考点16 电磁阻尼和电磁驱动、涡流 重点考点解读讲义 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

高中物理人教版选择性必修二重点考点解读 考点16 电磁阻尼和电磁驱动、涡流 知识网络 考点解读 1.感应电流的机械效应——电磁阻尼和电磁驱动 电磁阻尼 电磁驱动 成因 导体在磁场中运动感应电流导体受到安培力 磁场运动引起磁通量变化感应电流导体受到安培力 效果 安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 安培力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 通过安培力做功，电能转化为机械能，从而对外做功 应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针快速停下来，便于读数 交流感应电动机 相同点 两者均属于感应电流的机械效应，都是电磁感应现象，且本质都是感应电流的磁场阻碍磁通量的变化（遵循楞次定律），均符合能量守恒定律 2. 涡流 (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。 能力素养提升 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. 针对性训练 1 （2026河北承德期中）如图所示，某实验装置由金属圆盘、条形永磁体组成，圆盘可绕中心竖直轴无摩擦自由转动，永磁体固定在圆盘竖直轴正下方，不计空气阻力。给圆盘一个初速度，圆盘会很快停下来，则下列说法正确的是（        ） A．圆盘转动时，圆盘内部会产生涡流 B．圆盘转动逐渐变慢最终停下，是电磁驱动作用的结果 C．若将圆盘换成绝缘塑料圆盘，圆盘仍会很快停下 D．电磁阻尼的本质是涡流在磁场中受安培力，阻碍相对运动 2 . （2026湖北质检）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，此装置比靠摩擦力刹车更稳定.如图为该新型装置的原理图（从后朝前看），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.关于该装置的下列说法正确的是（　　） A.刹车原理是电流的磁效应 B.过山车从进入停车区到停止的过程中，动能转化为电能，电能又转化为内能 C.过山车进入停车区的速度越大，刹车的阻力就越大 D.若将铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 3 （2025·重庆北碚区期末）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在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。下列说法正确的是（　　） A.制动过程中，导体不会产生热量 B.如果导体反向转动，此装置将起不到制动作用 C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 D.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 4. 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.检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图如图所示，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破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 5. 涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图10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。下列说法中正确的是(　　) 图10 A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件的磁通量的变化 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 6.涡流效应可以用来检测金属材料中是否有裂隙、气泡。下图为涡流检测的示意图，激励线圈通变化的电流，从而在金属导体中感应出涡流。若金属导体中有气泡，会影响涡流大小，从而被激励线圈检测到。已知图示时刻激励线圈俯视看为顺时针电流，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻激励线圈的电流在变小 B．图示时刻感应磁场方向向上 C．感应磁场与激励磁场的方向始终相反 D．激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会增大 7 (2024·福建厦门模拟)如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在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。下列说法正确的是(　　) A.制动过程中，导体不会产生热量 B.如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 D.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 8.（2020浙江高考）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I.在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框.当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　） A.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动 B.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动 C.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动 D.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动 9. 以下哪些现象属于电磁阻尼现象（　　） A.图甲中线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来 B.图乙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.图丙中U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来 D.图丁中转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动 10 金属探测器实物及其结构原理图如图所示.探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈（外环）可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均匀变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被探测金属物发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）.随着发射线圈产生的磁场方向和大小不断变化，它会与所遇到的金属物发生作用，导致金属物自身也产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声.若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法正确的是（　　） A.金属物产生的感应磁场的方向竖直向上 B.金属物中的涡流从上往下看沿顺时针方向 C.金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的 D.如果金属物某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流从上往下看沿逆时针方向 11 （2025·四川攀枝花模拟）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 12 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.以下关于实验的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 13 电磁感应式车速传感器的结构如图甲所示.当车轮转动时，轮轴上的铁质感应转子随其一起转动，转子上的轮齿不断靠近和远离电磁感应线圈，在线圈AB端输出如图乙所示周期性变化的感应电压，电控单元ECU根据该电压变化的周期测出车速.下列相关说法正确的是（　　） 图甲　　　　　　　图乙 A.车速越高，感应电压的周期越大 B.车速越高，感应电压的峰值越小 C.车轮转动时感应转子中不会产生涡流 D.凸齿靠近线圈的过程中，感应电流从B端流入ECU 14.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并焊接.则下列说法正确的是（　　） A.该焊机也能焊接塑料圆管的接缝 B.线圈的电阻越大，焊接效果越好 C.线圈的电源换成直流电源也能进行焊接 D.圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大 15. （2024南京重点高中期末联考）下列关于电磁感应现象的说法中，错误的是（ ） A. 如图甲所示，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动 B. 如图乙所示的真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属 C. 如图丙所示的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，这是为了减小发热量，提高变压器的效率 D. 如图丁所示的是毫安表的表头，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护毫安表指针，利用了电磁驱动的原理 16 如图甲为某种电驱动和电磁刹车的装置原理图，匝数为n=10匝，不计内阻的金属圆形线圈水平放置，圆半径为，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为，线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨电阻不计且足够长，间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd两根绝缘材料固定，相邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，与导轨垂直且接触良好。导体棒连同固定材料总质量m=4.48kg，每根导体棒的电阻为，该“小车”在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.24v（N），v为小车运行的速率。（已知：几个电池相同时，并联后的总电动势等于单个电池的电动势，而总内阻等于各个电池内阻的并联值） （1）在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0=0.6T，闭合开关S，求： ①闭合S瞬间bc棒所受安培力的大小； ②该“小车”能达到的最大速度； （2）当“小车”以第（1）问中的最大速度运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场立即改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，相邻磁场区域间的距离为2d，磁感应强度均为B1=3.0T，方向垂直轨道平面向下，且开关S刚断开时bc恰开始进入首个B1磁场区，求“小车”减速向前运动的距离x和减速过程中产生的总焦耳热Q。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修二重点考点解读 考点16 电磁阻尼和电磁驱动、涡流 知识网络 考点解读 1.感应电流的机械效应——电磁阻尼和电磁驱动 电磁阻尼 电磁驱动 成因 导体在磁场中运动感应电流导体受到安培力 磁场运动引起磁通量变化感应电流导体受到安培力 效果 安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 安培力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 通过安培力做功，电能转化为机械能，从而对外做功 应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针快速停下来，便于读数 交流感应电动机 相同点 两者均属于感应电流的机械效应，都是电磁感应现象，且本质都是感应电流的磁场阻碍磁通量的变化（遵循楞次定律），均符合能量守恒定律 2. 涡流 (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。 能力素养提升 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. 针对性训练 1 （2026河北承德期中）如图所示，某实验装置由金属圆盘、条形永磁体组成，圆盘可绕中心竖直轴无摩擦自由转动，永磁体固定在圆盘竖直轴正下方，不计空气阻力。给圆盘一个初速度，圆盘会很快停下来，则下列说法正确的是（        ） A．圆盘转动时，圆盘内部会产生涡流 B．圆盘转动逐渐变慢最终停下，是电磁驱动作用的结果 C．若将圆盘换成绝缘塑料圆盘，圆盘仍会很快停下 D．电磁阻尼的本质是涡流在磁场中受安培力，阻碍相对运动 答案 AD 解析 金属圆盘可等效为无数根从圆心到边缘的金属辐条，圆盘转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，因此会在闭合的导体圆盘内产生感应电动势，即圆盘转动时，圆盘内部会产生涡流，A正确； 圆盘转动逐渐变慢最终停下，是电磁阻尼作用的结果，B错误； 若将圆盘换成绝缘塑料圆盘，由于塑料是绝缘体，圆盘转动不会产生涡流，不会受到安培阻力，由于不计空气阻力和摩擦阻力，圆盘不会停下，C错误； 电磁阻尼的本质是涡流在磁场中受安培力，阻碍相对运动，D正确。 2 . （2026湖北质检）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，此装置比靠摩擦力刹车更稳定.如图为该新型装置的原理图（从后朝前看），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.关于该装置的下列说法正确的是（　BC　） A.刹车原理是电流的磁效应 B.过山车从进入停车区到停止的过程中，动能转化为电能，电能又转化为内能 C.过山车进入停车区的速度越大，刹车的阻力就越大 D.若将铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 答案 BC 解析　当过山车进入停车区时，会导致穿过铜片的磁通量发生变化，产生感应电流，形成感应磁场，与强力磁铁产生相互作用，利用了电磁感应原理，故A错误；刹车过程中过山车速度减小，动能转化为电能，电能又转化为内能，故B正确；过山车的速度越大，磁通量变化就越快，产生的感应电流就越大，感应磁场就越强，与强力磁铁的作用力就越大，故刹车的阻力就越大，C正确；将铜片换成有机玻璃片，有机玻璃片不导电，因此不能形成感应磁场，不能达到相同的刹车效果，D错误. 3 （2025·重庆北碚区期末）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在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。下列说法正确的是（　　） A.制动过程中，导体不会产生热量 B.如果导体反向转动，此装置将起不到制动作用 C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 D.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 答案 D 解析：　电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，故A错误；根据楞次定律可知，如果导体反向转动，导体还是受到阻碍运动的制动力，故B错误；线圈中电流越大，产生的磁场越强，则转盘转动产生的涡流越强，制动器对转盘的制动力越大，故C错误；线圈中电流一定时，导体运动的速度越大，转盘转动产生的涡流越强，制动力就越大，故D正确。 4. 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.检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图如图所示，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破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 答案 C 解析　管道壁中产生涡流，有一定的热功率，P激励＝P检测＋P热，激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，故A错误；增大激励线圈中交流电的频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变大，则电流变大，故B错误；增大激励线圈中交流电的频率，检测线圈消耗的功率和管道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故C正确；当检测仪从金属管道完好处进入破损处检测时，管道壁中产生的涡流变小，故D错误. 5. 涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图10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。下列说法中正确的是(　　) 图10 A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件的磁通量的变化 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 答案　ABC 解析　由楞次定律可知，涡流的磁场总是要阻碍穿过工件的磁通量的变化，A正确；涡流随着交流电而变化，所以涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率，B正确；由于电流在磁场中受安培力作用，故通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，C正确；涡流只能在导体中产生，故待测工件不能是塑料或橡胶制品，D错误。 6.涡流效应可以用来检测金属材料中是否有裂隙、气泡。下图为涡流检测的示意图，激励线圈通变化的电流，从而在金属导体中感应出涡流。若金属导体中有气泡，会影响涡流大小，从而被激励线圈检测到。已知图示时刻激励线圈俯视看为顺时针电流，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻激励线圈的电流在变小 B．图示时刻感应磁场方向向上 C．感应磁场与激励磁场的方向始终相反 D．激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会增大 答案 B 解析 根据安培定则，激励线圈中的电流产生的磁场在金属导体位置的磁场方向竖直向下，而金属导体中感应出的涡流产生的磁场方向竖直向上，即图示时刻感应磁场方向向上。两磁场方向相反，根据楞次定律可知，图示时刻激励线圈的电流在变大，A错误B正确；若激励线圈中电流变小，激励线圈中电流产生的磁场在金属导体处减弱，根据楞次定律，此时涡流产生的磁场与激励磁场的方向相同，C错误；由于导体内有气泡的区域电阻大一些，所以激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会减小，D错误； 7 (2024·福建厦门模拟)如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在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。下列说法正确的是(　　) A.制动过程中，导体不会产生热量 B.如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 D.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 答案　D 解析　电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过导体时会产生热量，A错误；如果导体反向转动，此时产生的涡流方向也相反，电流和运动方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，B错误；线圈中电流越大，产生的磁场越强，转盘转动产生的涡流越强，则制动装置对转盘的制动力越大，C错误；线圈电流一定时，导体运动的速度越大，转盘转动产生的涡流越强，制动力就越大，D正确。 8.（2020浙江高考）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I.在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框.当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　B　） A.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动 B.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动 C.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动 D.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动 答案 B 解析　由安培定则和磁场叠加原理可知线圈1、3所在处的合磁感应强度为零，穿过这两个线圈的磁通量为零，当电流在相同时间间隔内增加相同量时，磁通量仍为零，则没有感应电流产生，所以线圈1、3静止不动，C、D错误；线圈2中的合磁感应强度方向垂直于纸面向外，线圈4中的合磁感应强度方向垂直于纸面向里，当电流在相同时间间隔内增加相同量时，由楞次定律可知，两线圈应向磁通量减小的方向运动，即沿对角线向外运动，A错误，B正确. 9. 以下哪些现象属于电磁阻尼现象（　　） A.图甲中线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来 B.图乙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.图丙中U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来 D.图丁中转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动 答案 ABC 解析　线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来，是电磁阻尼现象；无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动，是电磁阻尼现象；U形磁铁能使高速转动的铝盘迅速停下来，铝盘受到的力是阻力，所以是电磁阻尼现象；转动把手时，U形磁铁转动，线框跟随转动，线框受到的力是动力，所以是电磁驱动现象.故选A、B、C. 10 金属探测器实物及其结构原理图如图所示.探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈（外环）可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均匀变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被探测金属物发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）.随着发射线圈产生的磁场方向和大小不断变化，它会与所遇到的金属物发生作用，导致金属物自身也产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声.若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法正确的是（　　） A.金属物产生的感应磁场的方向竖直向上 B.金属物中的涡流从上往下看沿顺时针方向 C.金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的 D.如果金属物某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流从上往下看沿逆时针方向 答案 AC 解析　若发射线圈产生向下且增强的磁场，则穿过金属物的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则知，金属物中的涡流产生的磁场方向竖直向上，涡流从上往下看沿逆时针方向，A正确，B错误；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈内磁通量发生变化，会产生微弱的感应电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的，C正确；如果金属物某时刻发出向上的磁场，则接收线圈中的感应电流从上往下看沿顺时针方向，D错误. 11 （2025·四川攀枝花模拟）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 答案 AB 解析：　当线圈接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中，产生涡流，使金属杯发热，水温升高，要缩短加热时间，需增大涡流，即增大感应电动势或减小电阻，增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大感应电动势，选项A、B符合题意；瓷杯不能产生涡流，取走铁芯会导致电磁铁磁性减弱，选项C、D不符合题意。 12 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.以下关于实验的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 答案 C 解析　如果将磁铁的磁极调换，重复实验时，仍会导致穿过铜块截面的磁通量变化，从而产生电磁感应现象，进而将观察到电磁阻尼现象，故A错误；用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验时，由A选项分析可知，将能观察到电磁阻尼现象，故B错误；在题图乙情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少，原因是在此过程中，铜块里出现涡流，从而产生内能，故C正确；在摆动过程中，根据楞次定律的“来拒去留”可知，铜块会受磁铁的作用力，故D错误. 13 电磁感应式车速传感器的结构如图甲所示.当车轮转动时，轮轴上的铁质感应转子随其一起转动，转子上的轮齿不断靠近和远离电磁感应线圈，在线圈AB端输出如图乙所示周期性变化的感应电压，电控单元ECU根据该电压变化的周期测出车速.下列相关说法正确的是（　D　） 图甲　　　　　　　图乙 A.车速越高，感应电压的周期越大 B.车速越高，感应电压的峰值越小 C.车轮转动时感应转子中不会产生涡流 D.凸齿靠近线圈的过程中，感应电流从B端流入ECU 答案 D 解析　车速越高，感应转子转速越大，转动的周期越小，所以感应电压的周期越小，故A错误；车速越高，磁通量的变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知感应电压的峰值越大，故B错误；车轮转动时感应转子中各部分的磁通量不断发生变化，会产生涡流，故C错误；感应转子被磁化后凸齿为S极，凸齿靠近线圈的过程中，线圈中向左的磁通量增加，由楞次定律可知线圈中产生向右的感应电流，即从B端流入ECU，故D正确. 14.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并焊接.则下列说法正确的是（　D　） A.该焊机也能焊接塑料圆管的接缝 B.线圈的电阻越大，焊接效果越好 C.线圈的电源换成直流电源也能进行焊接 D.圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较无接缝处大 答案 D 解析　塑料圆管不导电，塑料圆管中无电流，不能焊接，A错误；线圈的电阻越大，线圈消耗的功率越大，焊接效果越不好，B错误；将线圈的电源换成直流电源，线圈不能产生交变磁场，圆管中不产生电流，不能进行焊接，C错误；圆管的接缝处电阻较大，产生的电热较大，D正确. 15. （2024南京重点高中期末联考）下列关于电磁感应现象的说法中，错误的是（ ） A. 如图甲所示，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动 B. 如图乙所示的真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属 C. 如图丙所示的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，这是为了减小发热量，提高变压器的效率 D. 如图丁所示的是毫安表的表头，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护毫安表指针，利用了电磁驱动的原理 【答案】D 【解析】．图甲当蹄形磁体顺时针转动时，通过铝框的磁通量变化，铝框产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁通量变化，则铝框将顺时针转动，故A正确；高频交流电产生高频交变磁场，因电磁感应使金属产生涡流，由于电流的热效应，从而炼化金属，故B正确； 磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流也就越强．涡流能使导体发热．变压器的铁芯是相互绝缘的薄片叠加而成的，从而减小回路的横截面积来减小感应电动势，以降低涡流强度，从而减少能量损耗，提高变压器的效率，故C正确；运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护毫安表指针，这是电磁阻尼原理，故D错误。 16 如图甲为某种电驱动和电磁刹车的装置原理图，匝数为n=10匝，不计内阻的金属圆形线圈水平放置，圆半径为，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为，线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨电阻不计且足够长，间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd两根绝缘材料固定，相邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，与导轨垂直且接触良好。导体棒连同固定材料总质量m=4.48kg，每根导体棒的电阻为，该“小车”在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.24v（N），v为小车运行的速率。（已知：几个电池相同时，并联后的总电动势等于单个电池的电动势，而总内阻等于各个电池内阻的并联值） （1）在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0=0.6T，闭合开关S，求： ①闭合S瞬间bc棒所受安培力的大小； ②该“小车”能达到的最大速度； （2）当“小车”以第（1）问中的最大速度运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场立即改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，相邻磁场区域间的距离为2d，磁感应强度均为B1=3.0T，方向垂直轨道平面向下，且开关S刚断开时bc恰开始进入首个B1磁场区，求“小车”减速向前运动的距离x和减速过程中产生的总焦耳热Q。 【参考答案】（1）①；②；（2）； 【名师解析】 （1）①根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为 由于金属圆形线圈电阻不计，则路端电压为电动势，闭合S瞬间通过bc棒的电流为 bc棒所受安培力的大小为 ②导体棒切割磁场产生电动势为 当模拟小车速度达到最大速度时，模拟小车所受安培力与摩擦阻力平衡，则有 解得 （2）根据图乙中磁场分布可知在任意时刻只有一根导体棒处于磁场中，根据动量定理可得 又 ， 联立可得 解得 由 ， 所以始终有 则有 又 联立解得 1 学科网（北京）股份有限公司 $