁场要阻碍 的磁通量为中'-0，平均感应电动势为E=△① ,则通过 原来磁场的减小，故a的感应电流的磁场方向也向下， △t 根据安培定则可知线圈α中感应电流方向俯视应为顺时 导线环横截面的电荷量为q= E △Φ TBIb2-2d1 针，故C正确；开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a R R R 的重力，当滑片向上滑动时，可以用“等效法”，即将 变式训练2AB 线圈α和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁互 情境拓展 相吸引，故线圈a对水平桌面的压力将减小，故D错误。 AD【解析】无线充电的原理是基座内的线圈电流 变式训练1D 变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量 例2BCD【解析】A图中导体ab顺时针转动，运 发生改变，线圈产生感应电流，原理是互感，因此用塑 用右手定则时，让磁感线穿过掌心，拇指指向导体山运 料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电，故 动方向，则导体b上的感应电流方向为b,A错误； A正确，C错误；在t1到t2时间内，穿过受电线圈的磁 B图中导体b向纸外运动，运用右手定则时，让磁感线 通量向上增加，根据楞次定律可知，受电线圈中感应电 流方向由c到d,故B错误：在t,到2时间内，磁场向 从掌心进人，拇指指向纸外，则知导体b上的感应电流 上穿过受电线圈，其磁通量由Φ，均匀增加到少2，根据 方向为b→a,B正确：C图中穿过回路的磁通量减小， 法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差大小为U= 由楞次定律知，回路中感应电流方向为b→→℃b,则 导体b上的感应电流方向为b→a,C正确；D图中导体 n,D正确。 △t h-tr ab沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应 电流方向为ba,D正确。 m3.涡流、 电磁阻尼和电磁驱动 变式训练2B 知识梳理 情境拓展 知识点 BD【解析】当列车经过线圈的过程中，线圈的磁 1.感应电流2.阻碍注意3.电磁驱动 通量先增大后减小，根据电磁感应定律可知线圈中会有 32 参考答案与解析 要点突破 电流会阻碍硬币的相对运动，对硬币做负功，使硬币的 例A【解析】由楞次定律可知，铝框的转动将阻 机械能减小，故D正确。 碍其磁通量的变化，故两者转动方向相同，A正确，B 错误；磁铁停止转动后，铝框的转动将产生感应电流， >m4.互感和自感 从而铝框会受到安培力的作用，阻碍铝框的转动，故铝 知识梳理 框会慢慢停下来，C错误；两者静止时转动铝框，铝框 知识点1 将产生感应电流，而通电导体将产生磁场，可使磁铁转 1.自感2.(2)相反相同 动，D错误。 要点突破 变式训练B 例AC【解析】刚闭合S的瞬间，由于L的自感 情境拓展 作用，L瞬间相当于断路，所以电流通过D1、D2的大小 B【解析】根据题意可知，硬币进人磁场和离开磁 、 相等，灯泡D、D2的亮度相同，A正确，B错误；闭合 场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电 S待电路达到稳定后，L相当于短路，D被短路熄灭， 流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场 通过D2的电流比原来大，C正确，D错误。 的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重 变式训练D 力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于 情境拓展 硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进人磁场，若磁场 C【解析】变化的磁场才能使金属中产生涡流，涡 阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动， 流产生的磁场影响探测器，进而使其报警，由此可知探 但速度增加变慢。综上所述，磁场能使硬币的速度增大 测器回路内的电流为变化的电流，A错误，C正确；塑 得更慢，如果没有磁场，则测速器示数会更大一些，故 料板内无大量可自由移动的电子，不会产生感应电流， A、C正确，B错误；硬币进人磁场和离开磁场时，穿 B错误；残破的古铜币内会产生涡流，探测器会报警， 过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应 D错误。 第三章 交变电流 "1.交变电流 N△Φ△y=NBl=O.1C (R+r)△t R+r 知识梳理 变式训练1(1)628V,6.28A(2)e=628sim(10mt)V (3)5.44V 知识点1 1.周期性交流2.方向 例2AD【解析】对于线圈在匀强磁场转动的模 型，要能够把图线和实物联系在一起，弄清转动过程中 知识点2 两个特殊位置和特征：通过中性面时磁通量最大，但磁 2.垂直于磁感线感应电流感应电流 通量变化率为0，产生的感应电动势也为0：通过与中 3.(1)E sin wt U sin wt I sin wt 性面垂直的位置时磁通量为0，但磁通量变化率最大， 知识点3 产生的感应电动势也最大，结合图像可以判断A、D正确。 1.垂直2.(1)切割(2)最大003.中性面 变式训练2A 中性面4.平行0最大最大 情境拓展 要点突破 D【解析】高空风车发电的工作原理是电磁感应， 例1 (1)adcba (2)e=314cos(100mt)V A错误；风力越大，风车转动得越快，线圈b的发电 (3)0.1C【解析】(1)根据右手定则，线圈中感应电 流的方向为adcba。(2)感应电动势的瞬时值表达式为e= 频率越大，B错误；由图可知，该时刻线圈平面与磁场 平行，线圈磁通量为零，感应电动势最大，C错误：根 NBll2 cos w=314cos(100mt)V。(3)从t=0起转过90° 据题意，由右手定则可知，该时刻线圈中的电流由→ 的过程中流过电阻R的电荷量为q=14如=E4 (R+r) b,则线圈b端电势高于a端电势，D正确。 33