物理选修3 247

1、 1 第四章 电磁感应 4.7 涡流 、电磁阻尼和电磁驱动 【知识梳理】 一涡流 1.定义：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_这种电流像水中的旋涡所以叫涡流 2.应用（1）涡流热效应的应用，如_. (2)涡流磁效应的应用，如_ 二 电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_，安培力的方向总是_导体的相对运动 三电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来 电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了_的推广应用 【同步精炼】 一单项选择题 1下列关于涡流的说法中正确的是( ) A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体

2、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 D在硅钢中不能产生涡流 2如图所示，高频感应炉是利用涡流来熔化金属的冶炼锅内装入被冶炼 的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化以下电器也是利用涡流工作的是( ) A电饭锅 B热水器 C电磁炉 D饮水机 3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

3、2 4如下图所示，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，当磁铁按下图示方向绕OO轴转动，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 5如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图乙所示中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力而可能上升( ) 6.用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝

4、缘细线悬挂起来，如图所示若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时(B tk，k<0)，正确的是( ) A细线可能断掉 B线框可能断裂 C线框可能变成圆形 D线框以a为竖直轴转动 7.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( ) A都做匀速运动 B甲、乙做加速运动 C甲、乙做减速运动 D乙、丙做匀速运动 二. 多项选择题 8下列应用哪些与涡流有关( ) A高频感应冶炼炉 B汽车的电磁式速度表 3 图1 C家用电度表 D闭合线圈在匀强磁场中

5、转动，切割磁感线产生的电流 9如图所示为新一代炊具电磁炉，无烟、无明火、无污 染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉 的优势所在电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁 场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流， 使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物下列相 关说法中正确的是 ( ) A锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 B恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好 C锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 D提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果 10下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是( ) 11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

6、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( ) A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 12.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( ) 4 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 三非选择

7、题 13有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动，如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触(如图)，铜盘就能在较短的时间内停止，分析这个现象产生的原因是_ 14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vA、vB. (1)螺线管A将向_运动. (2)全过程中整个电路所消耗的电能为_ 15如图所示，在光滑的水平面上有一半径r10cm、电阻R1、质量m1k

8、g的金属环，以速度v10m/s向一有界磁场滑动匀强磁场方向垂直于纸面向里，B0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32J的热量，求： (1)此时圆环中电流的瞬时功率； (2)此时圆环的加速度 8如图所示，质量为m100g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h0.8m，有一质量为M200g的小磁铁(长度可忽略)，以10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动 ) 5 (1)铝环向哪边偏斜？ (2)若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电

9、能？(g10m/s2) 【探索创新】 如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则( ) Aa1<a2g Ba3<a1<g Ca1a3<a2 Da3<a1<a2 【高考链接】 （2003?上海）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（

10、 ） A该传感器是根据电流的磁效应工作的 B该传感器是根据电磁感应原理工作的 C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 6 4.7答案 知识梳理 一1.感应电流 2.（1）真空冶炼炉 （2）电磁炉 二安培力 阻碍 三. 感应电流 楞次定律 一 .单项选择题 1答案：A 解析：涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A对B错涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，C错硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，D错 2 .答案：C 3.答案：C 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

11、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 4. 答案：C 解析：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安培力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 5. 答案：A 解析：由楞次定律：环受到向上的磁场作用力的原因螺线管磁场的变化导体中电流的变化导体所围区域内磁场的变化 线圈受到向上的磁场力，根据感应电流的效果是阻碍产生感应电流的原因这个楞次定律的深刻意义，可

12、知螺线管产生的磁场在减弱，使穿过线圈的磁通量在减小，从而线圈在磁场力作用下欲往上运动，阻碍磁通量的减小，而螺线管的磁场在减弱，即其中的感应电流在减小，由此可知穿过导体所围区域内的磁场的磁感应强度B随时间的变化越来越慢，反映在图象上就是图线的斜率越来越小，故正确的选项是A. 6. 答案：C 7 解析：当磁场均匀减弱时，在线圈中产生的感应电流沿顺时针方向，各边所受安培力如图所示线圈所受总的安培力为零，因此细线对线框的作用力不变，A错误；但各边所受安培力有使线圈面积变大的作用，以阻碍穿过线框的磁通量的减小，所以线框可能变成圆形，但线框不可能断裂(因为线框是用柔软的细金属丝弯成的)，B错误， C正确；

13、从线框各边受力情况可知，线框不可能绕竖直轴a转动，D错误 7. 答案：C 解析：铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生了变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻而减速，所以选项C正确有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，做匀速运动 二、多项选择题 8.答案：ABC 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 9.答案：C D 10.答案：BCD 解析：只有变化的磁

14、场才会使圆盘产生涡流 11.答案：AD 12.答案：BD 解析：若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失；若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能 三、非选择题 13.答案：铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的转动，故在较短的时间内铜盘停止转动 14. 答案：(1)向右运动 (2)mgh12Mv2A12mv2B 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 8 (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，所以mgh12Mv2A12mv2BE电 即E电mg

15、h12Mv2A12mv2B. 15. 答案：(1)0.36W (2)6×104m/s2 向左 解析：(1)由能量守恒mv2/2Qmv2/2 而PE2/R(B·2r·v)2/R 二式联立可得P0.36W (2)aBIL/mB2(2r)2v/mR6×102m/s2，向左 16. 答案：(1)铝环向右偏 (2)1.7J 解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动) (2)由能量守恒可得： 由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v 3.62hgm/s9m/s， W电12Mv2012Mv212mv21.7J. 【探索创新】 答案：ABD 解析：圆环落入螺线管及从螺线管飞出时，环中感应电流所受安培力向