教科版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应及其应用第3节涡流电磁阻尼电磁驱动课件(59页PPT)

(共59张PPT)
[学习目标]
1.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用。
2.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用。
1.涡流：由于电磁感应，在大块金属中会形成_________，电流在金属块内组成________，很像水的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流。
2.涡流的特点：大块金属沿涡流路径的____一般很小，不大的感应电动势就能在它内部形成强大的涡电流，释放出大量的焦耳热。
3.涡流中的能量转化：其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为____。
感应电流
闭合回路
电阻
内能
4.涡流现象的应用
(1)涡流的热效应：如高频感应炉、电磁炉等。
(2)涡流的磁效应：如金属探测器、安检门等。
5.涡流现象的防止
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_________叠合成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
薄硅钢片
[易错辨析]
(1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。( )
(2)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。( )
(3)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。( )
(4)涡流有热效应，但没有磁效应。( )
×
√
×
×
[例1]　(2024·甘肃卷)工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是(　　)
B
A.金属中产生恒定感应电流
B.金属中产生交变感应电流
C.若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小
D.若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变
解析　当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；若线圈匝数增加，根据电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。
[例2]　电磁炉又名电磁灶(图甲)，是利用感应电流(涡流)的加热原理工作的。它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图乙是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　　)
A.电磁炉是在炉面板内产生的涡流发热，传导到锅里加热食物
B.电磁炉是直接在锅底部产生涡流加热食物，其面板发热量很少
C.在锅和电磁炉面板中间放一绝缘垫片，电磁炉不能起到加热作用
D.电磁炉不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅是因为这些材料的导热性较差
B
解析　电磁炉是直接在锅底部产生涡流加热食物，其面板发热量很少，而不是在炉面板内产生的涡流发热，A错误，B正确；在锅和电磁炉面板中间放一绝缘垫片，仍然会在锅底部产生涡流，起到加热作用，C错误；金属锅在电磁炉产生的交变磁场作用下产生涡流，起到加热作用，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，在交变磁场作用下不会产生涡流，起不到加热作用，不是因为这些材料的导热性较差，D错误。
1.电磁阻尼
(1)概念：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生_________，感应电流使导体受到安培力，安培力总是_____导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。
(2)应用：电动列车普遍使用的电磁制动技术；磁电式电表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。
感应电流
阻碍
2.电磁制动
电磁制动与电磁阻尼本质上是相同的，即在要进行制动时，电动机与电源断开，并把电动机的线圈与制动电路连接成________，列车前进时带动电动机线圈转动，而产生感应电流，磁场对它的安培力起着____的作用，列车前进的动能转化为____，不但减少了机械磨损，而且还可以用这部分能量给蓄电池充电。
闭合回路
制动
电能
[思考探究]　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。你能解释其中的原因吗？
提示　电流表正负接线柱短接后与线圈组成闭合电路，由于指针和线圈是固定在一起的，所以指针摆动时会带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，在线圈中产生感应电流，而感应电流会使线圈受到安培力从而阻碍线圈转动，从而有效减轻了指针的摆动。
[例3]　扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。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，如图所示。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
解析　施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，STM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，则其受到安培力作用，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；当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量都可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。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，故A正确。
[例4]　(2025·德阳市高二期末)汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定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，导体不会发热
B.制动力的大小与导体运动的速度无关
C.改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力
D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小
D
解析　由于导体中产生了涡流，根据Q＝I2Rt可知，制动过程中，导体会发热，A错误；导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力，即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，B错误；根据楞次定律可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，C错误；制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力，即制动力变小，D正确。
1.概念：感应电流受到安培力使物体_____的现象。
2.应用：感应电动机等。
3.优点：_______强、驱动力输出精度高、_________小等。
运动
可控性
能量损耗
[思考探究]　如图所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁铁时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？
提示　当蹄形磁铁顺时针转动时，线圈也顺时针转动；当蹄形磁铁逆时针转动时，线圈也逆时针转动。线圈内产生感应电流，线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。
[例5]　(2025·银川市高二期末)物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，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，以下说法正确的是(　　)
C
A.法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电动势，无感应电流
B.阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动
C.阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘
D.法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
解析　法拉第圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A错误；阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另一个物体也会跟着转动，则转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘，故B错误，C正确；如果磁场相对于导体运动，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，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。
[总结提升]　电磁阻尼和电磁驱动的比较
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
1.(涡流的产生)如图所示，把一铁块放入通电线圈内部、一段时间后，铁块就会“烧”得通红。下列说法正确的是(　　)
A
A.铁块中产生了涡流
B.线圈接的是干电池
C.如果是用木块放在线圈内部，木块可能会燃烧
D.如果是将手指伸入线圈内部，手指可能被“烧”伤
解析　当线圈通入变化的电流时，在线圈内部会产生变化的磁场，而铁块放在线圈内部，则在铁块内部会有变化的磁场，而变化的磁场能够产生电场，因此会在铁块内部形成涡流，而根据电流的热效应，铁块会被“烧”得通红，故A正确；干电池提供的是直流电，当线圈接干电池时，线圈中的电流恒定，将产生恒定的磁场，不能产生变化的磁场，而根据电磁感应原理可知，恒定的磁场不能产生电场，则铁块中不能产生涡流，铁块也不会被“烧”得通红，故B错误；由于木块不是导体，因此木块放在线圈内部时木块中不会有感应电流产生，木块也不可能会燃烧，故C错误；人的手指虽然是导体，但手指在变化的磁场中不能形成闭合的电流，也就不能产生涡流，因此手指不可能被“烧”伤，故D错误。
2.(涡流的应用)安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则(　　)
D
A.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针(由左向右看)
B.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针(由左向右看)
D.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
解析　左侧门框中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，无金属片通过时，穿过右侧接收线圈的磁通量减小，根据楞次定律知，右侧线圈中产生的感应电流方向由左向右看为顺时针方向，大小恒定，故选项A、B错误；有金属片通过时，金属片中产生涡流，使右侧接收线圈中的感应电流大小发生变化，方向由左向右看仍为顺时针，故选项C错误，D正确。
3.(电磁阻尼和电磁驱动)电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架等。某车型的减震系统就由两部分组成：一部分是机械弹簧主减震系统；另一部分是电磁辅助减震系统。装置示意图如图所示，强磁体固定在汽车底盘上，阻尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减震系统相连，在震动过程中磁体可在线圈内上下移动。则(　　)
C
A.对调磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果
B.增多线圈匝数，不影响安培力的大小
C.只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果
D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变
4.(电磁驱动)(多选)一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，如图所示，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕轴转动。当蹄形磁体顺时针转动时线圈也顺时针转动；蹄形磁体逆时针转动时线圈也逆时针转动，关于该电磁感应现象说法正确的是(　　)
A.线圈中有感应电流
B.线圈所受安培力做正功
C.该现象遵循楞次定律
D.运输灵敏电流表时把两个接线柱连在一起与该现象原理相同
ABC
解析　蹄形磁体转动时，线圈内的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流以阻碍磁通量的变化，线圈因产生感应电流受到安培力的作用而转动，安培力做正功，该现象原理为电磁驱动，且遵循楞次定律，A、B、C正确；运输灵敏电流表时把两个接线柱连在一起是利用电磁阻尼，使指针偏转角度减小，以防损坏指针，D错误。
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[基础巩固练]
1.(多选)关于涡流，下列说法正确的是(　　)
ABC
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的
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增大涡流
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解析　真空冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流从而产生大量的热量使金属熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，故B正确；当金属摆从磁场中穿过时，金属摆内感应出的涡流会对金属摆的运动产生阻碍作用，故C正确；涡流要损耗能量，变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，其目的是减小涡流，故D错误。
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2.(多选)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”。“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警。下列说法正确的是(　　)
BD
A.欲使待检测物内部产生“涡流”，探测器需在待检测物上方不停地晃动
B.探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流”
C.若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化
D.若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少
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解析　因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生快速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，A错误，B正确；因为塑料制品近似为绝缘体，导电性能极差，所以检测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料中没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物中无感应电流或电流太小不能引起报警，C错误，D正确。
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3.为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一个简易装置，如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热，下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是(　　)
A.增大交流电源的频率
B.把不锈钢锅换成铜锅
C.将电源换成电动势更大的直流电源
D.把线圈内部铁芯去掉
A
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解析　当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增大，故A正确；涡流的产生和锅具的磁导率有关，像铁锅这类磁导率好的锅具，放在电磁炉上面时，锅底会出现大量的涡电流，释放的热能也会更多，对食物的加热效果也更好。而铜的磁导率很小，把它放在电磁炉上面，锅底产生的涡流很弱，热功率变小，锅几乎不怎么发热，故B错误；换成直流电源，恒定电流产生恒定的磁场，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不会有感应电流，热功率为0，故C错误；把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。
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4.如图所示是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊接工件就焊接在一起了。我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的。下列说法正确的是(　　)
B
A.这种焊接方法的原理是电流的磁效应
B.线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高得越快
C.线圈中的电流是很强的恒定电流
D.待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反
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解析　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涡流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，线圈中通入交流电频率越高，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，焊缝处的温度升高得越快，故A错误，B正确；恒定电流不能在工件中产生感应电流，故C错误；若磁通量减少时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同，故D错误。
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5.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是(　　)
C
A.铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B.铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
解析　铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到电磁阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C正确，A、B、D错误。
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6.(多选)如图为磁控健身车车轮处的结构示意图，在金属飞轮的外侧有一些磁体(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，拉动旋钮拉线可以改变磁体与飞轮间的距离。下列说法正确的有(　　)
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力
B.飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到的阻力越小
C.磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，受到的阻力越小
D.磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，内部的涡流越强
AD
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解析　根据题意，人用力蹬车带动飞轮旋转时，磁体会对飞轮产生阻碍作用，飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力，选项A正确；飞轮转速一定时，磁体越靠近飞轮，飞轮受到安培力越大，即阻力越大，选项B错误；磁体和飞轮间的距离一定时，飞轮转速越大，磁通量的变化率越大，则飞轮内部的涡流越强，产生的安培力越大，受到的阻力越大，选项C错误，D正确。
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7.如图所示，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强钕磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。则下列说法正确的是(　　)
A
A.木框的转速总比易拉罐的大
B.易拉罐与木框的转动方向相反
C.易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动
D.两个磁铁必须异名磁极相对
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解析　根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确，B、C错误；两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转动起来，D错误。
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[能力提升练]
8.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的交流电，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。下列说法正确的是(　　)
A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
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
ABC
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解析　涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交流电的频率相等，A、B正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性变化的作用力，C正确；涡流只能在导体中产生，D错误。
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9.为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案。甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于铝板中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于铝框中间。下列说法正确的是(　　)
B
A.甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B.甲方案中，铝板摆动时能产生涡流，起到电磁阻尼的作用
C.乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D.乙方案比甲方案更合理
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解析　甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故C、D错误。
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10.(2025·珠海市高二期末)如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是(　　)
B
A.线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系
B.从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转
C.其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动
D.电池消耗的电能全部转化为线框的动能
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解析　线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系，故A错误；线框的上下两条边受到安培力的作用而发生转动，根据左手定则可以判断从上往下看，线框将做顺时针转动，故B正确；电动机的工作原理是通电导线在磁场中受安培力的作用，故C错误；电池消耗的电能一部分用于线框发热产生的内能，一部分提供线框的动能，故D错误。
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11.(2025·常德市高二期末)(多选)如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接收。下列说法正确的是(　　)
BCD
A.磁场能使硬币的速度增大得更快
B.由于磁场的作用，硬币的机械能减小
C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力
D.如果没有磁场，则测速器示数会更大一些
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解析　根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，硬币受到安培力作用会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动，但速度增加变慢，综上所述，A错误，C正确；安培力对硬币做负功，使硬币的机械能减小，故B正确；如果没有磁场，对硬币没有阻碍作用，由动能定理可知，硬币到达测速器位置时速度更大一些，故D正确。
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12.(2023·全国甲卷)(多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图甲所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图乙所示。则(　　)
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A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快
B.下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次
C.下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D.与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大
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解析　电流的峰值越来越大，即小磁铁在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越大，因此小磁体的速度越来越大，A、D正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则在穿入靠近每匝线圈的过程中磁通量向下增加，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针的电流，而在穿出远离每匝线圈的过程中磁通量向下减少产生顺时针的电流，即电流方向相反，与题干图中描述的穿过线圈的过程电流方向变化相符，S极向下同理；所以磁铁穿过8匝线圈过程中会出现8个这样的图像，并且随下落速度的增加，感应电流的最大值逐渐变大，所以磁体下落过程中磁极的N、S极没有颠倒，选项B错误；线圈可等效为条形磁铁，线圈的电流越大则磁性越强，因此电流的大小是变化的，小磁体受到的电磁阻力是变化的，不是一直不变的，C错误。
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[拓展培优练]
13.(多选)如图所示，一长玻璃圆管内壁光滑、竖直放置。有一带正电的小球(可视为质点)，以速率v0沿逆时针方向从管口上端贴着管壁水平射入管内，经过一段时间后从底部离开圆管。若再次重复该过程，以相同速度v0进入管内，同时在此空间加上方向竖直向上、磁感应强度为B，随时间均匀减小的磁场，小球从下端离开玻璃管时磁场还没减小到0。设运动过程中小球所带电荷量不变，空气阻力不计。以下说法正确的是(　　)
A.加磁场后小球在管中运动的时间等于没加磁场时的时间
B.加磁场后小球离开管口的速率等于没加磁场时的速率
C.加磁场后小球对玻璃管的压力一定不断增大
D.加磁场后，小球在玻璃管中运动时，小球与地球组成的系统机械能增加
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