(共65张PPT)
3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第二章 电磁感应
整体感知·自我新知初探
[学习任务] 任务1．知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感生电动势的方向并计算其大小。
任务2．了解涡流的产生过程、应用和危害。
任务3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用。
任务4．了解电磁阻尼和电磁驱动及应用。
[问题初探] 问题1．感生电场是如何产生的？
问题2．涡流是感应电流吗？
问题3．电磁阻尼和电磁驱动中力是什么力？
[自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材] 在电磁炉的炉盘下有一个线圈，电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？
知识点一 电磁感应现象中的感生电场
提示：铁锅中产生了感应电流使铁锅发热。
1．感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种____。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作________。
2．感应电动势
如果此刻空间存在____导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生________，也就是说导体中产生了__________。
电场
感生电场
闭合
感应电流
感应电动势
3．感生电动势
如果感应电动势是由________产生的，它也叫作感生电动势。
提醒：(1)感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用。
(2)感生电场的方向根据楞次定律与安培定则判断。
感生电场
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在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流。
问题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？
提示：感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同。感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，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。
问题2．上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？
提示：感生电场对自由电荷的作用。
【典例1】 (感生电场方向的判断)现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空盒组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下加速。如图所示(上图为
侧视图、下图为真空盒的俯视图)，若电子被
“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁
铁绕组通有图中所示的电流时( )
A．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速
B．若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速
C．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速
D．被加速时电子做圆周运动的周期不变
√
规律方法
1．定义：由于________，在导体中产生的像水中漩涡样的____电流。
2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往____，产生的热量____。
3．应用
(1)涡流热效应：如__________。
(2)涡流磁效应：如______、______。
知识点二 涡流
电磁感应
感应
很强
很多
真空冶炼炉
探雷器
安检门
4．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______。
(2)途径二：用相互绝缘的______叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
电阻率
硅钢片
在一铁块的外面绕有如图所示的线圈，当线圈通有如图所示的交变电流时。
问题1．铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？
提示：有；像水中的漩涡。
问题2．涡流的方向怎样判定？
提示：用楞次定律判定。
问题3．涡流在铁块内的分布是均匀的吗？
提示：不是均匀分布的，越靠近铁块表面层电流越强。
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。
【典例2】 (涡流的应用)(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
√
√
CD [由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确。]
1．电磁阻尼
(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到______，安培力总是____导体运动的现象。
(2)应用：磁电式仪表中利用________使指针迅速停止到某位置，便于读数。
2．电磁驱动
(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生________，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。
知识点三 电磁阻尼和电磁驱动
安培力
阻碍
电磁阻尼
感应电流
如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动。
问题1．若将磁铁拿走，轻转线圈，观察线圈的转动；若安装上磁铁，用同样的力转动线圈，你会观察到两次现象有什么不同，为什么？
提示：观察到没有磁铁时线圈转动的时间比有磁铁时转动的时间长很多；有磁铁时，线圈转动会产生感应电流，感应电流的安培力阻碍线圈的转动。
问题2．先让线圈静止，转动磁铁，观察线圈有什么现象发生，为什么？
提示：观察到线圈随着磁铁的转动会慢慢转动起来；线圈中产生感应电流，感应电流的安培力阻碍线圈相对磁铁的运动，即使线圈慢慢随磁铁转动起来。
对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 由磁场相对于条件运动形成
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
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 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
【典例3】 (涡流、电磁驱动、电磁阻尼)关于以下四幅插图，下列说法正确的是( )
A．图甲，摇动手柄使磁铁转动，铝框不动
B．图乙，真空冶炼炉可以接高电压的恒定电流
C．图丙，铜盘转动时，穿过铜盘的磁通量不变，
铜盘中没有感应电流
D．图丁，微安表在运输时把正、负接线柱用导
线连在一起，对电表起到了保护作用
√
D [根据电磁驱动原理，题图甲中，摇动手柄使磁铁转动，铝框会同向转动，故A错误；题图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，金属中产生涡流，金属中产生大量热量，从而冶炼金属，真空冶炼炉不可以接高电压的恒定电流，故B错误；当转动铜盘时，铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生的安培力将阻碍铜盘切割磁感线运动，则铜盘转动将变慢，故C错误；题图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，可以减小电表指针摆动角度，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼的原理，故D正确。故选D。]
规律总结 对电磁阻尼与电磁驱动的理解
(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律。
(2)在电磁阻尼、电磁驱动现象中，安培力的作用效果都是阻碍相对运动，应注意电磁驱动阻碍的结果中，导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度。
应用迁移·随堂评估自测
1．在一些常用的家用电器中。应用电磁感应现象的是( )
√
2
4
3
题号
1
A． 电暖风机 B． 电磁炉
C． 电饭煲 D． 电烤炉
B [电磁炉是利用交变电流产生变化的磁场，从而使金属锅产生涡流，应用了电磁感应现象；电暖风机、电饭煲和电烤炉都是利用了电流的热效应，没有应用电磁感应现象。故选B。]
2
4
3
题号
1
2．电磁炉是目前家庭常用的炊具，由线圈盘、陶瓷面板等部件组成，如图所示。下列说法正确的是( )
A．电磁炉是利用陶瓷面板发热来加热食物的
B．电磁炉可以用陶瓷材料的锅来加热食物
C．锅底越是靠近陶瓷面板，锅的加热效果就越好
D．电磁炉加热食物时线圈盘中通有恒定电流
2
3
题号
1
4
√
C [电磁炉是在线圈中通有交变电流，产生变化的磁场，在锅底产生涡流进行加热食物的，故不可以用陶瓷材料的锅，且锅底越是靠近陶瓷面板，产生的涡流就越强，锅的加热效果就越好。故选C。]
3．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，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警，关于安检门的说法正确的是( )
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
2
3
题号
4
1
√
C [安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而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，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若“门框”的线圈中通上恒定电流，而不是交变电流，则无法产生感应电流，安检门不能正常工作，故A、B错误，C正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误。故选C。]
2
3
题号
4
1
4．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质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的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )
A．整个过程匀速运动
B．进入磁场过程中做减速运动，穿出磁场过程中做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出磁场时的速度一定小于初速度
2
4
3
题号
1
√
D [小球在进出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有涡流产生，要受到阻力，小球在磁场中运动时，穿过小球的磁通量不变，小球匀速运动，故小球在整个过程中先减速运动，后匀速运动，再减速运动，故D正确。]
2
4
3
题号
1
回归本节知识，完成以下问题：
(1)利用涡流加热时为什么采用高频交流电？
提示：磁通量变化得越快，产生的感应电流越大，热量越多。
(2)从能量角度分析电磁阻尼的实质。
提示：机械能转化为电能导致机械能减小，表现为“阻碍”。
(3)交流电动机是利用什么原理工作的？
提示：电磁驱动。
题号
课时分层作业(七) 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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√
?题组一 电磁感应现象中的感生电场
1．在下列所示的四种磁场中，能产生恒定感生电场的是( )
14
A B C D
题号
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√
2．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( )
A．不变 B．增加
C．减少 D．以上情况都可能
14
B [当磁场增强时，将产生逆时针方向的感应电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，动能增大，故B正确。]
题号
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1
√
?题组二 涡流
3．(多选)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．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁
锅底部
B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品
C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率
14
√
题号
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1
AD [电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，因此电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，选项A正确，C错误；电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，选项B错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，选项D正确。]
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题号
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1
√
4．有关磁场和电磁感应在生活中的应用，说法正确的是( )
A．如图甲所示，地磁场如果是因为地
球自转形成的，则地壳应带正电
B．如图乙所示，磁电式仪表中线圈顺
时针转动过程中穿过铝框的磁通量减少
C．如图丙所示，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
D．如图丁所示，电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
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题号
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1
C [如题图甲所示，地磁场如果是因为地球自转形成的，根据安培定则可判断地壳应带负电，故A错误；如题图乙所示，磁电式仪表中线圈顺时针转动过程中穿过铝框的磁通量增加，故B错误；如题图丙所示，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，故C正确；如题图丁所示，电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的不能产生涡流，故D错误。故选C。]
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题号
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√
5．(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接。下列情况能使焊接处消耗的电功率增大的是( )
A．增大交变电流的电压，其他条件不变
B．增大交变电流的频率，其他条件不变
C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻
D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻
14
√
√
题号
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ABC [增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。]
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题号
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1
√
6．如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直。下列说法正确的是( )
A．金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁
场时板内产生感应电流
B．板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止
C．金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止
D．板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变
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题号
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1
C [当金属板进入或离开磁场区域时磁通量都发生变化，都会产生电流，故A、B错误；金属板在运动过程中在摆进或摆出磁场时有感应电流产生，根据楞次定律可知感应电流的产生会阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能，所以板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止，故C正确，D错误。故选C。]
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题号
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√
?题组三 电磁阻尼与电磁驱动
7．2023年3月22日02时至20时，北京市阵风7级左右，山区阵风高达9级，并伴有沙尘暴，给人们的出行带来困难。北京某大厦(中国尊)上的电磁阻尼器出现了摆动，及时对大厦进行减震，示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A．风速越大，导体板中磁通量变化率越小
B．风速越大，导体板内产生的感应电动势越小
C．风速越大，导体板内电涡流越小
D．导体板内电涡流对永磁铁的电磁阻力是该大厦(中国尊)减震的原因
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题号
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1
D [风速越大，永磁铁与可摆动质量块摆动越厉害，导体板中磁通量变化率越大，由电磁感应定律可知，导体板中产生的感应电动势越大，产生的电涡流也越大，A、B、C错误；导体板内的电涡流与永磁铁间的电磁阻力是该大厦(中国尊)减震的原因，D正确。]
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题号
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1
√
8．磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图(从车后朝前看)如图所示，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从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断错误的是( )
A．过山车进入停车区时其动能转化成电能
B．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同
的刹车效果
C．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流
D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速
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题号
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1
B [过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，铜片切割磁感线产生感应电流，故C正确，不符合题意；根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，使过山车减速，故D正确，不符合题意；根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，安培力做负功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故A正确，不符合题意；有机玻璃片不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，达不到同样的刹车效果，故B错误，符合题意。故选B。]
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题号
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√
9．如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振幅不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，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
14
题号
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1
A [S断开时，磁铁振动使穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时，线圈中有感应电流，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，选项A正确。]
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题号
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1
√
10．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。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．圆盘上产生了感应电动势
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
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
14
√
AB [把圆盘切割成无数根沿半径方向的导体棒，圆盘转动时，每一根导体棒都在切割磁感线，但每一根导体棒所处的磁场强弱不同，每根导体棒产生的感应电动势不同，故会在圆盘内形成以导体棒为电源的涡流。涡流产生的磁场对小磁针有带动作用，小磁针跟着圆盘的转动而同向转动，选项A、B正确；对于圆盘整体，转动过程中穿过整个盘面的磁通量不变，选项C错误；圆盘呈电中性，无磁场时圆盘的转动不能形成电动势，选项D错误。]
题号
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1
√
11．涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，
三者常常有紧密联系。下列说法正确的是( )
A．图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个
铝板，磁体会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象
B．图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁体总有排斥作用
C．图乙中，竖直放置的蹄形磁体转动后，同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同时转动，这属于电磁阻尼现象
D．图乙中，蹄形磁体匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁体的转速
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A [题图甲中，磁体振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，可知涡流对磁体运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；题图乙中，蹄形磁体转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同向转动，这是电磁驱动，闭合线圈的转速一定小于蹄形磁体的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故C、D错误。]
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题号
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√
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14
12．(多选)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( )
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
√
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
14
14
BD [若是匀强磁场，环中磁通量不变，无感应电流产生，环的机械能守恒，A错误，B正确；若为非匀强磁场，则环中磁通量变化，产生感应电流，机械能减少，C错误，D正确。]
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
13．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌。如图所示，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。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左右振动的衰减最有效的方案是( )
√
14
A B C D
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
A [施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量发生变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，使其受到安培力作用，其受到的安培力阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中的磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A。]
14
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
14．(多选)摩托车和汽车上装有的磁性转速表的结构原理图如图所示，转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转，永磁体同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上，铝盘靠近永磁体，当待测物以一定的转速旋转时，指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速。下列说法正确的是( )
14
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
A．铝盘接通电源后，通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动
B．永磁体转动时，铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力作用而转动
C．刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央
D．若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，铝盘就能同永磁体完全同步转动
14
√
√
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
BC [当永磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，铝盘中会产生感应电流，这时永磁体会对铝盘有力的作用，从而产生一个转动的力矩，由于游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央，故C正确；若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，永磁体固定在转轴Ⅰ上，铝盘固定在转轴Ⅱ上，由楞次定律知，铝盘不能同永磁体完全同步转动，其转速低于永磁体的转速，故D错误。故选BC。]
14课时分层作业(七)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
C B AD C ABC C D B A AB A BD A BC
1．C [要产生恒定的感生电场，所产生的感应电动势一定是恒定的，由E＝nS可知，磁场必须是均匀变化的，故C正确。]
2．B [当磁场增强时，将产生逆时针方向的感应电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，动能增大，故B正确。]
3．AD [电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，因此电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，选项A正确，C错误；电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，选项B错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，选项D正确。]
4．C [如题图甲所示，地磁场如果是因为地球自转形成的，根据安培定则可判断地壳应带负电，故A错误；如题图乙所示，磁电式仪表中线圈顺时针转动过程中穿过铝框的磁通量增加，故B错误；如题图丙所示，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，故C正确；如题图丁所示，电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的不能产生涡流，故D错误。故选C。]
5．ABC [增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。]
6．C [当金属板进入或离开磁场区域时磁通量都发生变化，都会产生电流，故A、B错误；金属板在运动过程中在摆进或摆出磁场时有感应电流产生，根据楞次定律可知感应电流的产生会阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能，所以板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止，故C正确，D错误。故选C。]
7．D [风速越大，永磁铁与可摆动质量块摆动越厉害，导体板中磁通量变化率越大，由电磁感应定律可知，导体板中产生的感应电动势越大，产生的电涡流也越大，A、B、C错误；导体板内的电涡流与永磁铁间的电磁阻力是中信大厦(中国尊)减震的原因，D正确。]
8．B [过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，铜片切割磁感线产生感应电流，故C正确，不符合题意；根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，使过山车减速，故D正确，不符合题意；根据上述，铜片切割磁感线产生感应电流，停车区的轨道两侧安装的强力磁铁产生的磁场对铜片有安培力的作用，铜片所受安培力是阻力，安培力做负功，可知过山车进入停车区时其动能转化成电能，故A正确，不符合题意；有机玻璃片不是导体，当其进入停车区从强力磁铁间穿过时，不能发生电磁感应，达不到同样的刹车效果，故B错误，符合题意。故选B。]
9．A [S断开时，磁铁振动使穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时，线圈中有感应电流，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，选项A正确。]
10．AB [把圆盘切割成无数根沿半径方向的导体棒，圆盘转动时，每一根导体棒都在切割磁感线，但每一根导体棒所处的磁场强弱不同，每根导体棒产生的感应电动势不同，故会在圆盘内形成以导体棒为电源的涡流。涡流产生的磁场对小磁针有带动作用，小磁针跟着圆盘的转动而同向转动，选项A、B正确；对于圆盘整体，转动过程中穿过整个盘面的磁通量不变，选项C错误；圆盘呈电中性，无磁场时圆盘的转动不能形成电动势，选项D错误。]
11．A [题图甲中，磁体振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，可知涡流对磁体运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；题图乙中，蹄形磁体转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同向转动，这是电磁驱动，闭合线圈的转速一定小于蹄形磁体的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故C、D错误。]
12．BD [若是匀强磁场，环中磁通量不变，无感应电流产生，环的机械能守恒，A错误，B正确；若为非匀强磁场，则环中磁通量变化，产生感应电流，机械能减少，C错误，D正确。]
13．A [施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量发生变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，使其受到安培力作用，其受到的安培力阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中的磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A。]
14．BC [当永磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，铝盘中会产生感应电流，这时永磁体会对铝盘有力的作用，从而产生一个转动的力矩，由于游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央，故C正确；若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，永磁体固定在转轴Ⅰ上，铝盘固定在转轴Ⅱ上，由楞次定律知，铝盘不能同永磁体完全同步转动，其转速低于永磁体的转速，故D错误。故选BC。]课时分层作业(七) 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
?题组一 电磁感应现象中的感生电场
1．在下列所示的四种磁场中，能产生恒定感生电场的是( )
A B C D
2．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( )
A．不变 B．增加
C．减少 D．以上情况都可能
?题组二 涡流
3．(多选)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．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部
B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品
C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率
4．有关磁场和电磁感应在生活中的应用，说法正确的是( )
A．如图甲所示，地磁场如果是因为地球自转形成的，则地壳应带正电
B．如图乙所示，磁电式仪表中线圈顺时针转动过程中穿过铝框的磁通量减少
C．如图丙所示，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
D．如图丁所示，电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
5．(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接。下列情况能使焊接处消耗的电功率增大的是( )
A．增大交变电流的电压，其他条件不变
B．增大交变电流的频率，其他条件不变
C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻
D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻
6．如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直。下列说法正确的是( )
A．金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁场时板内产生感应电流
B．板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止
C．金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止
D．板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变
?题组三 电磁阻尼与电磁驱动
7．2023年3月22日02时至20时，北京市阵风7级左右，山区阵风高达9级，并伴有沙尘暴，给人们的出行带来困难。北京某大厦(中国尊)上的电磁阻尼器出现了摆动，及时对大厦进行减震，示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A．风速越大，导体板中磁通量变化率越小
B．风速越大，导体板内产生的感应电动势越小
C．风速越大，导体板内电涡流越小
D．导体板内电涡流对永磁铁的电磁阻力是该大厦(中国尊)减震的原因
8．磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图(从车后朝前看)如图所示，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从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断错误的是( )
A．过山车进入停车区时其动能转化成电能
B．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果
C．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流
D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速
9．如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振幅不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，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
10．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。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．圆盘上产生了感应电动势
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
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
11．涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是( )
A．图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象
B．图甲中，如果在上、下振动的磁体下固定一个铝板，磁体振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁体总有排斥作用
C．图乙中，竖直放置的蹄形磁体转动后，同轴的闭合线圈会与蹄形磁体同时转动，这属于电磁阻尼现象
D．图乙中，蹄形磁体匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁体的转速
12．(多选)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( )
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
13．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌。如图所示，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。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左右振动的衰减最有效的方案是( )
A B C D
14．(多选)摩托车和汽车上装有的磁性转速表的结构原理图如图所示，转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转，永磁体同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上，铝盘靠近永磁体，当待测物以一定的转速旋转时，指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速。下列说法正确的是( )
A．铝盘接通电源后，通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动
B．永磁体转动时，铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力作用而转动
C．刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央
D．若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，铝盘就能同永磁体完全同步转动
