2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
目录
一、教材习题精讲 1
要点点拨 1
要点一、涡流 1
要点二、电磁阻尼和电磁驱动 2
方法指导 2
指导一、对涡流的理解及应用 2
指导二、电磁阻尼与电磁驱动的理解 3
二、精准变式题 3
变式一 3
变式二 4
变式三 4
三、综合提升变式练 5
一、 单选题（8题） 5
二、 多选题（2题） 10
三、 非选择题（3题） 12
(
教材习题精讲
)
【教材习题一】教材P35页“思考与讨论”
【答案】见解析
【解析】当单匝线圈落入磁场时，由楞次定律可知电流方向沿逆时针方向，安培力向上阻碍其向下运动；当指针向右转动时，铝框中感应电流的方向是右边向里，左边向外，铝框受的安培力的方向是右边向上，左边向下，安培力对铝框的转动有阻碍作用，使用铝框做线圈的骨架能使偏转的指针尽快静止。
【要点点拨】
要点一、涡流
1．定义
由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流．
2．特点
若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多．
3．对涡流的理解
(1)本质：电磁感应现象．
(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路．
(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大．
4．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．
5．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．例如，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．
6．应用
(1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉．
(2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门．
7．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．
要点二、电磁阻尼和电磁驱动
1．电磁阻尼
(1)定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动的现象．
(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．
2．电磁驱动
(1)定义：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的现象．
(2)应用：交流感应电动机．
3．电磁驱动和电磁阻尼的形成原因
当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化．例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来．从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割．
【方法指导】
指导1：对涡流的理解及应用
1．涡流的特点
当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。
2．涡流中的能量转化
涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。如果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；如果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。
3．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，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。
指导2：电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力
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 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 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动
(
精准变式题
)
【变式1】“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等行业的产品封口环节中，其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，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列说法中正确的是（ ）
A．该封口机可用干电池等直流电源作为工作电源
B．封口材料不可用普通塑料薄膜来代替铝箔
C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的周期来解决
D．指针式电流也是由于在电流表内部线圈中产生了涡流而使指针发生偏转
【答案】B
【解析】
A．导体放入变化的磁场才能产生涡流现象，而干电池通电后，导线周围产生恒定的磁场，不能产生涡流，A错误；
B．普通塑料薄膜不是导体，不能产生涡流现象，B正确；
C．封口过程中温度过高，可适当增加所通电流的周期，使磁场变化减慢来解决，C错误；
D．指针式电流也是由于在电流表内部线圈中的电流在磁场中受力而使指针发生偏转，D错误。
故选B。
【变式2】以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（ ）
A．甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象
B．乙图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙图是无轨电车电车在行驶过程中由于车身颠簸电弓和电网之间容易闪现电火花，这是由于车弓脱离电网产生自感电动势使空气电离
D．丁图是电吉他中电拾音器的基本结构金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作
【答案】B
【解析】
A．甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象，故A不符题意；
B．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，是炉内的金属产生涡流，在电的热效应下，产生热量，熔化金属（自己烧自己），故B符合题意；
C．丙图是无轨电车电车在行驶过程中由于车身颠簸电弓和电网之间容易闪现电火花，这是由于车弓脱离电网产生自感电动势使空气电离，故C不符题意；
D．丁图是电吉他中电拾音器的基本结构金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故D不符题意；
故选B。
【变式3】关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
【答案】A
【解析】
A．电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音利用了电流的磁效应，故A错误；
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流，故B正确；
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理，故C正确；
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
(
综合提升变式练
)
一、单选题
1．（2022·湖北武汉市常青第一中学高二期末）在生产和生活中，有时候需要利用涡流效应，有时候需要避免涡流效应，下列关于涡流应用的说法中不正确的是（ ）
A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
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
【答案】B
【解析】
A．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，选项A正确，不符合题意；
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，选项B错误，符合题意；
C．根据楞次定律，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，选项C正确，不符合题意；
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流，选项D正确，不符合题意。
故选B。
2．（2022·江苏海门高二期末）2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流。下列说法正确的是（ ）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
B．阻尼器最终将机械能转化成为内能
C．导体板电阻率越大，阻尼越明显
D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关
【答案】B
【解析】
A．阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使之磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，属于电磁感应现象，A错误；
B．通过阻碍质量块和永磁体的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转为焦耳热，B正确；
C．导体板电阻率越大，导体的电阻越大，电流越小，阻尼越不明显，C错误；
D．质量块通过导体上方的速度越快，磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，D错误。
故选B。
3．（2022·江苏泰州高二期末）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
【答案】B
【解析】
电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．（2022·山东菏泽高二期末）电磁感应现象揭示了电与磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了很多电器设备，下列电器设备中利用电磁感应原理工作的是（ ）
A．微波炉 B．电磁炉 C．充电宝 D．白炽灯
【答案】B
【解析】
A．微波炉的工作原理是微波与水分子共振加热，A错误
B．电磁炉是利用电磁感应原理使金属锅产生涡流，涡流的热效应从而加热事物，B正确；
C．充电宝是可充电的电源，一般用锂离子电池，C错误；
D．白炽灯工作原理是电流的热效应，D错误。
故选B。
5．（2022·广东高州二模）如图所示，上下开口、内壁光滑的金属管和塑料管竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则关于小磁块，下列说法正确是（ ）
A．小磁块下落时间长的管是塑料管
B．在两个下落过程中的机械能都守恒
C．小磁块在下落时间短的管中做自由落体运动
D．小磁块落至底部时速度大小相等
【答案】C
【解析】
AC．当小磁块在光滑的金属管中下落时，由于穿过金属管的磁通量变化，导致金属管产生感应电流，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，所以在金属管中小磁块受到安培阻力，则在金属中的下落时间比在塑料管中的长，故A错误，C正确；
B．在塑料管中下落时机械能守恒；在金属管中下落时机械能减小，选项B错误；
D．在塑料管中下落时加速度较大，则小磁块落至底部时速度较大，选项D错误。
故选C。
6．（2022·北京人大附中高二期末）如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（ ）
A．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
B．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部
C．电磁炉面板采用金属材料，通过面板涡流发热传导到锅里，再加热锅内食品
D．电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铜锅中不能形成涡流
【答案】B
【解析】
A. 电磁炉不可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，因为陶瓷锅不能产生涡流，A错误；
BC. 为了让面板不发热，电磁炉面板采用陶瓷材料；铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食品，B正确C错误；
D. 电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铁磁性材料的磁化性质加强了涡流的效果，铜锅能产生但是效果不明显，D错误。
故选B。
7．（2022·浙江舟山高二期末）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，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面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电场力
【答案】B
【解析】
A．电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场力沿逆时针方向，所以感生电场的方向沿顺时针方向，A错误；
B．当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，若电流增大，根据楞次定律，可知涡旋电场的方向为顺时针方向，电子将沿逆时针方向做加速运动，B正确；
C．由于感生电场使电子加速，即电子在轨道中加速的驱动力是电场力，C错误；
D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，D错误。
8．（2022·四川雅安高二期末）如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、接入电路的电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为mg（h－μd）
【答案】D
【解析】
A．金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得
mgh＝mv2
可知金属棒到达平直部分时的速度
金属棒到达平直部分后做减速运动，刚到达平直部分时的速度最大，最大感应电动势
E＝BLv
最大感应电流
I＝＝
故A错误；
B．通过金属棒的电荷量
故B错误；
C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得
mgh－W安－μmgd＝0－0
克服安培力做的功
W安＝mgh－μmgd
故C错误；
D．克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热，因为定值电阻的阻值与金属棒接入电路的阻值相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热
Q′＝Q＝W安＝mg（h－μd）
故D正确。
故选D。
二、多选题
9．（2022·湖北荆州中学高三开学考试）如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示。旁边还固定一块形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过。关于家用单相电能表，下列说法正确的是（ ）
A．用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大
B．用户功率越大，电流线圈在铝盘中产生的涡流越大
C．永久磁铁在铝盘中产生的安培力推动铝盘转动
D．当停止用电时，永久磁铁可以使铝盘尽快停止转动，避免由于惯性继续转动而带来计量误差
【答案】BD
【解析】
AB．电流线圈串联在电路中，用户功率越大则电流越大，产生的磁强越强，则涡流越大，而电压线圈并联在电路中其电流与用户功率无关，电流大小不变，因此因其的涡流不变，，A错误，B正确；
C．由题意可知，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，C错误；
D．当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，线圈转动切割切割永久磁铁产生电磁阻尼效果，避免由于惯性继续转动而带来计量误差，D正确。
故选BD。
10．（2022·北京101中学高二期末）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产生感应电动势
B．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势
C．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
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
【答案】ABD
【解析】
AB．未接导线时或者接上导线后，表针晃动过程中表内线圈都切割磁感线，都会产生感应电动势，选项AB正确；
C．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈没有感应电流，从而不受安培力的作用，选项C错误；
D．接上导线后，根据楞次定律，表内线圈受到安培力产生阻尼作用，而使得表针晃动减弱，选项D正确。
故选ABD。
三、非选题
11.（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，
①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；
②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转；
③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转；
④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。
（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁心发热损失。
（3）如图2所示的交变电流的有效值I=___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线）
【答案】 向右 不发生 向右 向左 涡流 减少涡流
【解析】
（1）①[1]将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。
②[2]螺线管A放在B中不动，穿过B的磁通量不变，不产生感应电流，电流表不发生偏转。
③[3]螺线管A放在B中不动，穿过B磁场方向向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过B的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。
④[4]螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场方向向上，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表的负接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。
（2）[5]金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为涡流。
[6]变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了增大电阻，减小涡流。
（3）[7]交变电流的有效值为I，则有
解得
12.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。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生变化的磁场，变化的磁场在环形真空室内感生出同心环状的感生电场，电子在感生电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下做圆周运动。已知电子的质量为、电荷量为，做圆周运动的轨道半径为。某段时间内，电磁体线圈产生的磁场方向向上，磁场分布如图甲所示，穿过电子圆形轨道平面的磁通量随时间变化的关系为（，且为已知量）。电子加速过程中忽略相对论效应。
（1）若在电子轨道上放置一等大的金属细圆环，求金属圆环的感生电动势；
（2）求电子运动轨道处感生电场的场强大小；
（3）求电子轨道处磁感应强度随时间的变化率。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
(1) 金属圆环的感生电动势
(2) 电子运动轨道处感生电场的场强大小
(3) 电子轨道处磁感应强度随时间的变化率
13.如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1 ，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量
【答案】（1），方向从b到a；（2），
【解析】
（1）由法拉第电磁感应定律知0至t1时间内的电动势为
由闭合电路欧姆定律知通过R1的电流为
由楞次定律可判断通过R1的电流方向为，从b到a；
（2）通过R1的电荷量为
电阻R1上产生的热量为2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
目录
一、教材习题精讲 1
要点点拨 1
要点一、涡流 1
要点二、电磁阻尼和电磁驱动 2
方法指导 2
指导一、对涡流的理解及应用 2
指导二、电磁阻尼与电磁驱动的理解 3
二、精准变式题 3
变式一 3
变式二 4
变式三 4
三、综合提升变式练 5
一、 单选题（8题） 5
二、 多选题（2题） 10
三、 非选择题（3题） 12
(
教材习题精讲
)
【教材习题一】教材P35页“思考与讨论”
【答案】见解析
【解析】当单匝线圈落入磁场时，由楞次定律可知电流方向沿逆时针方向，安培力向上阻碍其向下运动；当指针向右转动时，铝框中感应电流的方向是右边向里，左边向外，铝框受的安培力的方向是右边向上，左边向下，安培力对铝框的转动有阻碍作用，使用铝框做线圈的骨架能使偏转的指针尽快静止。
【要点点拨】
要点一、涡流
1．定义
由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流．
2．特点
若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多．
3．对涡流的理解
(1)本质：电磁感应现象．
(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路．
(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大．
4．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．
5．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．例如，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．
6．应用
(1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉．
(2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门．
7．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．
要点二、电磁阻尼和电磁驱动
1．电磁阻尼
(1)定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动的现象．
(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．
2．电磁驱动
(1)定义：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的现象．
(2)应用：交流感应电动机．
3．电磁驱动和电磁阻尼的形成原因
当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化．例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来．从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割．
【方法指导】
指导1：对涡流的理解及应用
1．涡流的特点
当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。
2．涡流中的能量转化
涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。如果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；如果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。
3．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，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。
指导2：电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力
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 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 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动
(
精准变式题
)
【变式1】“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等行业的产品封口环节中，其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，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列说法中正确的是（ ）
A．该封口机可用干电池等直流电源作为工作电源
B．封口材料不可用普通塑料薄膜来代替铝箔
C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的周期来解决
D．指针式电流也是由于在电流表内部线圈中产生了涡流而使指针发生偏转
【变式2】以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（ ）
A．甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象
B．乙图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
C．丙图是无轨电车电车在行驶过程中由于车身颠簸电弓和电网之间容易闪现电火花，这是由于车弓脱离电网产生自感电动势使空气电离
D．丁图是电吉他中电拾音器的基本结构金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作
【变式3】关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
(
综合提升变式练
)
一、单选题
1．（2022·湖北武汉市常青第一中学高二期末）在生产和生活中，有时候需要利用涡流效应，有时候需要避免涡流效应，下列关于涡流应用的说法中不正确的是（ ）
A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
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
2．（2022·江苏海门高二期末）2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流。下列说法正确的是（ ）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
B．阻尼器最终将机械能转化成为内能
C．导体板电阻率越大，阻尼越明显
D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关
3．（2022·江苏泰州高二期末）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
4．（2022·山东菏泽高二期末）电磁感应现象揭示了电与磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了很多电器设备，下列电器设备中利用电磁感应原理工作的是（ ）
A．微波炉 B．电磁炉 C．充电宝 D．白炽灯
5．（2022·广东高州二模）如图所示，上下开口、内壁光滑的金属管和塑料管竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则关于小磁块，下列说法正确是（ ）
A．小磁块下落时间长的管是塑料管
B．在两个下落过程中的机械能都守恒
C．小磁块在下落时间短的管中做自由落体运动
D．小磁块落至底部时速度大小相等
6．（2022·北京人大附中高二期末）如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（ ）
A．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
B．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部
C．电磁炉面板采用金属材料，通过面板涡流发热传导到锅里，再加热锅内食品
D．电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铜锅中不能形成涡流
7．（2022·浙江舟山高二期末）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，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面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电场力
8．（2022·四川雅安高二期末）如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、接入电路的电阻也为R
的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为mg（h－μd）
二、多选题
9．（2022·湖北荆州中学高三开学考试）如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示。旁边还固定一块形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过。关于家用单相电能表，下列说法正确的是（ ）
A．用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大
B．用户功率越大，电流线圈在铝盘中产生的涡流越大
C．永久磁铁在铝盘中产生的安培力推动铝盘转动
D．当停止用电时，永久磁铁可以使铝盘尽快停止转动，避免由于惯性继续转动而带来计量误差
10．（2022·北京101中学高二期末）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产生感应电动势
B．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势
C．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
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
三、非选题
11.（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，
①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；
②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转；
③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转；
④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。
（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁心发热损失。
（3）如图2所示的交变电流的有效值I
=___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线）
12.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。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生变化的磁场，变化的磁场在环形真空室内感生出同心环状的感生电场，电子在感生电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下做圆周运动。已知电子的质量为、电荷量为，做圆周运动的轨道半径为。某段时间内，电磁体线圈产生的磁场方向向上，磁场分布如图甲所示，穿过电子圆形轨道平面的磁通量随时间变化的关系为（，且为已知量）。电子加速过程中忽略相对论效应。
（1）若在电子轨道上放置一等大的金属细圆环，求金属圆环的感生电动势；
（2）求电子运动轨道处感生电场的场强大小；
（3）求电子轨道处磁感应强度随时间的变化率。
13.如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1 ，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量
