人教版高中物理举一反三-选择性必修二2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（原卷版）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动原卷版【涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点梳理】1.感生电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：磁场变化时能在周围空间激发电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。2.感生电动势磁场变化时会在周围空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电动势叫作感生电动势。(1)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解，公式为E=nΔΦΔt(2)感生电动势的方向与感生电场的方向相同，与感应电流的方向相同。二、涡流概念由于电磁感应，在导体中产生的像水中的漩涡的感应电流特点整块金属的电阻很小，涡流往往很强，产生的热量很多应用(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。途径一：增大铁芯材料的电阻率；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块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，金属块中不产生涡流。三、电磁阻尼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，便于读数四、电磁驱动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，这种作用常常称为电磁驱动应用交流感应电动机如图所示，转动手柄时，蹄形磁体转动，穿过铝框的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，此时铝框中有感应电流产生，以阻碍磁通量的变化，因而铝框就随磁体的转动而转动，转动方向与磁体的转动方向相同，但一定比磁体转动得慢一些。五、对涡流的理解1.涡流的本质涡流的本质是由于电磁感应而产生的感应电流，与一般导体或线圈的最大区别是金属块内自成闭合回路，但它同样遵循法拉第电磁感应定律。2.产生涡流的两种情况(1)把金属块放在变化的磁场中；(2)让金属块进出磁场或者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。(1)如果把金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能并最终转化为内能。(2)如果让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并最终转化为内能。六、电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼电磁驱动不同点成因导体在磁场中运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运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，最终转化为内能由于电磁感应，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，从而对外做功相同点两者都是电磁感应现象，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动。电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度。【涡流、电磁阻尼和电磁驱动举一反三练习】1．（多选）关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是（）A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理D．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2．（多选）金属冶炼炉的示意图如图。炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，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。有关该金属冶炼炉，下列说法正确的是（）

A．利用线圈中电流的热效应B．利用变化的电流在金属中产生的电流的热效应C．电流变化得越快，金属熔化得越快D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快3．电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）A．电磁炉利用变化的磁场使食物中的水分子形成涡流来对食物加热B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生祸流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声C．微安表等磁电式仪表在运输时需要把正负接线柱短接，防止损坏，利用的电磁阻尼原理D．变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了减小铁芯的电阻率，进而增大在铁芯中产生的涡流4．（多选）下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是（）A．

真空冷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地磁场来进行探测的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5．（多选）下列说法正确的是（）A．手机无线充电技术是利用互感现象制成的B．家用电磁炉工作时在电磁炉的面板上产生涡流来加热食物C．用来探测金属壳地雷的探雷器是利用涡流来工作的D．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属6．如图所示的金属探测器可以检查是否有违规违禁物品。工作时，探测器中的发射线圈通以电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报，下列说法中正确的是（）A．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到B．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报C．探测环中的发射线圈通的是恒定电流D．探测环中的发射线圈通的是交变电流7．如图，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。假设要缩短上述加热时间，以下措施可行的有（）

A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的周期 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯8．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（

）

A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流二、电磁驱动和电磁阻尼知识点梳理9．（多选）电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（

）A．图甲中动圈式扬声器的工作原理是电磁感应B．图乙中线圈产生的自感电动势有时会大于原来电路中的电源电动势C．图丙中自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的D．图丁中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是增加电磁阻尼的作用10．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11．如图所示，甲、乙为形状与大小均相同且内壁光滑的圆筒，竖直固定在相同高度。两块相同的钕铁硼强磁铁，从甲、乙上端筒口同一高度同时无初速度释放，穿过乙筒的磁铁先落到地面。关于两圆筒的制作材料，下列可能正确的是（）A．甲—塑料，乙—铝 B．甲—铜，乙—胶木C．甲—玻璃，乙—塑料 D．甲—毛竹，乙—木头12．为了有效隔离外界振动对的扰动，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．

B．

C．

D．

13．一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（）

A．图（c）是用玻璃管获得的图像B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短14．（多选）如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（）A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C．线圈中产生交变电流D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流15．如图所示，竖直平面内过O点的竖直虚线左右两侧有垂直纸面大小相等、方向相反的水平匀强磁场，一导体圆环用绝缘细线连接悬挂于O点，将导体圆环拉到图示a位置静止释放，圆环绕O点摆动，则（）A．导体环从a运动到b位置的过程中，有顺时针方向电流B．导体环从b运动到c位置的过程中，电流总是顺时针方向C．导体环在b位置和c位置速度大小相等D．导体环向右最多能摆到与a位置等高的位置16．下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（）A．甲图中当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将逆时针方向转动B．乙图中探雷器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷C．图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属。D．丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，