【配套K12】高中物理第4章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动课时作业1

涡流、电磁阻尼和电磁驱动时间：45分钟一、单项选择题1.如图所示，一个铜质圆环，无初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ，若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面始终水平．位置Ⅰ与位置Ⅱ的高度差为h ，则运动时间( B )A ．等于2h gB ．大于2h gC ．小于2h gD ．无法判定解析：由于电磁阻尼作用，阻碍铜质圆环的下落，所以下落时间大于2h g，故B 项正确． 2．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O 点，离O 点下方L 2处有一宽度为L4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是( C )A ．mgLB ．mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 2＋r C ．mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫34L ＋r D ．mg (L ＋2r ) 解析：线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少．最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫34L ＋r . 3．如图所示，四根等长的铝管和铁管(其中C 中铝管不闭合，其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内，分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放，忽略空气阻力，则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是( A )A ．t A >tB ＝tC ＝tD B ．t C ＝t A ＝t B ＝t DC ．t C >t A ＝t B ＝tD D ．t C ＝t A >t B ＝t D解析：A 中闭合铝管不会被磁铁磁化，但当磁铁穿过铝管的过程中，铝管可看成很多圈水平放置的铝圈，据楞次定律知，铝圈将发生电磁感应现象，阻碍磁铁的相对运动；因C 中铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象，磁铁做自由落体运动；铁块在B 中铝管和D 中铁管中均做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足t A >t C ＝t B ＝t D ，A 正确．4.如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO ′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO ′轴N 极向纸里、S 极向纸外转动，在此过程中，圆环将( A )A ．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B ．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C ．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D ．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动解析：当条形磁铁的N 极向纸内、S 极向纸外转动时，通过闭合导线环的总的磁通量是向里增加的，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场应向外，故感应电流的方向沿逆时针方向；再根据电磁驱动的原理知，导线环应与条形磁铁同向转动，即上端向里、下端向外随磁铁转动．5．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( C )A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯和小铁锅解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场使导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．故选C.二、多项选择题6．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是( CD )A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．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解析：一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C 正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测到，故D项正确．7．如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( AD )。

第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动[随堂检测]1.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动解析：选B.因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，所以正确选项是B.2.(2018·重庆第二外国语学校月考)如图所示，一金属铜球用绝缘细线挂于O点，将铜球拉离平衡位置并释放，铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，若不计空气阻力，则( )A．铜球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，铜球中均有涡流产生C．铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大D．铜球最终将静止在竖直方向的最低点解析：选B.铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，根据能量守恒知铜球的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒．离平衡位置越近速度越大，故C错误；在铜球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化(一直是最大值)，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误．3.弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，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，振幅都不发生变化解析：选A.若S 断开，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；若S 闭合，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，故选A.4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a 的直线(如图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A ．mgbB.12mv 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12mv 2解析：选D.金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为内能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场，做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q ＝ΔE ＝12mv 2＋mg (b －a )，故D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2018·海南华侨中学三亚学校期末)下列做法中可以减小涡流产生的是( )A ．在电动机、变压器的线圈中加入铁芯B ．电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C ．在电磁冶金中，把交变电流改成直流D ．一些大型用电器采用特制的安全开关解析：选B.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流无关．故A 错误；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，故B 正确；在电磁冶金中，是利用涡流产生的热量，把交变电流改成直流则不能使用．故C 错误；一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防止断电时由于自感产生的高压，与涡流无关，故D 错误．2．(2018·甘肃天水一中月考)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A ．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B ．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗解析：选A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；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，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误．3.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止．若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后解析：选B.由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的磁通量变化，所以甲环中不产生感应电流，乙环中产生感应电流．乙环的机械能不断地转化为电能，最终转化为焦耳热散失掉，所以乙环先停下来．4.如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( )A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动解析：选A.磁铁转动时，穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流，磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A 正确．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( )A．铜盘中既没有感应电动势又没有感应电流，铜盘将一直转动下去B．铜盘中有感应电动势而没有感应电流，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：选C.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，机械能转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，C正确，A、B、D错误．6．(2018·河南永年一中月考)安检门是一个用于安全检査的“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，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是( ) A．安检门能检查出毒贩携带的毒品B．安检门能检查出旅客携带的水果刀C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理解析：选B.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中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．则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误．7.如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是( )A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动解析：选C.当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速．如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起“驱动”作用的安培力将消失．二、多项选择题8.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动解析：选BD.铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点，铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．9．(2018·陕西西安一中期末)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )A．1是磁铁，在2中产生涡流B．2是磁铁，在1中产生涡流C．该装置的作用是使指针能很快地稳定D．该装置的作用是使指针能够转动解析：选BC.该装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转化成内能，从而使1很快的稳定，故B、C正确，A、D错误．10.如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，现将两圆管竖直固定在相同高度，将两个带相同磁性的小球同时从A管和B管上端管口处无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对于两管的描述中可能正确的是( )A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的解析：选AD.磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看做许多金属圆环，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律可知，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动．由以上分析可知，B管中的小球后落地，说明磁性小球使B管产生了涡流，即B管一定是用金属导体材料制成的．故选项A、D正确．11.(2018·河南驻马店联考)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．如图所示，在线圈L1中通以低频交变电流，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流．由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同．则( )A．金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交变电流解析：选AD.线圈L1产生的变化磁场使金属板产生涡流，所以A正确；金属板越厚，在变化的磁场作用下产生涡流越强，即B错误；线圈L1产生的是变化磁场，所以L2中产生的是与L1中同频率的交流电，故C错误，D正确．12．(2018·江苏石庄高级中学期末)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( )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解析：选ABC.根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误．13．(2018·福建惠安嘉惠中学月考)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流．它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．下列关于电磁炉的说法中正确的是( )A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率解析：选AD.电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具．由高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成．使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热．所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部，而不能用陶瓷材料，产生的热量可通过面板加热，故面板可采用陶瓷材料，A、D正确，B、C错误．14．如图所示，金属球从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设球的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：选BD.若是匀强磁场，金属球从一侧滚上另一侧过程中，穿过金属球的磁通量没发生变化，所以金属球内无涡流产生，也就没有机械能的损失，在另一侧就能滚上原来的高度，故B正确，A错误．若是非匀强磁场，金属球滚动过程中，穿过金属球的磁通量发生变化，所以金属球内产生涡流，机械能损失转化为内能，故另一侧不能到达原来的高度，所以C错误，D正确．。

2017高中物理第4章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业新人教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017高中物理第4章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2017高中物理第4章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业新人教版选修3-2的全部内容。

涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础夯实一、选择题（1~5题为单选题,6题为多选题)1．下列应用哪些与涡流无关错误!（ D )A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．家用电度表D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流解析：真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时,铝框骨架中产生涡流；家用电表(转盘式)的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D错误。

2．（安徵铜陵一中2015~2016学年高二下学期期中）如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源错误!( D ）A．直流低压B．直流高压C．低频交流电D．高频交流电解析:线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流,从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的感应电流越大，产生的热量越多，故D正确，ABC错误，故选D。

3．(湖南长沙市2014～2015学年高二下学期检测)将一个闭合金属环用绝缘丝线悬于O点，如图所示，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，将小球拉至图示位置释放后错误!( C )A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C．金属环的摆动最终会停下来D．金属环最终停止在初始释放位置解析:当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生感应电流，从而阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能;所以环最终静止，故ABD错误，C正确.4．（北京四中2014～2015学年高二上学期期末）物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。

第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流与电磁阻尼1．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生的感应电流。

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，安培力的方向总是阻碍的现象。

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作用，由于的作用从而使导体运动起来。

注意：交流电动机就是利用的原理制成的。

漩涡状导体的运动安培力电磁驱动电磁阻尼和电磁驱动的区别与联系【例题】如图所示，是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的是A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定参考答案：AD试题解析：此装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转化成内能，从而使1很快的稳定，故AD正确，BC错误。

1．下列用电器属于涡流现象应用的是A．电磁灶B．电视机C．电冰箱D．电吹风2．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。

下列相关的说法中正确的是A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗3．机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客时。

探测线圈内通有交变电流，能产生迅速变化的磁场。

当探测线圈靠近金属物体时，这个磁场能在金属物体内部能产生涡电流，涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场。

如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈下面有金属物体了。

以下用电器与金属探测器工作原理相似——利用涡流的是A．变压器B ．日光灯C ．电磁炉D ．直流电动机4．物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。

2019-2020年高中物理第4章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动随堂巩固提升新人教版选修1．(单选)(广西桂林十八中xx～xx学年高二下学期开学检测)如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。

给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是导学号 09152151( C ) A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温。

2．(单选)(河北衡水中学xx～xx学年高二上学期调研)如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是导学号 09152152( C )A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止解析：条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止。

环2中磁通量变化。

根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动。

3．(单选)(浙江台州市书生中学xx～xx学年高二上学期检测)如图所示是高频焊接原理示意图。

线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少。

以下说法正确的是导学号 09152153( C )A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越慢B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小解析：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就产生感应电流，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，焊缝处的温度升高的越快，故A、B错误；工件中各处电流大小相等，但接口处电阻大，电流热功率大，温度升的很高，故C正确D错误。

涡流、电磁阻尼和电磁驱动(25分钟·60分)一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）1.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。

给线圈通入电流,一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A。

恒定直流、小铁锅B。

恒定直流、玻璃杯C。

变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯【解析】选C.容器中水温升高,是电能转化成内能所致。

因此只有变化的电流才能导致磁通量变化，且只有小铁锅处于变化的磁通量中时，才能产生感应电动势,从而产生感应电流,导致电流发热。

玻璃杯是绝缘体,不能产生感应电流，故C正确，A、B、D错误。

2。

下列四个图都与涡流有关,其中说法不正确的是（）A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B。

自制金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物D。

变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流【解析】选C。

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,故A正确;金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测,故B正确；家用电磁炉工作时,在锅体中产生涡流,加热食物，故C错误；当变压器中的电流变化时，在其铁芯产生涡流,使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能减小涡流造成的损失,故D正确。

题目让选不正确的，故选C.3.如图所示,一铝块静止在光滑水平面上,现让一条形磁铁以一定的速度向右靠近铝块，在磁铁靠近铝块的过程,说法正确的是（）A。

若条形磁铁的右端为N极,则铝块会向右以相同的速度运动B.若条形磁铁的右端为S极，则铝块会向左运动，速度小于磁铁的速度C。

在它们相遇前，铝块一直处于静止状态D.不论条形磁铁的右端为N极还是S极，铝块都会向右运动,且同一时刻铝块的速度小于磁铁的速度【解析】选D。

不管条形磁铁的右端是N极还是S极,向右靠近铝块时都在铝块中产生涡流,因此会有电磁驱动现象，根据楞次定律阻碍作用的特点，铝块的速度小于磁铁的速度，D正确，A、B、C错误.4.如图一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴顺时针匀速转动.现施加一垂直圆盘向里的有界匀强磁场,圆盘开始减速.不计金属圆盘与轴之间的摩擦，下列说法正确的是(）A.在圆盘减速过程中，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B。

1．(2021年哈师大附中高二检测)下列应用与涡流有关的是()A．家用电磁炉B．家用微波炉C．真空冶炼炉D．探雷器解析:选ACD.家用电磁炉、真空冶炼炉、探雷器都是利用涡流工作，而家用微波炉是利用微波直接作用于食物．图4－7－82．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图4－7－8所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析:选C.高频感应炉的线圈通入高频交变电流时，产生变化的磁场，变化的磁场就能使金属中产生涡流，利用涡流的热效应加热进行冶炼．故选项C正确．A、B、D错误．图4－7－93.如图4－7－9所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定解析:选B.小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它与线圈的相对运动，做阻尼振动．图4－7－104.老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，如图4－7－10所示，同学们看到的现象是()A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析:选B.右环闭合，在此过程中可产生感应电流，环受安培力作用，横杆转动，左环不闭合，无感应电流，无以上现象，选B.图4－7－115．如图4－7－11所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则()A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析:选BD.若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错B对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的高度小于h，选项C错D对．一、选择题图4－7－121．如图4－7－12所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯解析:选C.通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了() A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减少发热量解析:选BD.不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施．图4－7－133．(2021年合肥高二检测)如图4－7－13所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是()A．铁B．木C．铝D．塑料解析:选C.木球、塑料球在光滑水平面上将做匀速运动，B、D错误；铁球受磁铁的吸引在光滑水平面上将做加速运动，A错误；铝球受电磁阻尼作用在光滑水平面上将做减速运动，C正确．图4－7－144.某磁场磁感线如图4－7－14所示，有铜圆板自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，圆板中的涡电流方向是()A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针解析:选C.把圆板从A至B的全过程分成两个阶段处理:第一阶段是圆板自A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此过程中穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断增大．由楞次定律判断感应电流方向(自上向下看)是顺时针的；第二阶段是圆板从具有最大磁通量位置O落到B位置，此过程穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断减小，由楞次定律判得感应电流方向(自上向下看)是逆时针的．图4－7－155．如图4－7－15所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则下列说法中正确的是()A．磁铁的振幅不变B．磁铁做阻尼振动C．线圈中产生方向不变的电流D．线圈中产生方向变化的电流解析:选BD.尽管不知道条形磁铁的下端是N极还是S极，但是，在条形磁铁上下振动的过程中，周期性地靠近(或远离)闭合线圈，使穿过闭合线圈的磁通量不断变化，从而产生感应电流．根据楞次定律可知，闭合线圈产生感应电流的磁场必然阻碍条形磁铁的振动，使其机械能不断减小，从而做阻尼振动；同时由于条形磁铁在靠近线圈和远离线圈时，穿过闭合线圈的磁通量方向不变，但磁通量的增减情况刚好相反．根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向不断地做周期性变化，即线圈中产生的感应电流是方向变化的电流．图4－7－166．如图4－7－16所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )A ．先向左，后向右B ．先向左、后向右、再向左C ．一直向右D ．一直向左解析:选D.当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，故受到的静摩擦力总是向左．选项D 正确，A 、B 、C 错误．图4－7－177．如图4－7－17所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝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过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )A ．整个过程都做匀速运动B ．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动C ．整个过程都做匀减速运动D ．穿出时的速度一定小于初速度解析:选D.小球的运动主要研究两个阶段:一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平面上产生涡流，有电能产生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可得速度进一步减小，故选项D 正确．图4－7－188．如图4－7－18所示，条形磁铁从h 高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S 断开时，至落地用时t 1，落地时速度为v 1；S 闭合时，至落地用时t 2，落地时速度为v 2，则它们的大小关系正确的是( )A ．t 1＞t 2，v 1＞v 2B ．t 1＝t 2，v 1＝v 2C ．t 1＜t 2，v 1＜v 2D ．t 1＜t 2，v 1＞v 2解析:选D.开关S 断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a ＝g ；当S 闭合时，线圈中有感应电流阻碍磁铁下落，故a ＜g ，所以t 1＜t 2，v 1＞v 2.9．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O 点，离O 点下方L 2处有一宽度为L 4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图4－7－19所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是( )图4－7－19 A ．mgL B ．mg (L 2＋r ) C ．mg (34L ＋r ) D ．mg (L ＋2r ) 解析:选C.线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少．最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg (34L ＋r )．图4－7－2010. (2021年高考大纲全国卷Ⅱ)如图4－7－20，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a 开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则( )A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d解析:选D.金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安培力，根据F ＝IlB ，E ＝Bl v ，I ＝E r 可得:F ＝B 2l 2v r ，由此可知线圈所受到的磁场力大小与速度大小成正比．当线圈完全进入磁场时，没有安培力，故F c ＝0；通过水平面b 时，有v 2b ＝2gh ab ，则v b ＝2gh ab ；通过水平面d 时设线圈刚完全进入时的速度为v ′b ，有v 2d－v ′2b ＝2gh bd ，则v d ＝v ′2b ＋2gh bd ，而h bd ＞h ab ，故v d ＞v b ，则F d ＞F b ，所以本题答案为D.二、非选择题图4－7－2111.如图4－7－21所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A .在弧形轨道上高为h 的地方，无初速度释放一磁铁B (可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A 的中心轴运动，设A 、B 的质量分别为M 、m ，若最终A 、B 速度分别为v A 、v B .(1)螺旋管A 将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能．解析:(1)磁铁B 向右运动时，螺旋管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺旋管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺旋管中的电能，所以mgh ＝12M v 2A ＋12m v 2B ＋E 电． 即E 电＝mgh －12M v 2A －12m v 2B . 答案:(1)向右运动 (2)mgh －12M v 2A －12m v 2B 图4－7－2212．如图4－7－22所示，在光滑的水平面上有一半径r ＝10 cm 、电阻R ＝1 Ω、质量m ＝1 kg 的金属环，以速度v ＝10 m/s 向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B ＝0.5 T ，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32 J 的热量，求:(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度．解析:(1)设刚好有一半进入磁场时，圆环的速度为v ′，由能量守恒，得12m v 2＝Q ＋12m v ′2 此时圆环切割磁感线的有效长度为2r ，圆环的感应电动势E ＝B ·2r ·v ′而圆环此时的瞬时功率P ＝E 2R ＝(B ·2r ·v ′)2R两式联立代入数据可得v ′＝6 m/s ，P ＝0.36 W(2)此时圆环在水平方向受向左的安培力F ＝ILB ，圆环的加速度为a ＝ILB m ＝B 2(2r )2v ′mR ＝6×10－2 m/s 2，方向向左．答案:(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s 2 向左。

第7课时涡流、电磁阻尼和电磁驱动选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。

)1．(2015·南京高二检测)下列应用与涡流有关的是( ) A．高频感应冶炼炉B．探雷器和安检门C．收音机里的“磁性天线”D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流解析高频感应冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流，A项正确；探雷器和安检门都是利用涡流工作的，B项正确；收音机里的“磁性天线”利用的是互感现象，C项错误；闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D项错误。

答案AB2．关于涡流的应用与危害，下列说法正确的是( ) A．利用涡流的热效应制成了真空冶炼炉B．利用涡流的磁效应制成了地雷探测器和机场的安检门C．在各种电机中，涡流是非常有害的，它会使铁芯的温度升高，从而危害到线圈绝缘材料的寿命，严重时会使绝缘材料报废，又涡流是因发生电磁感应现象而产生的感应电流，因此不会消耗额外的能量，不会降低电机的效率D．由于涡流具有热效应，会使铁芯的温度快速升高，因此电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，其主要目的是增大散热的速度解析涡流的实质是由于发生电磁感应现象而产生的感应电流，其具有热效应和磁效应，人们利用其热效应制造了真空冶炼炉，进而提高冶炼的温度，利用其磁效应，制造了地雷探测器和机场的安检门，选项A、B正确；在各种电机中，涡流是非常有害的，它会使铁芯的温度升高，从而危害到线圈绝缘材料的寿命，严重时会使绝缘材料报废，且由于涡流是因发生电磁感应现象而产生的感应电流，需要消费额外的能量，从而降低电机的效率，为此，电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，其主要目的是一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗，另一方面每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步地减少了涡流的发热，选项C、D错误。

答案AB3．如图1所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。

第七节：涡流１．用来冶炼合金钢的真空___________，炉外有___________，线圈中通入___________电流，炉内的金属中产生___________．涡流产生的___________使金属熔化并达到很高的温度．2．利用涡流冶炼金属的长处是整个进程能在___________中进行，这样就可以避免___________进入金属，可以冶炼高质量的___________．3．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈从地面扫过，线圈中___________有的电流．若是地下埋着___________，金属中会感应出___________，涡流的___________又会反过来影响线圈中的___________，使仪器报警．4．一样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一转变的磁场中相较较（）A．金属块中的涡流较大，热功率也较大B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大5．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（）A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发烧量6．如图所示，一块长方形滑腻铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量散布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端转动，则（）A．铝环的转动速度将愈来愈小B．铝环将维持匀速转动C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D．铝环的运动速度会改变，但运动方向将不会发生改变7．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hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h8．如图所示，在滑腻水平面上固定一条形磁铁，有一小球以必然的初速度向磁铁方向运动，若是发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）A．铁B．木C．铜D．铝9．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在滑腻水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环进程中，做______运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）10．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）A．A、B两点在同一水平线B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环将做等幅摆动能力提升：11．如图所示是高频焊接原理示用意，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一路．我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的．试定性说明：为何交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？1二、用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左侧有匀强磁场，右边没有磁场。

第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用．2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用．一、涡流1．概念：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做涡流．2．应用：真空冶炼炉、探雷器、机场安检等．3．防止：将电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器．因此，我们要想办法减小涡流．途径之一是增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大．另一个途径就是用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动1．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，安培力总是阻碍导体运动，这种现象叫电磁阻尼．2．电磁驱动：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用常常称为电磁驱动．3．电磁驱动的应用：交流感应电动机．判一判(1)涡流也是一种感应电流．( )(2)导体中有涡流时，导体本身会产热．( )(3)利用涡流制成的探雷器无法探出“石雷”．( )(4)电磁驱动是使用电能转化为动能．( )提示：(1)√(2)√(3)√(4)√做一做电磁炉是利用涡流加热而达到烹饪食物的目的．电磁炉适用的锅类是( )A．平底陶瓷锅B．凹底陶瓷锅C．平底不锈钢锅D．凹底不锈钢锅提示：选C.电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质铁锅，从而形成无数个小涡流(即电流)，加速锅底分子运动，使锅底自身发热达到加热食品的目的，必须使用铁质锅具才被磁化形成涡流，C正确．想一想家用电磁炉和微波炉工作原理一样吗？提示：不一样．电磁炉利用涡流的热效应工作，而微波炉利用电磁波工作．对涡流的理解和应用1．涡流的实质(1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中．(2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我们忽视了．2．可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中．(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．3．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．(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝处金属熔化，要使焊接处产生的热量较大可采用的方法是( )A ．增大交变电流的电压B ．增大交变电流的频率C ．增大焊接缝的接触电阻D ．减小焊接缝的接触电阻[思路点拨] (1)如何判断感应电流的大小？(2)电流的热效应与哪些因素有关？[解析] 交变电流频率越高，电压越大，产生的磁场变化越快，在工件中引起的感应电动势越大，感应电流越大，产生的热量越多，故A 、B 正确；焊接缝接触电阻越大，电压越大，在此处产生的热量越多，越容易熔化焊接，故C 正确，D 错误．[答案] ABC(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和楞次定律． (2)磁场变化越快⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔB Δt 越大，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．(3)导体内部可等效为许多闭合电路．(4)导体内部发热的原理是电流的热效应．(2018·黑龙江大庆期中)高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的．如图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快、温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( )A ．利用线圈中电流产生的焦耳热B ．利用线圈中电流产生的磁场C ．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D ．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析：选C.高频感应炉的原理是给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，由于涡流的热效应，使金属熔化，选项C 正确.对电磁阻尼和电磁驱动的理解和应用(2018·山东滕州五中周测)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来．某同学另找器材再探究此实验．他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是( )A．弹簧的劲度系数太小B．磁铁的质量太小C．磁铁的磁性太强D．圆环的材料与老师用的不同[解析] 只要能够产生感应电流，都能对磁铁的运动产生阻碍作用，A、B、C错；若圆环的材料为非金属材料，不能产生感应电流，无法对磁铁产生阻碍作用，故选D.[答案] D命题视角2 对电磁驱动问题的分析(多选)(2018·南京高二检测)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C．线圈转动时将产生感应电流D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda[思路点拨] (1)线圈转动方向及感应电流方向的判定需用楞次定律．(2)线圈的转速与磁铁的转速的关系．[解析] 当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C正确；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．如两者的角速度相同，磁感线与线圈相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错误，B正确．[答案] BC(1)电磁阻尼是感应电流受到的安培力对导体做负功，阻碍导体运动，而电磁驱动是感应电流受到的安培力对导体做正功，推动导体运动．(2)在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动(或转动)方向一致，被动部分的速度(或角速度)较小．(3)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，在这两种现象中可以运用楞次定律分析导体的受力情况，运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况．【通关练习】1.如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q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，则小磁块( )A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析：选C.小磁块在铜管中下落，产生电磁感应现象，根据楞次定律的推论——阻碍相对运动可知，小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力，而在塑料管中下落，没有电磁感应现象，小磁块做自由落体运动，故C正确．2.(多选)(高考全国卷Ⅰ)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．圆盘内的涡电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解析：选AB.当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确；如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确．[随堂检测1.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动解析：选B.因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，所以正确选项是B.2.(2018·重庆第二外国语学校月考)如图所示，一金属铜球用绝缘细线挂于O点，将铜球拉离平衡位置并释放，铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，若不计空气阻力，则( )A．铜球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，铜球中均有涡流产生C．铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大D．铜球最终将静止在竖直方向的最低点解析：选B.铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，根据能量守恒知铜球的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒．离平衡位置越近速度越大，故C错误；在铜球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化(一直是最大值)，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误．3.弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，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，振幅都不发生变化解析：选A.若S断开，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；若S闭合，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，故选A.4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A ．mgbB.12mv 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12mv 2 解析：选D.金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为内能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场，做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q ＝ΔE ＝12mv 2＋mg (b －a )，故D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2018·海南华侨中学三亚学校期末)下列做法中可以减小涡流产生的是( )A ．在电动机、变压器的线圈中加入铁芯B ．电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C ．在电磁冶金中，把交变电流改成直流D ．一些大型用电器采用特制的安全开关解析：选B.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流无关．故A 错误；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，故B 正确；在电磁冶金中，是利用涡流产生的热量，把交变电流改成直流则不能使用．故C 错误；一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防止断电时由于自感产生的高压，与涡流无关，故D 错误．2．(2018·甘肃天水一中月考)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A ．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B ．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C ．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D ．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗解析：选A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A 正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B 错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C 错误；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，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D 错误．3.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO ′旋转，当给两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止．若将环置于磁感应强度B 大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后解析：选B.由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的磁通量变化，所以甲环中不产生感应电流，乙环中产生感应电流．乙环的机械能不断地转化为电能，最终转化为焦耳热散失掉，所以乙环先停下来．4.如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( )A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动解析：选A.磁铁转动时，穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流，磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A 正确．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( )A．铜盘中既没有感应电动势又没有感应电流，铜盘将一直转动下去B．铜盘中有感应电动势而没有感应电流，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：选C.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，机械能转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，C正确，A、B、D错误．6．(2018·河南永年一中月考)安检门是一个用于安全检査的“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，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是( ) A．安检门能检查出毒贩携带的毒品B．安检门能检查出旅客携带的水果刀C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理解析：选B.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中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．则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误．7.如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是 ( )A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动解析：选C.当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速．如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起“驱动”作用的安培力将消失．二、多项选择题8.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动解析：选BD.铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点，铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．9．(2018·陕西西安一中期末)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )A．1是磁铁，在2中产生涡流B．2是磁铁，在1中产生涡流C．该装置的作用是使指针能很快地稳定D．该装置的作用是使指针能够转动解析：选BC.该装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转化成内能，从而使1很快的稳定，故B、C正确，A、D错误．10.如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，现将两圆管竖直固定在相同高度，将两个带相同磁性的小球同时从A管和B管上端管口处无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对于两管的描述中可能正确的是( )A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的解析：选AD.磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看做许多金属圆环，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律可知，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动．由以上分析可知，B 管中的小球后落地，说明磁性小球使B管产生了涡流，即B管一定是用金属导体材料制成的．故选项A、D正确．11.(2018·河南驻马店联考)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．如图所示，在线圈L1中通以低频交变电流，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流．由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同．则( )A．金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交变电流解析：选AD.线圈L1产生的变化磁场使金属板产生涡流，所以A正确；金属板越厚，在变化的磁场作用下产生涡流越强，即B错误；线圈L1产生的是变化磁场，所以L2中产生的是与L1中同频率的交流电，故C错误，D正确．12．(2018·江苏石庄高级中学期末)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( )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解析：选ABC.根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误．13．(2018·福建惠安嘉惠中学月考)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流．它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．下列关于电磁炉的说法中正确的是( )A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率解析：选AD.电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具．由高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置、。