2024-2025学年下学期高二物理教科版同步经典题精练之涡流 电磁阻尼 电磁驱动

第50页（共50页）2024-2025学年下学期高中物理教科版（2019）高二同步经典题精练之涡流电磁阻尼电磁驱动一．选择题（共6小题）1．（2024秋•苏州期末）如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径。则磁体在管中（）A．做自由落体运动 B．加速度恒定 C．如图乙所示，换用一根有裂纹的铝管，运动比图甲中更慢 D．换用一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快2．（2024秋•郑州期末）上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示，当楼体在风力作用下摆动时，携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动，在金属地板内产生涡流，从而使大厦减振减摆。则（）A．涡流由外部电源产生 B．地板电阻率越大，产生涡流越大 C．永磁体摆动速率越大，产生涡流越大 D．阻尼器最终将机械能转化为电势能3．（2024秋•郑州期末）下列有关电磁现象的说法正确的是（）A．WiFi网络信号的实质是X射线 B．通电螺线管吸引铁针是因为其产生了磁场 C．磁铁在铝管中下落变慢是因为磁铁有吸引铝的磁性 D．加油前触摸静电释放器是为了导走加油机上的静电4．（2024秋•杭州期末）动圈式扬声器的结构如图所示，线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动，纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。当线圈中通入图示从B到A的电流时，下列描述错误的是（）A．纸盆将向左运动 B．扬声器正常工作时，AB间可以是恒定电流 C．将AB端接入接收器，对着纸盆说话，扬声器便可以作为话筒使用 D．若扬声器老化播放的音量变小，可以更换磁性更强的磁体解决5．（2024秋•丰台区期末）下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（）A．图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动 B．图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小 C．图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动 D．图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警6．（2024秋•徐州期末）某企业应用电磁感应产生的涡流加热金属产品，其工作原理图如图甲所示。线圈中通过的电流i与时间t的关系如图乙所示（图甲中所示的电流方向为正）。则置于线圈中的圆柱形金属导体在0﹣t1时间内产生的涡流（从左向右观察）（）A．顺时针方向，逐渐增大 B．顺时针方向，逐渐减小 C．逆时针方向，逐渐增大 D．逆时针方向，逐渐减小二．多选题（共6小题）（多选）7．（2024秋•湖南期末）1820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．圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势 B．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 C．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 D．圆盘中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（多选）8．（2024秋•广州期末）如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置。一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．金属球会运动到半圆轨道的另一端 B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流 C．金属球受到的安培力做负功 D．系统产生的总热量为mgR（多选）9．（2024秋•海淀区校级期末）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磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警，下列说法中正确的是（）A．预使待测物体内部产生涡流，探测器需要在待测物体上方不停的晃动 B．探测器静止在待测物上方，待测物内部仍然可以产生涡流 C．若待测物品为塑料，则不能报警，因为检测区域内没有磁通量的变化 D．若待测物品为塑料，则不能报警，因为待测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少（多选）10．（2024秋•贵阳期末）一弹簧上端固定，下端悬挂一个条形磁体，在磁体N极正下方的水平桌面上固定一闭合铜线圈，如图所示。现将磁体托起到某一高度后放开，磁体只在竖直方向上下振动，并在较短时间就停下来，不计空气阻力。下列关于该磁体的分析正确的是（）A．该磁体N极靠近线圈时，线圈对桌面的压力大于其重力 B．该磁体N极靠近线圈时，自上而下看线圈中有顺时针方向的感应电流 C．该磁体无论向上或向下运动，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用 D．该磁体在较短时间停下来的原因是弹簧和磁体的机械能转化为线圈中的电能（多选）11．（2024秋•河北区期末）如图所示，用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于O点，现将圆环拉离平衡位置并由静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，a、b为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．圆环不能返回原释放位置 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环完全进入磁场后，速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在最低点（多选）12．（2024秋•海淀区校级期末）车速表是用来测量车辆瞬时速度的一种装置，其工作原理如图所示。永久磁铁固定在驱动轴上，当车运动时，驱动轴会带动磁铁转动，由于电磁感应，由金属做成的速度盘也会带动指针随之转动，使游丝形变，当阻力矩与安培力矩平衡时，达到静止，从而指针指示出相应的速度。则下列说法正确的是（）A．车速表采用的工作原理是电磁驱动 B．在速度盘转动过程中，穿过整个速度盘的磁通量发生了变化 C．速度盘中产生的感应电流受到的安培力驱使速度盘转动 D．速度盘中的感应电流是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的三．解答题（共3小题）13．（2023秋•佛山期末）交流异步电动机是利用交变电流产生的旋转磁场带动闭合线圈转动的电动机，其工作原理与右图所示的装置类似。磁铁旋转产生旋转磁场，带动闭合线圈转动。请根据所学物理知识回答以下问题，并说明理由。（1）线圈中是否有感应电流？（2）线圈转动方向是否与磁铁转动方向一致？（3）电动机带负载工作时，线圈的转速是否可以达到磁铁转动的转速？14．（2023•海淀区二模）电磁场，是一种特殊的物质。（1）电场具有能量。如图1所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。（2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图2所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F＝qE）（3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图3所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。15．（2023春•丰台区期末）如图甲所示的半径为r的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B＝kt（k＞0且为常量）。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。（1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势ε；（2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强E的大小，并判断E的方向（从上往下看，“顺时针”或“逆时针”）；（3）若将导体圆环替换成一个半径为r的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为m、电荷量为+q的小球，t＝0时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求t＝t0时，管道对小球作用力的大小和方向（填“沿半径向外”或“沿半径向内”）。

2024-2025学年下学期高中物理教科版（2019）高二同步经典题精练之涡流电磁阻尼电磁驱动参考答案与试题解析题号123456答案DCBBAC一．选择题（共6小题）1．（2024秋•苏州期末）如图甲所示，把一枚磁性较强的圆柱形永磁体在铝管管口静止释放，磁体直径略小于管的内径。则磁体在管中（）A．做自由落体运动 B．加速度恒定 C．如图乙所示，换用一根有裂纹的铝管，运动比图甲中更慢 D．换用一根直径稍大的铝管，运动比图甲中更快【考点】涡流对金属在磁场中运动的影响．【专题】定性思想；推理法；电磁感应中的力学问题；推理论证能力．【答案】D【分析】磁体在铝管中下落，会产生电磁感应现象，要阻碍磁体与铝管之间的相对运动；根据楞次定律和法拉第电磁感应定律分析磁体受力的变化；换用一根有裂纹的铝管，由于断开，所以断开部分没有感应电流，相对甲图，对磁体的阻碍作用小；换用一根直径稍大的铝管，磁通量变化率相对图甲小，由此分析。【解答】解：A、图甲中，磁体在铝管下落时，产生电磁感应，阻碍磁体与导体间的相对运动，所以不会做自由落体运动，故A错误；B、由楞次定律和法拉第电磁感应定律知，在电磁感应现象中产生的感应电流阻碍相对运动，所以刚开始磁体做加速下落，随速度的增大，阻碍力增大，当增大到与磁体的重力相等时，磁体匀速运动，故B错误；C、如图乙所示，换用一根有裂纹的铝管，由于断开，所以断开部分没有感应电流，所以相对甲图，阻碍作用小，则运动比图甲中快，故C错误；D、换用一根直径稍大的铝管，磁体外部空间大，所以磁通量变化率相对图甲小，产生的电动势小，感应电流小，阻碍作用小，所以运动比图甲中更快，故D正确。故选：D。【点评】掌握楞次定律是解题的基础，知道换用一根直径稍大的铝管，磁体外部空间大，磁通量变化率变小是解题的关键。2．（2024秋•郑州期末）上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示，当楼体在风力作用下摆动时，携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动，在金属地板内产生涡流，从而使大厦减振减摆。则（）A．涡流由外部电源产生 B．地板电阻率越大，产生涡流越大 C．永磁体摆动速率越大，产生涡流越大 D．阻尼器最终将机械能转化为电势能【考点】电磁阻尼与电磁驱动；涡流对金属在磁场中运动的影响．【专题】定性思想；推理法；电磁感应——功能问题；推理论证能力．【答案】C【分析】电磁感应产生的电流；根据能量转化关系分析；根据欧姆定律分析；根据法拉第电磁感应定律分析。【解答】解：A．阻尼器摆动时，永磁铁在金属地板板上方摆动，磁通量发生变化，从而在金属地板内产生涡电流，属于电磁感应现象，不是外部电源产生的电流，故A错误；B．金属地板电阻率越大，电阻越大，根据欧姆定律可知涡电流越小，故B错误；C．永磁体摆动的速率越大，穿过导体板的磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势就越大，则涡电流也越大，故C正确；D．通过阻碍质量块和永磁铁的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转化为内能，所以阻尼器最终是将机械能转化为内能的，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了欧姆定律、电磁感应、法拉第电磁感应定律等内容，容易题。3．（2024秋•郑州期末）下列有关电磁现象的说法正确的是（）A．WiFi网络信号的实质是X射线 B．通电螺线管吸引铁针是因为其产生了磁场 C．磁铁在铝管中下落变慢是因为磁铁有吸引铝的磁性 D．加油前触摸静电释放器是为了导走加油机上的静电【考点】生活中的电磁感应现象；静电的利用和防止；通电直导线周围的磁场；电磁阻尼与电磁驱动．【专题】定性思想；推理法；磁场磁场对电流的作用；推理论证能力．【答案】B【分析】根据电磁波的应用、磁场的产生、磁体间的相互作用以及静电的防止等知识点逐一分析。【解答】解：A.WiF网络信号是利用电磁波来传递信息的，但这种电磁波并非X射线，而是属于无线电波的一种。X射线通常用于医疗透视等特定场合，与WiF网络信号不同，故A错误；B.通电螺线管会产生磁场，这是电磁学的基本原理，磁场使通电螺线管具有吸引铁磁性物质（如铁针）的特性，故B正确；C.磁铁在铝管中下落变慢的现象，并非因为磁铁有吸引铝的磁性，而是因为磁铁在下落过程中产生了感应电流（由于磁体运动导致铝管中的磁通是变化），阻碍磁铁的下落，这是电磁阻尼现象，故C错误；D.加油前触摸静电释放器是为了导走人体由于摩擦产生的静电，故D错误。故选：B。【点评】本题主要考查电磁现象的理解和应用，有一定的综合性。4．（2024秋•杭州期末）动圈式扬声器的结构如图所示，线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动，纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。当线圈中通入图示从B到A的电流时，下列描述错误的是（）A．纸盆将向左运动 B．扬声器正常工作时，AB间可以是恒定电流 C．将AB端接入接收器，对着纸盆说话，扬声器便可以作为话筒使用 D．若扬声器老化播放的音量变小，可以更换磁性更强的磁体解决【考点】生活中的电磁感应现象；左手定则判断安培力的方向．【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．【答案】B【分析】动圈式扬声器的原理是安培力作用，线圈中的变化的电流产生变化的磁场，与磁体发生相互作用而带动纸盆运动而发声；动圈式话筒工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器，由此可知其工作原理是电磁感应现象。【解答】解：A．图中两个线圈通以同向电流相互吸引，所以纸盆将向左运动，故A正确；B．作为扬声器使用，纸盆随着线圈振动而发声，说明安培力是变化的，即电流是变化的，故B错误；C．作为话筒使用，人对纸盆讲话时，纸盆带动线圈切割磁感线，产生变化的电流，扬声器便可以作为话筒使用，故C正确；D．若扬声器老化播放的音量变小，可以更换磁性更强的磁体解决，因为磁性强，安培力变大，故D正确。本题选错误的，故选：B。【点评】明确话筒和扬声器原理，要注意明确话筒是利用了电磁感应现象，而扬声器是利用了通电电流受安培力作用。5．（2024秋•丰台区期末）下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（）A．图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动 B．图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小 C．图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动 D．图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警【考点】生活中的电磁感应现象；研究电磁感应现象；电磁阻尼与电磁驱动．【专题】定性思想；推理法；磁场磁场对电流的作用；推理论证能力．【答案】A【分析】根据电磁感应的基本原理以及其在各种场景中的应用逐一分析各个选项。【解答】解：A.根据电磁驱动原理，图中当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误；B.铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，由于电磁感应，铜盘中会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍铜盘的转动，使铜盘的转速减小，故B正确；C.搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针会摆动，这个摆动会在闭合回路中产生感应电流，这个感应电流会产生一个磁场，这个磁场会阻碍指针的摆动，从而起到减弱指针摆动的作用，故C正确；D.安检门利用涡流可以检测金属物品。当携带金属物品经过安检门时，金属物品会在交变磁场中产生涡流，这个涡流又会产生交变磁场，被安检门检测到，从而触发报警，故D正确。本题选不正确的，故选：A。【点评】本题主要是考查电磁驱动和电磁阻尼，关键是弄清楚各仪器的工作原理，掌握电磁驱动和电磁阻尼的原理。6．（2024秋•徐州期末）某企业应用电磁感应产生的涡流加热金属产品，其工作原理图如图甲所示。线圈中通过的电流i与时间t的关系如图乙所示（图甲中所示的电流方向为正）。则置于线圈中的圆柱形金属导体在0﹣t1时间内产生的涡流（从左向右观察）（）A．顺时针方向，逐渐增大 B．顺时针方向，逐渐减小 C．逆时针方向，逐渐增大 D．逆时针方向，逐渐减小【考点】涡流的产生及原理．【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．【答案】C【分析】电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。根据楞次定律判断电流方向。【解答】解：在0﹣t1时间内，电流减小，图像斜率增大，感应电动势变大，感应电流变大，磁通量减小，根据楞次定律可以判断感应电流方向为逆时针方向，故ABD错误，C正确。故选：C。【点评】本题实质考查楞次定律以及法拉第电磁感应定律，简单题。二．多选题（共6小题）（多选）7．（2024秋•湖南期末）1820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．圆盘转动时，可看成沿半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势 B．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 C．圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 D．圆盘中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【考点】电磁阻尼与电磁驱动．【专题】定性思想；归纳法；电磁感应与电路结合；理解能力．【答案】AC【分析】通过题意明确涡流的产生，再根据磁极和电流间的相互作用分析磁铁的运动。【解答】解：A、圆盘在转动中由于半径方向的金属条切割磁感线，从而在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A正确；B、由于圆盘面积不变，距离磁铁的距离不变，故整个圆盘中的磁通量没有变化，故B错误；C、圆盘在径向的金属条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等，从而形成涡流，涡流产生的磁场又导致磁针转动，故C正确；D、引起磁针转动的电流是导体切割产生的，不是因为自由电子随圆盘转动形成的电流引起的，故D错误。故选：AC。【点评】本题要注意明确电流的形成不是因为自由电子运动，而是由于圆盘切割磁感线产生了电动势，从而产生了涡流。（多选）8．（2024秋•广州期末）如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置。一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．金属球会运动到半圆轨道的另一端 B．由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流 C．金属球受到的安培力做负功 D．系统产生的总热量为mgR【考点】涡流的产生及原理；电磁感应现象的发现过程；电磁感应过程中的能量类问题．【专题】比较思想；寻找守恒量法；电磁感应——功能问题；理解能力．【答案】CD【分析】金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，金属球产生涡流，机械能不断减少，最终停在轨道的最低点，根据能量守恒定律求出系统产生的总热量。【解答】解：ABC、金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，所以金属球不会运动到半圆轨道的另一端，最终金属球停在半圆轨道的最低点，故AB错误，C正确；D、根据能量守恒定律得系统产生的总热量Q＝mgR，故D正确。故选：CD。【点评】本题考查感应电流产生的条件及能量守恒定律，要知道感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。（多选）9．（2024秋•海淀区校级期末）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磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警，下列说法中正确的是（）A．预使待测物体内部产生涡流，探测器需要在待测物体上方不停的晃动 B．探测器静止在待测物上方，待测物内部仍然可以产生涡流 C．若待测物品为塑料，则不能报警，因为检测区域内没有磁通量的变化 D．若待测物品为塑料，则不能报警，因为待测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少【考点】涡流的产生及原理．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】BD【分析】根据涡流的产生原理判断是否产生涡流；理解金属和塑料的区别，分析不能报警的原因。【解答】解：AB、因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，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，故A错误，B正确；CD、因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能级差，所以监测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物体中无感应电流或电流太小不能引起报警，故C错误，D正确；故选：BD。【点评】本题以金属探测器为载体，考查感应电流的产生条件，考查了理解能力、推理论证能力、体现了学生对知识的应用和迁移能力。（多选）10．（2024秋•贵阳期末）一弹簧上端固定，下端悬挂一个条形磁体，在磁体N极正下方的水平桌面上固定一闭合铜线圈，如图所示。现将磁体托起到某一高度后放开，磁体只在竖直方向上下振动，并在较短时间就停下来，不计空气阻力。下列关于该磁体的分析正确的是（）A．该磁体N极靠近线圈时，线圈对桌面的压力大于其重力 B．该磁体N极靠近线圈时，自上而下看线圈中有顺时针方向的感应电流 C．该磁体无论向上或向下运动，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用 D．该磁体在较短时间停下来的原因是弹簧和磁体的机械能转化为线圈中的电能【考点】电磁阻尼与电磁驱动．【专题】定性思想；推理法；电磁感应中的力学问题；推理论证能力．【答案】ACD【分析】利用楞次定律判断线圈所受安培力的方向，从而判断线圈对水平面的压力变化情况，线圈会阻碍磁铁运动做负功，所以磁铁最终会停止。【解答】解：AB．磁体向下振动靠近线圈时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，线圈对磁体的作用力的合力竖直向上，磁体对线圈作用力的合力竖直向下，所以线圈对水平面的压力大于其重力，故A正确，B错误；C．该磁体无论向上或向下运动，根据楞次定律来拒去留的推论，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用，故C正确；D．由于磁体上下振动的过程中产生感应电流，机械能转化为电能，所以磁体很快就会停下来，故D正确。故选：ACD。【点评】本题巧妙的考查了楞次定律的应用，只要记住“增反减同，来拒去留”这一规律，此类题目难度不大。（多选）11．（2024秋•河北区期末）如图所示，用绝缘细线将一个闭合金属圆环悬挂于O点，现将圆环拉离平衡位置并由静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，a、b为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．圆环不能返回原释放位置 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环完全进入磁场后，速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在最低点【考点】电磁阻尼与电磁驱动；感应电流的产生条件；线圈进出磁场的能量计算．【专题】定性思想；推理法；电磁感应——功能问题；推理论证能力．【答案】AB【分析】圆环在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流，机械能会减少，根据能量守恒分析圆环能否返回原释放位置。最终整个圆环在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，其机械能守恒，在磁场内做往返运动。【解答】解：A、当圆环进入或离开磁场时磁通量发生变化，会产生感应电流，机械能向电能转化，机械能减少，因此环向右穿过磁场后，不能摆到原释放位置，故A正确；B、当圆环进入或离开磁场时磁通量发生变化，会产生感应电流，故B正确；C、圆环进入磁场后，其磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误；D、在圆环不断经过磁场时，机械能不断损失，圆环越摆越低，最后整个圆环在磁场区域内来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误。故选：AB。【点评】本题是电磁感应和能量守恒的综合，要掌握感应电流产生的条件：磁通量变化，明确能量的转化情况。（多选）12．（2024秋•海淀区校级期末）车速表是用来测量车辆瞬时速度的一种装置，其工作原理如图所示。永久磁铁固定在驱动轴上，当车运动时，驱动轴会带动磁铁转动，由于电磁感应，由金属做成的速度盘也会带动指针随之转动，使游丝形变，当阻力矩与安培力矩平衡时，达到静止，从而指针指示出相应的速度。则下列说法正确的是（）A．车速表采用的工作原理是电磁驱动 B．在速度盘转动过程中，穿过整个速度盘的磁通量发生了变化 C．速度盘中产生的感应电流受到的安培力驱使速度盘转动 D．速度盘中的感应电流是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的【考点】电磁阻尼与电磁驱动；生活中的电磁感应现象．【专题】定性思想；推理法；电磁感应中的力学问题；推理论证能力．【答案】AC【分析】电磁驱动是指磁场相对于导体运动时，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，从而驱动导体运动的现象‌。圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径，根据速度计的原理进行分析。【解答】解：AC.当车运动时，驱动轴会带动磁铁转动，由于电磁感应，产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，由金属做成的速度盘也会带动指针随之转动，所以车速表采用的工作原理是电磁驱动，故AC正确；B.在速度盘转动的过程中，穿过整个速度盘的磁通量不发生变化，产生感应电动势可等效看成无数轴向导体切割磁感线产生的，故B错误；D.速度盘中的感应电流是由电磁感应产生的，不是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的，故D错误。故选：AC。【点评】本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理，注意在速度盘转动的过程中，穿过整个速度盘的磁通量不发生变化，掌握速度计的原理是关键。三．解答题（共3小题）13．（2023秋•佛山期末）交流异步电动机是利用交变电流产生的旋转磁场带动闭合线圈转动的电动机，其工作原理与右图所示的装置类似。磁铁旋转产生旋转磁场，带动闭合线圈转动。请根据所学物理知识回答以下问题，并说明理由。（1）线圈中是否有感应电流？（2）线圈转动方向是否与磁铁转动方向一致？（3）电动机带负载工作时，线圈的转速是否可以达到磁铁转动的转速？【考点】生活中的电磁感应现象．【答案】（1）线圈中有感应电流。（2）线圈转动方向与磁铁转动方向一致。（3）电动机带负载工作时，线圈的转速不可以达到磁铁转动的转速。【分析】（1）磁通量发生变化，闭合线圈中有感应电流产生；（2）由电磁驱动知识可知线圈转动方向与磁铁转动方向一致；（3）感应电流磁场是阻碍磁通量变化而不是阻止，所以线圈的转速不可以达到磁铁转动的转速。【解答】解：（1）由题图可知，当磁铁旋转产生旋转磁场时，穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流产生。（2）对磁铁旋转从右向左看，磁铁逆时针转动，闭合线圈的上直边相对磁铁顺时针转动，由右手定则可知，上直边产生的感应电流方向从右向左，由左手定则可知，上直边受到的安培力沿逆时针方向，即上直边受到的安培力对线圈产生逆时针方向的转动力矩，线圈逆时针转动，线圈转动方向是与磁铁转动方向一致。（3）电动机带负载工作时，线圈的转速不可以达到磁铁转动的转速，若线圈的转速达到磁铁转动的转速，则穿过闭合线圈的磁通量不会发生变化，线圈中不会产生感应电流，线圈就不会产生转动的力矩，电动机不能带负载工作。答：（1）线圈中有感应电流。（2）线圈转动方向与磁铁转动方向一致。（3）电动机带负载工作时，线圈的转速不可以达到磁铁转动的转速。【点评】本题涉及电磁感应原理以及电磁驱动相关知识，熟记课本知识即可以顺利求解。14．（2023•海淀区二模）电磁场，是一种特殊的物质。（1）电场具有能量。如图1所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。（2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图2所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F＝qE）（3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图3所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。【考点】感生电场和感生电动势；动量定理的内容和应用；感应电动势及其产生条件．【专题】定性思想；归纳法；电磁感应中的力学问题；分析综合能力．【答案】（1）求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔE（2）证明过程见解答过程。（3）当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小BLq，方向水平向左。【分析】（1）考虑匀速运动的运动模型，根据法拉第电磁感应定律列式求解即可；（2）根据欧姆定律求解感应电动势，再结合法拉第电磁感应定律求解磁感应强度的变化率；（3）动生电动势是由于洛伦兹力作用而产生，感生电动势是由于涡旋电场的电场力产生.【解答】解：（1）由能量守恒可得ΔE（2）假设磁场中有以0为圆心半径为/的圆形闭合回路。磁感应强度随时间均匀增加则B＝B0+kt回路中产生的感应电动势为U=带电量为y的粒子在回路中运动一圈有Uq＝Eq•2πr解得E=距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（3）对导体棒ab由动量定理可得BILt＝Δpab得BLq＝Δpab即导体棒ab动量变化量大小为BLq，方向水平向右。系统动量守恒，所以Δp＝﹣Δpab＝﹣BLq即电磁场动量变化量的大小为BLq，方向水平向左。答：（1）求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔE（2）证明过程见解答过程。（3）当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小BLq，方向水平向左。【点评】本题考查感生电动势与动生电动势，关键是找出非静电力的来源，会从法拉第电磁感应定律公式推导切割公式，不难.15．（2023春•丰台区期末）如图甲所示的半径为r的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B＝kt（k＞0且为常量）。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。（1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势ε；（2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强E的大小，并判断E的方向（从上往下看，“顺时针”或“逆时针”）；（3）若将导体圆环替换成一个半径为r的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为m、电荷量为+q的小球，t＝0时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求t＝t0时，管道对小球作用力的大小和方向（填“沿半径向外”或“沿半径向内”）。【考点】感生电场和感生电动势；感应电动势及其产生条件；法拉第电磁感应定律的内容和表达式．【专题】定量思想；推理法；电磁感应中的力学问题；分析综合能力．【答案】（1）导体环中产生的感应电动势ε为kπr2；（2）导体环所在位置处感生电场场强E的大小为kr2，E（3）t＝t0时，管道对小球作用力的大小为q2【分析】解：（1）根据法拉第电磁感应定律列式求解即可；（2）根据电动势的定义求感生电场的电动势，涡旋电场大小与场强的关系与静电场相同，结合U＝ed求解；（3）根据法拉第电磁感应定律和电动势的定义求得感生电场的电场强度；根据牛顿第二定律和运动学公式求解小球的速度大小及管道对小球的弹力大小。【解答】解：（1）根据法拉第电磁感应定律有ε=（2）根据电动势的定义有ε=解得感生电场的电场强度大小为E=由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，则感生电场的电场强度方向为逆时针方向。（3）小球所受感生电场作用力为F=在感生电场力的作用下，小球速度沿着圆周的切线方向均匀增加，小球做速率均匀增加的圆周运动，切向加速度大小a1根据运动学公式得v=当小球在t0时刻以v绕环运动时，所受洛伦兹力F洛指向圆心（如图所示），其大小为F洛＝qvB，B＝kt0可得F洛根据牛顿第二定律，小球做圆周运动所需的向心力F向（指向环心）由洛伦兹力F洛与弹力N提供，则有F向＝F洛+NF向解得N=由于N＜0可知，小球受到管道的作用力方向沿半径向外（方向如图所示）。答：（1）导体环中产生的感应电动势ε为kπr2；（2）导体环所在位置处感生电场场强E的大小为kr2，E（3）t＝t0时，管道对小球作用力的大小为q2【点评】本题考查物理知识和方法的迁移能力，关键是熟练掌握变化率、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿定律、运动学公式等内容，关键是掌握感应电动势产生的微观实质，能够根据微观实质进行分析。

考点卡片1．动量定理的内容和应用【知识点的认识】1．内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量．2．表达式：p′﹣p＝I或mv﹣mv0＝Ft．3．用动量概念表示牛顿第二定律：由mv﹣mv0＝Ft，得到F=mv-mv0【命题方向】篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球，接球时，两臂随球迅速收缩至胸前，这样可以（）A、减小篮球对手的冲量B、减小篮球对人的冲击力C、减小篮球的动量变化量D、增大篮球的动量变化量分析：分析接球的动作，先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理即可分析。解答：A、先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得：﹣Ft＝0﹣mv，解得：F=mvt，当时间增大时，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，故A错误C、运动员接球过程，球的末动量为零，球的初动量一定，则球的动量的变化量一定，故CD错误。故选：B。点评：本题主要考查了动量定理的直接应用，应用动量定理可以解题，解题时要注意，接球过程球的动量变化量一定，球与手受到的冲量一定，球动量的变化量与冲量不会因如何接球而改变。【解题方法点拨】1．动量、动量的变化量、冲量、力都是矢量．解题时，先要规定正方向，与正方向相反的，要取负值．2．恒力的冲量用恒力与力的作用时间的乘积表示，变力的冲量计算，要看题目条件确定．如果力随时间均匀变化，可取平均力代入公式求出；力不随时间均匀变化，就用I表示这个力的冲量，用其它方法间接求出．3．只要涉及了力F和力的作用时间t，用牛顿第二定律能解答的问题、用动量定理也能解答，而用动量定理解题，更简捷．2．静电的利用和防止【知识点的认识】1.静电的利用与防止一直以来都与生活息息相关，除了尖端放电核静电屏蔽之外，静电还有其他的作用，如静电吸附等。另外就是再不需要静电的场合，要采取合理的方式防止静电带来的危害。2.静电吸附的应用：①静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。②静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。③静电复印：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程：充电、曝光、显影、转印、放电。【命题方向】下列哪个措施是为了防止静电产生的危害（A.静电复印B.在高大的烟囱中安装静电除尘器C.静电喷漆D.在高大的建筑物顶端装上避雷针分析：本题考查是关于静电的防止与应用，从各种实例的原理出发就可以判断出答案．解答：A．静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，不符合题意；B．静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，不符合题意；C．喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，不符合题意；D．当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，属于静电防止，符合题意。故选：D。点评：本题考查是关于静电的防止与应用，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例【解题思路点拨】要深刻理解生活中的一些现象，哪些是利用静电，哪些是防止静电带来的危害。3．通电直导线周围的磁场【知识点的认识】几种常见的磁场如下：直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则本考点主要针对通电直导线周围的磁场分布【命题方向】如图所示、导绒中通入由A向B的电流时，用轻绳悬挂的小磁针（）A、不动B、N极向纸里，S极向纸外旋转C、向上运动D、N极向纸外，s极向纸里旋转分析：根据安培定则可明确小磁针所在位置的磁场方向，从而确定小磁针的偏转方向。解答：根据安培定则可知，AB上方的磁场向外，则小磁针的N极向纸外，S极向纸里旋转，故D正确，ABC错误。故选：D。点评：本题考查安培定则的内容，对于直导线，用手握住导线，大拇指指向电流方向，四指环绕的方向为磁场的方向。【解题思路点拨】1.电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则（右手螺旋定则）来判断。各种电流的磁场磁感线判断方法如下：（1）直线电流：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（2）环形电流：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。（3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管磁场的方向，或者说拇指所指的就是通电螺线管N极的方向。2.特别提醒（1）磁场是分布在立体空间的，（2）利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。（3）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。（4）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。4．左手定则判断安培力的方向【知识点的认识】1.安培力的方向：通电导线在磁场中所受安培力的方向与磁感应强度方向、电流方向都垂直。2.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进人，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如下图所示：【命题方向】如图所示，在匀强磁场中有一通电直导线，电流方向垂直纸面向里，则直导线受到安培力的方向是（）A、向上B、向下C、向左D、向右分析：通电直导线在磁场中受到的安培力方向利用左手定则判断．让磁感线穿过左手手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．解答：根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上。四指指向电流方向，则指向纸里，拇指指向安培力方向：向左。故选：C。点评：本题考查左手定则的应用能力．对于左手定则的应用，要搞清两点：一是什么时候用；二是怎样用．【解题思路点拨】安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面。（1）当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心。（2）当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心。5．电磁感应现象的发现过程【知识点的认识】1.提出物理问题：奥斯特发现的电流的磁效应，证实了电现象和磁现象是有联系的。人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下问题；既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？2.法拉第的探索：法拉第提出了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索，从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。3.电磁感应现象的发现：1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上（如下图），一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”。当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。他在1831年8月29日的日记中写下了首次成功的记录。4.电磁感应现象发现的意义：电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。5.电磁感应现象的定义：由磁生电的现象称为电磁感应。6.感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。【命题方向】发现电磁感应规律是人类在电磁学研究中的伟大成就．在取得这项伟大成就的过程中，法国物理学家安培、瑞士人科拉顿、英国物理学家法拉第等人前后进行了多年的研究．在这项研究的众多工作中，其中有两个重要环节：（1）研究者敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；（2）大量实验发现：磁场中闭合电路包围的面积发生变化，从闭合线圈中抽出或者插入条形磁铁等多种条件下，闭合电路中有感应电流，最终研究者抓住产生感应电流条件的共同本质，总结出闭合电路中产生感应电流的条件是磁通量发生变化．下列说法正确的是（）A、环节（1）提出“磁生电”思想是受到了电流磁效应的启发B、环节（1）提出“磁生电”思想是为了对已有的实验现象做出解释C、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路所处的磁场一定发生了变化D、环节（2）的研究过程，体现了从大量的实验现象和事实出发，总结出一般规律的研究方法分析：磁生电在受到电生磁的影响，即电流磁效应的启发；物理规律在大量实验事实，从而总结得来．解答：AB、“磁生电”思想是受到了电流磁效应的启发，故A正确，B错误；C、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路所处的磁场不一定变化，可以线圈的位置变化，故C错误；D、由环节（2）的研究过程，体现了从大量的实验现象和事实出发，从而总结规律，故D正确；故选：AD。点评：考查物理规律的如何得来，同时知道一是受到启发，二是通过观察．【解题思路点拨】1.电磁感应式磁生电的过程，电流的磁效应是电生磁的过程。但要注意：有电（流）必有磁（场），有磁不一定有电。即磁生电需要一定的条件。2.电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。6．感应电流的产生条件【知识点的认识】1.感应电流的产生条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。2.一种特殊情况：对于如下图所示，导体棒切割磁场产生感应电流的情况，依然可以认为是CDEF所围的闭合回路的磁通量发生了变化，从而引起感应电流的产生。3.关键词：①闭合回路；②磁通量的变化。4.判断有无感应电流的基本步骤（1）明确所研究的电路是否为闭合电路。（2）分析最初状态穿过电路的磁通量情况。（3）根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种：①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由△Φ＝Φ1﹣Φ0。计算并判断磁通量是否发生变化。④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。【命题方向】关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是（）A、只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流B、只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流C、只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生D、只要穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，闭合电路中就有感应电流分析：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，或闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动．根据这个条件进行选择．解：A、闭合电路在磁场中运动，穿过闭合电路的磁通量不一定发生变化，所以闭合电路中不一定有感应电流。故A错误。B、闭合电路中有磁通量，如没有变化，闭合电路中就没有感应电流。故B错误。C、导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生。故C错误。D、穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中就有感应电流。故D正确。故选：D。点评：感应电流产生的条件细分有两点：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化，即穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化．【解题思路点拨】判断产生感应电流的条件应注意的问题（1）磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。（2）闭合回路切割磁感线，但磁通量没变化，不产生感应电流。（3）初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。（4）线圈有正、反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。7．感应电动势及其产生条件【知识点的认识】1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻．如果电路闭合，就有感应电流．如果电路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流．2．产生感应电动势的条件无论电路是否闭合，只要穿过电路平面的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．3．感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即I=E4.如果感应电动势是由导体运动产生的，它也叫作动生电动势。导体切割磁场时一定会产生动生电动势，但如果没有闭合回路，则不会产生感应电流。【命题方向】关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是（）A、只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电动势B、只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流C、不管电路是否闭合，只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电动势D、不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流分析：当穿过电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电动势，电路闭合时，电路才有感应电流。解答：AC、不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势产生。故AC错误。B、当穿过电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电动势产生，而只有当电路闭合，电路中才有感应电流。故B正确。D、只有穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中才有感应电流。故D错误。故选：B。点评：本题考查产生感应电流与感应电动势的条件，可以与直流电路类比理解。产生感应电流的条件有两个：一是电路必须闭合；二是穿过电路的磁通量必须变化。【解题思路点拨】1.只要回路中的磁通量发生变化或导体切割磁感线，就能产生感应电动势，如果有闭合回路，才能产生感应电流；如果没有闭合回路，就不会有感应电流。2.感应电动势与感应电流的关系可以总结为：有感应电动势不一定有感应电流，有感应电流一定有感应电动势。8．法拉第电磁感应定律的内容和表达式【知识点的认识】法拉第电磁感应定律（1）内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（2）公式：E＝nΔΦΔt【命题方向】下列几种说法中正确的是（）A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B、线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大分析：本题考查法拉第电磁感应定律的内容，明确电动势与磁通量的变化快慢有关．解答：根据法拉第电磁感应定律，线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大；故选：D。点评：本题要求学生能够区分磁通量、磁通量的变化量及磁通量的变化率，能正确掌握法拉第电磁感应定律的内容．【解题方法点拨】1．对法拉第电磁感应定律的理解2．计算感应电动势的公式有两个：一个是E＝n△∅△t，一个是E＝Blvsinθ，计算时要能正确选用公式，一般求平均电动势选用E＝n△∅△t，求瞬时电动势选用E＝3．电磁感应现象中通过导体横截面的电量的计算：由q＝I•△t，I=ER总，E＝n△∅△t，可导出电荷量9．线圈进出磁场的能量计算【知识点的认识】1.电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。本考点旨在针对线圈进入磁场的能量分析与计算。2.求解电能应分清两类情况（1）若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算。（2）若电流变化，则：①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则减少的机械能等于产生的电能。3.电磁感应现象中的能量转化（1）安培力做功（2）焦耳热的计算①电流恒定时，根据焦耳定律求解，即Q＝I2Rt②感应电流变化时，可用以下方法分析：a.利用动能定理，求出克服安培力做的功W安，即Q＝W安b.利用能量守恒定律，焦耳热等于其他形式能量的减少量，【命题方向】如图所示，边长为L的正方形导线框其质量为m，在距磁场上边界高H处自由下落，其下边框ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边框cd刚穿出磁场时，其速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为（）A、2mgLB、2mgL+mgHC、2mgL+34mgHD、2mgL分析：根据机械能守恒定律求出ab边刚进入磁场时的速度．线框穿越匀强磁场过程中机械能减小转化为内能，根据能量守恒定律求解焦耳热．解答：根据机械能守恒定律得mgH=得v=从线框下落到穿出匀强磁场过程，根据能量守恒定律得，焦耳热Q＝2mgL+mgH-12故选：C。本题是运用能量守恒定律处理电磁感应中能量问题，关键要正确分析能量是如何转化的．【解题思路点拨】电磁感应中的能量转化问题1．电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功，把机械能或其它能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其它形式的能（如内能）．这一功能转化途径可表示为：2．电能求解思路主要有三种（1）利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．（2）利用能量守恒求解：其它形式的能的减少量等于产生的电能．（3）利用电路特征来求解：通过电路中所消耗的电能来计算．10．电磁感应过程中的能量类问题【知识点的认识】1.电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。2.求解电能应分清两类情况（1）若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算。（2）若电流变化，则：①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则减少的机械能等于产生的电能。3.电磁感应现象中的能量转化（1）安培力做功（2）焦耳热的计算①电流恒定时，根据焦耳定律求解，即Q＝I2Rt②感应电流变化时，可用以下方法分析：a.利用动能定理，求出克服安培力做的功W安，即Q＝W安b.利用能量守恒定律，焦耳热等于其他形式能量的减少量，【命题方向】题型一：电磁感应与能量的综合电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S＝1.15m，两导轨间距L＝0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R＝1.5Ω的电阻，磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r＝0.5Ω，质量m＝0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr＝0.1J．（取g＝10m/s2）求：（1）金属棒在此过程中克服安培力的功W安（2）金属棒下滑速度v＝2m/s时的加速度a（3）求金属棒下滑的最大速度vm．分析：（1）题中已知金属棒产生的焦耳热Qr＝0.1J，R与r串联，根据焦耳定律分析它们产生的热量关系，从而求得总的焦耳热，即为金属棒克服安培力的功W安．（2）分析金属棒的受力分析，导体棒受到重力，支持力，安培力，做出受力图，求出合力，可以求得加速度．（2）当金属棒的加速度为零时，速度最大，由上题结果求解最大速度．解答：（1）下滑的过程中金属棒克服安培力做功等于回路产生的焦耳热．由于R＝3r，因此由焦耳定律Q＝I2Rt得：QR＝3Qr＝0.3J，所以克服安培力做功：W安＝Q＝QR+Qr＝0.4J（2）金属棒下滑速度v＝2m/s时，所受的安培力为：F＝BIL＝BBLvR+由牛顿第二定律得：mgsin30°-B得：a＝gsin30°-代入解得：a＝10×0.5-0．82×0.7（3）金属棒匀速运动时速度最大，即a＝0时，v最大，设为vm．由上题结果得：mgsin30°-B可得：vm=mg(R若根据能量守恒定律得：mgSsin30°=12解得：vm=7.5m/s≈2.73m/s，所以金属棒下滑的最大速度vm为2.73m/s答：（1）金属棒在此过程中克服安培力的功W安是0.4J．（2）金属棒下滑速度v＝2m/s时的加速度a是3.2m/s2．（3）金属棒下滑的最大速度vm是2.73m/s．点评：本题关键要分析功能关系，并对金属棒正确受力分析，应用安培力公式、牛顿第二定律等，即可正确解题．【解题方法点拨】电磁感应中的能量转化问题1．电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功，把机械能或其它能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其它形式的能（如内能）．这一功能转化途径可表示为：2．电能求解思路主要有三种（1）利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．（2）利用能量守恒求解：其它形式的能的减少量等于产生的电能．（3）利用电路特征来求解：通过电路中所消耗的电能来计算．11．感生电场和感生电动势【知识点的认识】1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场，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：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。其非静电力是感生电场的电场力。3.应用——电子感应加速器工作原理：如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，如图乙，电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。根据楞次定律，为使电子加速，电磁铁线圈中的电流应该由小变大。【命题方向】如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环径口的带正电的小球，以速率v沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，那么（）A.小球对玻璃环的压力一定不断增大B.小球受到的磁场力一定不断增大C.小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D.磁场力对小球一直做负功分析：变化的磁场产生感生电场，由楞次定律判断出感生电场方向，然后判断带电小球受到的电场力方向，判断小球的运动性质，然后判断小球对环的压力如何变化，判断小球受到的磁场力如何变化．解答：磁感应强度竖直向上，B随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向；小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相反，小球做减速运动，当小球速度减小到零后，小球方向，即沿顺时针方向加速运动，速度又不大增加；A、小球在水平面内做圆周运动，环对小球的弹力与洛伦兹力共同提供向心力，小球速度先减小后增大，小球所需向心力先减小后增大，环的弹力先减小后增大，小球对环的压力先减小后增大，故A错误；B、由于小球的速度先减小后增大，由洛伦兹力公式f＝qvB可知，小球受到的磁场力先减小后增大，故B错误；C、小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动，故C正确；D、洛伦兹力始终与小球的运动方向垂直，磁场力对小球不做功，故D错误；故选：C。点评：本题考查了楞次定律的应用，由楞次定律判断出感生电场的方向，是正确解题的前提与关键；根据感生电场方向判断出带电小球受力方向，即可正确解题．【解题思路点拨】感生电场与静电场相同之处是电荷在电场中会受到力的作用：F＝qE。不同之处除了场源不同，另外感生电场的电场线是闭合的。12．涡流的产生及原理【知识点的认识】一、涡流的定义与产生原理将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流，这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像漩涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．二、涡流的两种效应及应用（1）涡流的热效应：利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉；家庭中使用的电磁灶．（2）涡流的磁效应：利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动．三、涡流的本质在理解涡流时，要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的，它的产生仍然符合感应电流产生的条件（有磁通量的改变，具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线），特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的，而是在块状金属中产生的．四、对涡流的理解要注意到涡流产生的特点，从而理解涡流的两种效应的应用．涡流是在金属块内部产生的，因而加热电路无需和被加热材料直接接触，起到感应加热的作用．另外金属的电阻率一般较低，故而涡电流的强度一般很大，因而热效应和磁效应很明显，所以在应用时要特别重视．【命题方向】如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一装有水的小铁锅和一玻璃杯。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、玻璃杯B、变化的电流、小铁锅C、变化的电流、玻璃杯D、恒定直流、小铁锅分析：根据变化的电流，产生磁通量的变化，金属器皿处于其中，则出现感应电动势，形成感应电流，从而产生内能。解答：由于容器中水温升高，则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时，才能产生感应电动势，从而产生感应电流。导致电流发热。故只有B正确，ACD错误；故选：B。点评：考查产生感应电流的条件与磁通量的变化有关，同时要知道金属锅与玻璃锅的不同之处。【解题思路点拨】1.涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路（产生涡流）时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。2.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。若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；若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。3.注意（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。（2）磁场变化越快（ΔBΔt越大）导体的横截面积S13．涡流对金属在磁场中运动的影响【知识点的认识】涡流具有热效应，金属导体在磁场中运动时，因为涡流的存在，将金属导体的机械能转化成电能，进一步转化成内能，金属导体的机械能会逐渐减小。【命题方向】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分析：当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生涡流．整个铜球在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒．解答：A、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。B、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。C、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。D、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。故选：B。点评：本题为楞次定律的应用和能量守恒相合．注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化．【解题思路点拨】对涡流的理解：1.涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路（产生涡流）时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。2.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。若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；若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。3.注意（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。（2）磁场变化越快（ΔBΔt越大）导体的横截面积S14．电磁阻尼与电磁驱动【知识点的认识】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，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起，这是利用电磁阻尼使测量过程中指针能快速停下来而读数、运输过程中防止灵敏电流表指针的剧烈摆动而形成损伤。2.电磁驱动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。交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的，电动机通过电磁驱动而把电能转化成机械能。【命题方向】如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd，磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动．若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将是（）A、静止B、随磁铁同方向转动C、沿与磁铁相反方向转动D、要由磁铁具体转动方向来决定分析：转动磁铁时，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动，由楞次定律可知，从而确定感应电流的方向，由于总是阻碍磁通量增加，故线圈与磁铁转动方向相同，但转动快慢不同．解答：ABC、根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，故AC错误，B正确；D、根据楞次定律可知，为阻碍磁通量的变化，所以致线圈与磁铁转动方向相同，与磁铁具体的转动方向无关，故D错误；故选：BD。考查楞次定律、法拉第电磁感应定律，知道感应电流的点评：磁通量总阻碍引起感应电流的磁场变化，同时掌握使用楞次定律判定感应电流方向的方法与技巧．【解题思路点拨】电磁阻尼与电磁驱动的比较：15．生活中的电磁感应现象【知识点的认识】电磁感应在生活和生产中的应用电磁感应现象自发现之日起，便一直在改变着人们的生活．时至今日，生活中可以处处见到它的影子