专题二十二 涡流-高中物理专题题型精讲精练(人教版选择性必修二)

第二章电磁感应第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、单选题1．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，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大，下列措施不可采用是（）A．减小焊接缝的接触电阻B．增大焊接缝的接触电阻C．增大交变电流的电压D．增大交变电流的频率【答案】A【详解】AB．增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的很高，故B正确，不符合题意，A错误，符合题意。

C．当增大交变电流的电压，线圈中交流电流增大，则磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，所以焊接时产生的热量也增大，故C正确，不符合题意；D．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D正确，不符合题意。

故选A。

2．零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。

在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。

下列方案合理的是（）A．B．C．D．【答案】D【详解】AC．如图所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，AC错误；B．此图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，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，B方案不合理，B错误；D．此图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针会很快稳定的停下，便于读数，D方案合理，D正确。

故选D。

3．如图所示，磁电式电流表的线圈常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，铝框的两端装有转轴，转轴的两边各有一个螺旋弹簧（绕制方向相反），关于磁电式电流表下列说法正确的是（）A．线圈通电后，由于螺旋弹簧的弹力作用，可以使指针尽快稳定下来B．线圈通电后，由于铝框中的电磁阻尼作用，可以使指针尽快稳定下来C．线圈骨架换成塑料，通电后也可以使指针尽快稳定下来D．在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用【答案】B【详解】AB．常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，利用了铝框的电磁阻尼作用，故A错误，B正确；C．塑料做骨架因不能导电则达不到电磁阻尼的作用，故C错误；D．在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，是接通回路能产生铝框中的电磁阻尼作用，而不能增强，故D错误；故选B。

第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课标解读课本要求课标解读1.通过实验，了解涡流现象。

2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。

3.了解电磁阻尼和电磁驱动。

1.物理观念：通过实验，了解电磁阻尼和电磁驱动。

2.科学恩维：了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。

会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。

3.科学探究：通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。

4.科学态度与责任：通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。

自主学习·必备知识教材研习教材原句要点一电磁感应现象中的感生电场麦克斯韦认为，磁场变化①时会在空间激发一种电场。

这种电场与静电场不同②，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。

如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动③，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。

要点二涡流当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中可能会产生感应电流。

实际上，这个线圈附近④的任何导体⑤，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流。

如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流⑥，简称涡流。

要点三电磁阻尼和电磁驱动当导体在磁场中运动⑦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，这种现象称为电磁阻尼⑧。

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，这种作用常常称为电磁驱动⑨。

自主思考①均匀变化的磁场和非均匀变化的磁场产生的感生电场有什么不同？周期性变化的磁场产生的感生电场有何特点？答案：提示均匀变化的磁场产生恒定的感生电场，非均匀变化的磁场产生变化的感生电场。

周期性变化的磁场产生周期性变化的感生电场，且频率相等。

②感生电场和静电场有什么不同？答案：提示①静电场由电荷激发，感生电场由变化的磁场激发。

②静电场的电场线不闭合，感生电场的电场线是闭合的。

2.3 涡流电磁阻尼和电磁驱动一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1．(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( AD )A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流解析：探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。

选AD。

2．下列应用哪些与涡流无关( 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。

3．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( 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。

4．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( 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。

5．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况( C )A．都做匀速运动B．铁球、铝球都做减速运动C．铁球做加速运动，铝球做减速运动D．铝球、木球做匀速运动解析：铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁化，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动。

第二章电磁感应3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础过关练题组一电磁感应现象中的感生电场1.(多选)下列说法中正确的是( )A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向2.(多选)如图所示,一个闭合线圈静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,而使线圈中产生了感应电动势,下列说法中正确的是( )A.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力B.磁场变化时,会在空间激发一个电场C.从上往下看,当磁场增强时,线圈中有逆时针方向的感应电流D.使电荷定向移动形成电流的力是电场力题组二涡流3.(2019福建长汀一中高二月考)如图所示是冶炼金属的真空冶炼炉的示意图,冶炼炉内装入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时炉内被冶炼的金属就会熔化。

这种冶炼方法速度快、温度容易控制,并能避免杂质混入被冶炼金属中,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.利用红外线C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波4.(2019安徽太和第一中学高二月考)以下属于涡流现象的应用的是( )5.(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是( )题组三电磁阻尼和电磁驱动6.(2019江苏常州高二期中)(多选)关于电磁阻尼,下列说法正确的是( )A.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的现象称为电磁阻尼B.磁电式仪表利用电磁阻尼原理使指针迅速停下来,从而便于读数C.电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功的现象,阻碍导体运动D.电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象,但分析时同样遵循楞次定律7.(多选)如图所示为演示电磁驱动的装置,图中①是磁铁,②是电机,当电机带动磁铁旋转时,靠近它们的金属圆盘(图中③)也会绕轴转动起来。

3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后训练巩固提升一、基础巩固1.下列关于涡流的说法正确的是()A.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B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应,但没有磁效应,只不过是由金属块自身构成回路,它既有热效应,也有磁A正确,B、C错误;硅钢中产生的涡流较小,D错误。

2.下列应用哪些与涡流无关()A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用电能表,切割磁感线产生的电流,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;家用电能表(转盘式)的转盘中有涡流产生;闭合线圈在磁场中转动产生的感应电流不同于涡流,D与涡流无关。

3.(多选)右图是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图,下列说法正确的是()A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场B.只有具有磁性的金属物才会被探测器探测到C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流,培养学生理论联系实际的应,提高学生的科学思维。

4.(多选)一块铜片置于如图所示的磁场中,如果用力把这块铜片从磁场拉出或把它进一步推入,在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力,下列叙述正确的是()A.拉出时受到阻力B.推入时受到阻力C.拉出时不受磁场力,无论是拉出还是推入过程中,铜片内均产生涡流,其安培力都要阻碍铜片的运动,外力都要克服,所以选项A、B正确。

5.(多选)如图所示,磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是()A.防止涡流而设计的B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用,铝框随之转动,在铝框内产生涡流。

涡流将阻碍线圈的转动,使线圈偏,这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用。

本题主要考查电磁阻尼的应用,提高学生的科学思维。

6.(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”,“门框”内有线圈,线圈里通有交变电流,交变电流在“门”内产生交变磁场,金属物品通过“门”时能产生涡流,涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流,从而引起报警。

第二章电磁感应涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后篇素养形成必备知识基础练1.下列说法中正确的是()A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向,其方向与所产生的感应电流方向相同,只能由楞次定律判断,A 项正确。

2.(多选)在空间某处存在一变化的磁场,则下列说法中正确的是()A.在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流B.在磁场中放一闭合线圈,线圈中不一定产生感应电流C.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场D.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定会产生电场,只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化,线圈中才产生感应电流,A错误,B正确;变化的磁场产生感生电场,与是否存在闭合线圈无关,C错误,D正确。

3.(多选)如图所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小随时间变化而变化。

下列说法中正确的是()A.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流可能减小B.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流一定增大C.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大D.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变E=ΔBΔt S,设线框的电阻为R,则线框中的电流I=ER=ΔBSΔtR,因为B增大或减小时,ΔBΔt可能减小,可能增大,也可能不变。

故选项A、D正确。

4.(多选)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()A.增大涡流B.减小涡流C.产生更多的热量D.减小发热量,从而降低涡流强度,减少能量损耗,提高变压器的效率。

5.(2020全国Ⅱ卷)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将其焊接。

第二章电磁感应第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动【素养目标】1.了解涡流是怎样产生的,了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害。

2.了解什么是电磁阻尼,什么是电磁驱动。

了解电磁阻尼、电磁驱动在日常生活和生产中的应用。

【必备知识】知识点一、电磁感应现象中的感生电场1、感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫感生电场。

磁场变化时闭合电路中产生了感应电动势，感生电场对自由电荷的作用“扮演”了非静电力的角色。

2、感生电场的方向判断3、感生电动势：感生电场使导体中产生的电动势叫感生电动势。

产生感生电动势的导体在电路中的作用是充当电源，其电路就是内电路，它与外电路连接就对会外电路供电。

知识点二、涡流(1)概念由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。

(2)特点整块金属的电阻很小,涡流往往很强,产生的热量很多。

(3)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。

(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。

知识点三、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,安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。

(2)应用磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止摆动,便于读数。

(3)电磁驱动①概念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的现象。

②应用交流感应电动机。

【点睛】对涡流现象的进一步理解(1)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。

(2)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。

如果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,金属的机械能转化为电能,最终转化为内能。

2024-2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修二2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础导学要点一、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．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．5．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．要点突破突破一：对涡流的成因及涡流中的能量转化1．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化．并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的漩涡．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．能量变化伴随着涡流现象，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．4．涡流的利与弊(1)利：利用涡流原理可制成感应炉来冶炼金属；利用涡流可制成磁电式、感应式电工仪表；电能表中的阻尼器也是利用涡流原理制成的．(2)弊：在电机、变压器等设备中，由于涡流存在，产生附加损耗，同时磁场减弱造成电器设备效率降低．突破二：电磁阻尼与电磁驱动的理解1．电磁驱动的原因分析当蹄形磁铁转动时，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．楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释．2．电磁阻尼与电磁驱动的区别电磁阻尼电磁驱动区别产生电流的原因由于导体在磁场中运动由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流安培力方向安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动本质联系都属于电磁感应现象，安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动典例精析题型一：对涡流现象的理解与分析例一．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，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用()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变式迁移1：如图所示，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题型二：对电磁驱动以及电磁阻尼的理解以及应用例二．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．静止不动变式迁移2：如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是()A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力强化训练一、选择题1、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。

分层作业12涡流现象及其应用A组必备知识基础练1.下列做法可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中2.(多选)如图所示,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.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯的电阻,以减小发热量3.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管,一条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过,如图所示,在此过程中()A.磁铁做匀速直线运动B.磁铁做减速运动C.小车向右做加速运动D.小车先加速后减速4.金属探测器已经广泛应用于安检场所,关于金属探测器的论述正确的是()A.金属探测器可用于食品生产,防止细小的砂石颗粒混入食品中B.金属探测器探测地雷时,探测器的线圈中产生涡流C.金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同5.如图所示,闭合导线圆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,圆环不转动D.产生顺时针方向的感应电流,圆环不转动6.如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从金属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),金属球()A.整个过程都做匀速运动B.进入磁场过程中做减速运动,出磁场过程做加速运动C.整个过程都做匀减速运动D.出磁场时的速度一定小于初速度7.阻尼摆及其示意图如图所示,在轻质杆上固定一金属薄片,轻质杆可绕上端O点在竖直面内转动,一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面.使摆从图中实线位置释放,摆很快就会停止摆动;若将摆改成梳齿状,还是从同一位置释放,摆会摆动较长的时间.试定性分析其原因.B组关键能力提升练8.(多选)机场、车站和重要活动场所的安检门都安装有金属探测器,探测器中有一个通有交变电流的线圈,当线圈周围有金属物时,金属物中会产生涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,使探测器报警.设线圈中交变电流的大小为I、频率为f,要提高探测器的灵敏度,可采取的措施有()A.增大IB.减小fC.增大fD.同时减小I和f9.(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10.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.按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场,出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右的微小振动的衰减都有效的方案是()11.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式交变电流,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.涡流的磁场总是与线圈的磁场方向相反B.涡流的大小与通入线圈的交变电流频率无关C.待测工件可以是塑料或橡胶制品D.通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力12.(2024广东广州高二期中)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.关于该装置刹车原理,下列判断正确的是()A.磁力刹车利用了电流的磁效应B.磁力刹车属于电磁驱动现象C.磁力刹车利用铜片中涡流与强力磁铁作用刹车D.过山车的质量越大,进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大13.如图所示,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,杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方,无初速释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管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)螺线管A将向哪个方向运动?(2)求全过程中整个电路所消耗的电能.答案：1.D涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化,所以A、B、C错误;把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以D正确.2.BD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硅钢片叠加而成,增加铁芯的电阻率,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率.故选B、D.3.BC磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律知螺线管左端相当于S 极,与磁铁S极相斥,阻碍磁铁的运动.同理,磁铁穿出时,由楞次定律知螺线管右端为S极,与磁铁的N极相吸,阻碍磁铁的运动.故整个过程中,磁铁做减速运动,选项B是正确的.而对于小车上的螺线管来说,在此过程中,螺线管会产生感应电流,从而使螺线管受到的安培力都是水平向右的,在这个安培力的作用下小车向右运动起来,且一直做加速运动.故选项C正确.综上所述,正确选项为B、C.4.C金属探测器只能探测金属,不能防止细小的砂石颗粒混入食品中,故A错误;金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流,故B错误,C正确;探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动,相对静止时无法得出探测效果,故D错误.5.A当条形磁铁的N极向纸里、S极向纸外转动时,通过闭合导线圆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,导线圆环应与条形磁铁同向转动,即上端向里、下端向外随条形磁铁转动.故选A.6.D金属球进、出磁场时,都有涡流产生,都会受到阻力,金属球会克服安培力做功消耗机械能,故出磁场时的速度一定小于初速度,D正确.因为金属球进、出磁场时,产生的不是恒定电流,由F=BIL知,产生的安培力不是恒力,故不是做匀减速运动,C错误.金属球进、出磁场过程都做减速运动,在磁场中做匀速运动,A、B错误.7.答案见解析解析第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在金属薄片中会形成涡流,涡流使金属薄片受安培力的作用,阻碍其相对运动,所以会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到安培力的阻碍会比先前小得多,所以会摆动较长的时间.8.AC增大线圈中交变电流的大小和频率,可使金属物中产生的涡流增大,从而提高探测器的灵敏度,选项A、C正确.9.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.10.A 在A 图中,系统振动时,紫铜薄板随之上下及左右振动,都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的振动,故A 正确;在B 、D 图中,只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流,而上下振动无感应电流产生,故B 、D 错误;在C 图中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,都不会产生感应电流,故C 错误.11.D 涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化,根据楞次定律可知,涡流的磁场与线圈的磁场方向可能相同也可能相反,故A 错误;涡流的大小取决于磁场变化的快慢,故与通入线圈的交变电流频率有关,故B 错误;电磁感应只能发生在金属物体中,故待测工件只能是金属制品,故C 错误;因为线圈中电流是周期性变化的,故在待测工件中引起的涡流也是周期性变化的,可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力,故D 正确.12.C 铜片不是铁磁性材料,不会被磁化,故A 错误;铜片穿过磁场产生涡流,涡流的磁场与强力磁铁作用刹车,不属于电磁驱动而是电磁阻尼,故B 错误,C 正确;强力磁铁的磁场对涡流的安培力阻碍过山车运动刹车,与过山车的速度有关,与质量无关,故D 错误.13.答案 (1)向右 (2)mgh-12Mv A 2−12mv B 2解析 (1)磁铁B 向右运动时,螺线管中产生感应电流,感应电流产生电磁驱动作用,使得螺线管A 向右运动.(2)全过程中,磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺线管中的电能,有 mgh=12Mv A 2+12mv B 2+E 电.即E 电=mgh-12Mv A 2−12mv B 2.。

3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)1.金属探测器已经广泛应用于安检场所,下列关于金属探测器的说法正确的是( )A.金属探测器可用于食品生产,防止细小的砂石颗粒混入食品中B.金属探测器探测地雷时,探测器的线圈中产生涡流C.金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流D.探测过程中金属探测器必须与被测物体相对运动,不能探测细小的砂石颗粒,选项A错误。

金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流,选项B错误,C正确。

探测过程中金属探测器本身会产生变化的磁场,不用必须与被测物体相对运动,故选项D错误。

2.如图所示,在蹄形磁体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,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,故选项C正确,A、B、D错误。

3.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的,右图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冶炼金属中,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: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,在金属内产生涡流,由于电流的热效应,可使金属熔化。

故选项C正确,A、B、D错误。

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、单选题1.关于涡流，下列说法中错误是（）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.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来. 忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（）A. 圆盘将逆时针转动（俯视）B. 圆盘将顺时针转动（俯视）C. 圆盘不会转动D. 圆盘先逆时针转再顺时针转（俯视）3.半径为r的圆环电阻为R，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的一侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=B0+kt（k＞0），则（）A. 圆环中产生顺时针方向的感应电流B. 圆环具有扩张的趋势C. 圆环中感应电流的大小为D. 图中a、b两点间的电势差4.如图所示，一根长导线弯曲成“n”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，下列判断正确的是（）A. 金属环中无感应电流产生B. 金属环中有顺时针方向的感应电流C. 悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D. 悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力5.如图所示，a、b是用同种规格的铜丝做成的两个同心圆环，两环半径之比为2∶3，其中仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。

当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，a、b两环内的感应电动势大小和感应电流大小之比分别为（）A. 1∶1，2∶3B. 1∶1，3∶2C. 4∶9，2∶3D. 4∶9，9∶4二、多选题6.如图为用来冶炼合金钢的冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热．下列说法中正确的有( )A. 线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流B. 线圈中通以交流电，在金属材料中会产生感应电流C. 感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的D. 感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的7.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。

2.3自感现象与涡流一、单选题1.关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是()A. 金属探测器、探测地雷的探雷器利用涡流工作B. 变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯利用涡流工作C. 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D. 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流来产生热量2.如图所示，a、b、c为三只完全相同的灯泡，L为直流电阻不计的自感系数很大的纯电感线圈，电源内阻不计.下列判断正确的是A. S闭合的瞬间，a、b、c三灯亮度相同B. S闭合足够长时间后，a、b、c三灯亮度相同C. S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭D. S断开后，b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭3.如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在t=0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I 随时间t变化关系的是A. B.C. D.4.如图所示，A，B两灯相同，L是电阻不计的线圈，下列说法正确的是()A. 开关K合上瞬间，A先亮、B后亮B. K断开瞬间，B立即熄灭，A过一会儿再熄灭C. K断开瞬间，A、B同时熄灭D. K合上稳定后，A、B同时亮着5.如图所示的电路中，L为电感线圈(电阻不计)，A、B为两灯泡，以下结论正确的是()A. 合上原本断开的开关S时，A先亮，B后亮B. 合上原本断开的开关S时，A、B同时亮，以后B变暗直至熄灭，A变亮C. 断开原本闭合的开关S时，A变亮，B熄灭D. 断开原本闭合的开关S时，A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭6.如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()A. 在电路甲中，断开S后，A将立即熄灭B. 在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C. 在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗D. 在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗7.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。

2.3 涡流 电磁阻尼和电磁驱动一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)1．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。

如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球。

已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( D )A ．0B ．12r 2qkC ．2πr 2qkD ．πr 2qk 解析：感生电场是涡旋场，电荷在运动过程中，电场力始终做功。

由E ＝ΔB ΔtS 可知E ＝k πr 2运动一周电场力做功W ＝qE ＝πr 2qk ，D 选项正确。

2．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( 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．如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁(质量为m )，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合，则悬挂磁铁的绳子中拉力F 随时间t 变化的图像可能是( B )解析：铜环闭合，铜环在下落过程中，穿过铜环的磁通量不断变化，铜环中产生感应电流；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁体间的相对运动，当铜环在磁铁上方时，感应电流阻碍铜环靠近磁铁，给铜环一个向上的安培力，则铜环给磁铁一个向下的力，因此拉力大于重力；当铜环位于磁铁下方时，铜环要远离磁铁，感应电流阻碍铜环的远离对铜环施加一个向上的安培力，则铜环给磁铁一个向下的力，则拉力大于重力；当铜环处于磁铁中部时，磁通量不变，则没有感应电流，没有安培阻力，因此拉力等于重力，故ACD错误，B正确，故选B。

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动模块一知识掌握知识点一电磁感应现象中的感生电场【情境导入】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感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流．(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？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案(1)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．(2)感生电场对自由电荷的作用．【知识梳理】1．感生电场麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场．2．感生电动势由感生电场产生的电动势叫感生电动势．3．电子感应加速器电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速．【重难诠释】1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动．2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合．3．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n ΔΦΔt计算．[例题1]（2023春•南岗区校级月考）下列说法中正确的是（）A．磁生电场由变化的磁场产生，磁生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向B．磁生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定C．磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接，利用了电磁驱动D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象，但分析时同样遵循楞次定律【解答】解：A、磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与垂直于磁场放置的闭合回路中所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，方向不一定是沿逆时针方向，故A错误；B、磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与垂直于磁场放置的闭合回路中所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故B正确；C、磁电式仪表在运输的时候用导线把两个接线柱连一起，形成闭合回路，能快速将机械能转化成电能，对指针（与线圈一起）的振动起到电磁阻尼作用，故C错误；D、电磁阻尼现象实质上是电磁感应现象，分析时同样遵循楞次定律，故D错误。