資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　電磁感應現象中的感生電場 1
知識點二　渦流 5
知識點三　電磁阻尼和電磁驅動 8
模塊三 鞏固提高 12
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.理解渦流的產生原因，理解電磁驅動和電磁阻尼的原理,進一步理解和掌握電磁感應定律 2.了解渦流和電磁驅動、電磁阻尼在日常生活、生產和科技上的應用. 本講內容在新高考中再現率不高屬間歇性考查知識點，多以選擇題形式出現,但與生活生產、科技應用緊密聯系的風格已經形成,平均難度中等偏下.分值為4~6分.
模塊二 知識掌握
知識點一　電磁感應現象中的感生電場
【情境導入】
如圖所示，B增強時，就會在空間激發一個感生電場E.如果E處空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向移動，產生感應電流．
(1)感生電場的方向與感應電流的方向有什么關系？如何判斷感生電場的方向？
(2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？
答案　(1)感應電流的方向與正電荷定向移動的方向相同．感生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此，感生電場的方向與感應電流的方向相同，感生電場的方向可以用楞次定律來判定．
(2)感生電場對自由電荷的作用．
【知識梳理】
1．感生電場
麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發一種電場，這種電場叫作感生電場．
2．感生電動勢
由感生電場產生的電動勢叫感生電動勢．
3．電子感應加速器
電子感應加速器是利用感生電場使電子加速的設備，當電磁鐵線圈中電流的大小、方向發生變化時，產生的感生電場使電子加速．
【重難詮釋】
1．變化的磁場周圍產生感生電場，與閉合電路是否存在無關．如果在變化的磁場中放一個閉合電路，自由電荷在感生電場的作用下發生定向移動．
2．感生電場可用電場線形象描述．感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的，而靜電場的電場線不閉合．
3．感生電場的方向根據楞次定律用右手螺旋定則判斷，感生電動勢的大小由法拉第電磁感應定律E＝n計算．
（2022秋 雁塔區校級期末）英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發感生電場。如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環水平放置，環內存在豎直向上的勻強磁場B，環上套一帶電量為+q的小球。已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是（　　）
A．0 B． C．2πkqr2 D．πkqr2
【解答】解：產生的感生電動勢為：Uπr2＝πkr2
所以感生電場的電場強度為：E
則小球受到的電場力為：F＝qE，因電場力方向一直沿小球的運動的切線方向，故電場力做功W＝F 2πr＝πqkr2，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
（2023 洪山區校級模擬）電子感應加速器的基本原理如圖甲所示，在電磁鐵的兩極間有一環形向外逐漸減弱、并對稱分布的交變磁場，這個交變磁場又在真空室內激發感生電場，其電場線是一系列繞磁感線的同心圓。這時若用電子槍把電子向右沿切線方向射入環形真空室，電子將受到環形真空室中的感生電場的作用而被加速，同時，電子還受到洛倫茲力的作用，使電子在半徑為R的圓形軌道上運動。若電子軌道所圍面積內平均磁感應強度隨時間變化如圖乙所示（垂直紙面向內為的正方向），則電子在加速器中可正常加速的時間是（　?。?br/>A．0～t0 B．t0～2t0 C．2t0～3t0 D．3t0～4t0
【解答】解：電子逆時針加速運動，洛倫茲力提供向心力，磁場必須垂直向外，由qvB＝m知，B，所以B正比于v，因此電子必須在磁場向外且在增大的階段加速，故只能在2t0～3t0時間段加速，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2023 房山區二模）現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖 1所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，忽略相對論效應的影響。
a.電磁體的磁感應強度大小B隨時間t的變化關系如圖3所示，電子在感生電場中加速，寫出感生電場的方向，并求在0﹣T0時間內，真空室中產生感應電動勢大小E；
b.均勻變化的磁場會在空間激發感生電場，該電場為渦旋電場。真空室中的電子受到感生電場力的作用定向移動，感生電場力對電子做了功。求電子在真空室中加速所受的感生電場力的大小F，并分析說明渦旋電場中能否像靜電場一樣建立“電勢”的概念。
【解答】解：①根據法拉第電磁感應定律
②電子運動一周感生電場力做正功W＝eE＝F 2πr
聯立解得
靜電場不是變化曲線，沿電場線方向電勢逐漸降低，而渦旋電場是封閉曲線，所以不能像靜電場那樣建立“電勢”的概念。
答：①真空室中產生感應電動勢大??；
②電子在真空室中加速所受的感生電場力的大小為；
渦旋場不能建立“電勢”的概念，分析見解析。
知識點二　渦流
【情境導入】
如圖所示，線圈中的電流隨時間變化時，導體中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？
答案　有．變化的電流產生變化的磁場，變化的磁場產生感生電場，使導體中的自由電子發生定向移動，產生感應電流，它的形狀像水中的漩渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流．
【知識梳理】
1．渦流：當線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導體中都會產生感應電流，用圖表示這樣的感應電流，就像水中的漩渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流．
2．金屬塊中的渦流會產生熱量，利用渦流產生的熱量可以冶煉金屬．
【重難詮釋】
1．產生渦流的兩種情況
(1)塊狀金屬放在變化的磁場中．
(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動．
2．產生渦流時的能量轉化
(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉化為電能，最終轉化為內能．
(2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉化為電能，最終轉化為內能．
3．渦流的應用與防止
(1)應用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門等．
(2)防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯．
（2023春 秦安縣校級期中）高頻感應爐是用于冶煉高質量的特殊金屬的，如圖所示，在冶煉爐外繞有線圈，鍋內放入待冶煉的金屬，線圈內通入高頻交變電流，冶煉鍋體是絕緣材料制作的，鍋內金屬能被加熱熔化并達到很高的溫度。以下說法正確的是（　?。?br/>A．金屬利用線圈中的電流產生的焦耳熱來加熱
B．金屬利用交變磁場產生的渦流來加熱
C．高頻交變電流能發射紅外線來加熱金屬
D．降低高頻交變電流能提高冶煉金屬的溫度
【解答】解：ABC．線圈內通入高頻交變電流，該電流產生高頻交變磁場，高頻交變磁場在金屬中產生渦流，渦流產生大量的焦耳熱使金屬加熱，并不是利用高頻交變電流發射紅外線來加熱金屬，故AC錯誤，B正確；
D．降低高頻交變電流，則交變電流產生的交變磁場減弱，交變磁場在金屬中產生的渦流減弱，渦流產生的焦耳熱減小，不能提高冶煉金屬的溫度，故D錯誤。
故選：B。
（2023春 鼓樓區校級期中）如圖所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產生感應電流，感應電流通過焊縫處產生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分發熱很少，以下說法正確的是（　　）
A．交流電的頻率越高，焊縫處的電阻越大
B．交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快
C．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小
D．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大
【解答】解：AB.高頻焊接利用高頻交變電流產生高頻交變磁場，在焊接的金屬工件中就產生感應電流，根據法拉第電磁感應定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產生的感應電動勢越大，感應電流越大，焊縫處的溫度升高的越快。焊縫處的電阻與交流電的頻率無關，故A錯誤，B錯誤。
CD.焊縫處橫截面積小，電阻大，電流相同，焊縫處熱功率大，溫度升的很高。故C錯誤，D正確。
故選：D。
（2022秋 山西期末）如圖所示，電磁爐沒有明火卻能達到加熱的效果，深受人們喜愛。電磁爐的工作原理是利用高頻交變電流通過線圈產生磁場，交變的磁場在鐵鍋底部產生無數小渦流，使鐵質鍋自身生熱而直接加熱于鍋內的食物。下列關于電磁爐的說法，正確的是（　　）
A．電磁爐面板采用陶瓷材料，發熱部分為鐵鍋底部
B．電磁爐面板采用金屬材料，通過面板發熱加熱鍋內食品
C．電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱
D．改變交流電的頻率不能改變電磁爐的功率
【解答】解：AB、電磁爐的上表面如果用金屬材料制成，使用電磁爐時，上表面材料發生電磁感應要損失電能，電磁爐上表面要用絕緣材料制作，發熱部分為鐵鍋底部，故A正確，B錯誤；
C、電磁爐產生變化的電磁場，導致加熱鍋底出現渦流，從而產生熱量，陶瓷器皿不能產生渦流現象，所以電磁爐不能用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱，故C錯誤；
D、鐵鍋中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關，可通過改變交流電的頻率來改變電磁爐的功率，故D錯誤。
故選：A。
（2022秋 雁塔區校級期末）1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示。實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后。下列說法不正確的是（　　）
A．圓盤上產生了感應電動勢
B．圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動
C．在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變
D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動
【解答】解：A、圓盤在轉動中由于半徑方向的金屬條切割磁感線，從而在圓心和邊緣之間產生了感應電動勢，故A正確，不符合題意；
B、圓盤在徑向的金屬條切割磁感線過程中，內部距離圓心遠近不同的點電勢不等，從而形成渦流，渦流產生的磁場又導致磁針轉動，故B正確，不符合題意；
C、圓盤轉動過程中，圓盤位置，圓盤面積和磁場都沒有發生變化，所以沒有磁通量的變化，故C正確，不符合題意；
D、引起磁針轉動的電流是導體切割產生的，不是因為自由電子隨圓盤轉動形成的電流引起的，故D錯誤，符合題意。
故選：D。
知識點三　電磁阻尼和電磁驅動
【情境導入】
彈簧上端固定，下端懸掛一個磁體．將磁體托起到某一高度后放開，磁體能上下振動較長時間才停下來．如果在磁體下端放一個固定的閉合線圈，使磁體上下振動時穿過它(如圖所示)，磁體就會很快停下來，解釋這個現象．
答案　當磁體穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產生感應電流，感應電流的磁場會阻礙磁體靠近或離開線圈，也就使磁體振動時除了受空氣阻力外，還要受到線圈的磁場阻力，克服阻力需要做的功較多，機械能損失較快，因而會很快停下來．
【知識梳理】
電磁阻尼
當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動，這種現象稱為電磁阻尼．
電磁驅動
若磁場相對于導體轉動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動．
【重難詮釋】
電磁阻尼和電磁驅動的比較
電磁阻尼 電磁驅動
不同點 成因 由導體在磁場中運動形成的 由磁場運動而形成的
效果 安培力方向與導體運動方向相反，為阻力 安培力方向與導體運動方向相同，為動力
能量 轉化 克服安培力做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能 磁場能轉化為電能，通過安培力做功，電能轉化為導體的機械能
共同點 兩者都是電磁感應現象，導體受到的安培力都是阻礙導體與磁場間的相對運動
（2023春 房山區期中）如圖是一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極之間。鋁框可以繞支點自由轉動，先使鋁框和磁鐵靜止，轉動磁鐵，觀察鋁框的運動，可以觀察到（　?。?br/>A．鋁框與磁鐵轉動方向相反
B．鋁框始終與磁鐵轉動的一樣快
C．鋁框是因為受到安培力而轉動的
D．當磁鐵停止轉動后，如果沒有空氣阻力和摩擦阻力，鋁框將保持勻速轉動
【解答】解：ABC、根據楞次定律可知，為阻礙磁通量增加，鋁框與磁鐵轉動方向相同，但轉動較慢，這樣穿過鋁框的磁通量發生變化，有持續的電流受到持續的安培力，帶動鋁框轉動，故AB錯誤，C正確；
D、當磁鐵停止轉動后，如果忽略空氣阻力和摩擦阻力，由于鋁框轉動的過程中仍然能產生感應電流，這時感應電流的安培力阻礙鋁框轉動，所以鋁框會減速直至停止運動，故D錯誤；
故選：C。
（2023 萊西市校級學業考試）如圖，將一空的鋁質易拉罐倒扣于筆尖上，在“冂”型木框兩側各固定一個強銣磁鐵，用電鉆控制木框勻速轉動，發現木框雖然不與易拉罐接觸，但易拉罐也會隨木框轉動。則下列說法正確的是（　?。?br/>A．木框的轉速總比易拉罐的大
B．易拉罐與木框的轉動方向相反
C．易拉罐與木框保持相同的轉速同方向轉動
D．兩個磁鐵必須異名磁極相對
【解答】解：ABC、根據電磁驅動原理，易拉罐與木框的轉動方向相同，木框的轉速總比易拉罐的大，故A正確，BC錯誤；
D、兩個磁鐵異名磁極或同名磁極相對均可，在磁極附近的易拉罐導體中都會產生渦流，在磁場受安培力使易拉罐跟著木框轉動起來，故D錯誤。
故選：A。
（2022 南京二模）如圖是汽車上使用的電磁制動裝置示意圖。電磁制動是一種非接觸的制動方式，其原理是當導體在通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，使導體受到阻礙運動的制動力。下列說法正確的是（　?。?br/>A．制動過程中，導體不會產生熱量
B．如果導體反向轉動，此裝置將不起制動作用
C．制動力的大小與線圈中電流的大小無關
D．線圈電流一定時，導體運動的速度越大，制動力就越大
【解答】解：A、電磁制動的原理是當導體在通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，電流流過電阻時會產生熱量，故A錯誤；
B、如果改變線圈中的電流方向，鐵芯產生的磁感線的方向變為反向，此時產生的渦流方向也相反，根據安培力的公式，電流和所處的磁場方向同時反向，安培力方向不變，故還是使導體受到阻礙運動的制動力，故B錯誤；
C、線圈中電流越大，則產生的磁場越強，則轉盤轉動產生的渦流越強，則制動器對轉盤的制動力越大，故C錯誤；
D、線圈電流一定時，導體運動的速度越大，轉盤轉動產生的渦流越強，制動力就越大，故D正確；
故選：D。
（多選）（2022 延邊州一模）電磁阻尼可以無磨損地使運動的線圈快速停下來。如圖所示，扇形銅框在絕緣細桿作用下繞轉軸O在同一水平面內快速逆時針轉動，虛線把圓環分成八等份，扇形銅框恰好可以與其中一份重合。為使線框在電磁阻尼作用下停下來，實驗小組設計了以下幾種方案，其中虛線為勻強磁場的理想邊界，邊界內磁場大小均相同，其中不合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：AD．由于閉合導體所穿透的磁通量發生變化，閉合導體會產生感應電流，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的相對運動，題意中的由于磁體不動，安培力對導體而言即為阻力。題中的扇形銅框在轉動過程中，AD的設計中銅框沒有磁通量變化，不會產生感應電流，不會產生安培阻力，故AD錯誤；
BC．BC中的設計銅框磁通量有變化，會產生感應電流，形成安培阻力，故BC正確。
本題選錯誤的，
故選：AD。
（2021春 鼓樓區校級期中）渦流、電磁驅動和電磁阻尼都是電磁感應現象，三者常常有緊密聯系，下列說法正確的是（　　）
A．圖甲中，如果在上下振動的碰鐵下固定一個鋁板，磁鐵振動時，鋁板中會產生渦流，渦流對碰鐵總有吸引作用
B．圖甲中，如果在上下振動的磁鐵下固定一個鋁板，磁鐵振動時，鋁板中會產生渦流，渦流對磁鐵總有排斥作用
C．圖乙中，豎直放置的蹄形磁鐵轉動后，同軸的閉合線圈會同向轉動，這是電磁驅動現象
D．圖乙中，蹄形磁鐵勻速轉動時間足夠長，閉合線圈的轉速可以大于蹄形磁鐵的轉速
【解答】解：AB、磁鐵上下運動中，穿過鋁板磁通量發生變化，產生感應電流，根據楞次定律可知，向下振動時，相互排斥，向上運動時相互吸引，故AB均錯誤；
C、豎直放置的蹄形磁鐵轉動后，同軸的閉合線圈由于阻礙其相對運動，會同向轉動，這就是電磁驅動現象，故C正確；
D、閉合線圈的轉速一定小于蹄形磁鐵的轉速時，否則就不會有感應電流，也就不會有動力，故D錯誤。
故選：C。
模塊三 鞏固提高
（2023春 興慶區校級期末）如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上放一小鐵鍋冷水?，F接通交流電源，幾分鐘后，鍋中的水沸騰起來，t0時刻的電流方向已在圖中標出，且此時電流正在增大，下列說法正確的是（　?。?br/>A．線圈中電流變化越大，自感電動勢越大，自感系數也增大
B．小鐵鍋中產生渦流，渦流的熱效應使水沸騰起來
C．t0時刻，從上往下看，小鐵鍋中的渦流沿逆時針方向
D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能增大渦流
【解答】解：A、線圈中電流變化越快，自感電動勢越大，與電流變化的大小沒有必然的關系，線圈的自感系數是由線圈本身的性質決定的，與線圈的電流變化無關，故A錯誤；
B、由于交流電在線圈中產生變化的磁場，變化的磁場穿過小鐵鍋可以在小鐵鍋中產生感生電場，從而產生渦流，渦流的熱效應使水沸騰起來，故B正確；
C、t0時刻電流從線圈的上端流入且電流正在增大，根據安培定則可知穿過小鐵鍋的磁場是向上增大的，根據楞次定律可知，小鐵鍋中渦流的磁場方向一定是向下的，再根據安培定則可知，從上往下看，小鐵鍋中的渦流沿順時針方向，故C錯誤；
D、由于導體中的渦流會損耗能量，所以變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成，其目的是減小渦流，故D錯誤。
故選：B。
（2023 江蘇模擬）如圖所示，在圓柱形區域內有勻強磁場，磁場方向垂直紙面指向紙里，磁感應強度B隨時間均勻增大。在紙面內放置一均勻正三角形金屬導線框OAB，其中O點為磁場區域的圓心。變化的磁場產生渦旋電場的電場線沿以O點圓心的圓周。則（　　）
A．感生電場只分布在圓柱形區域內
B．沿感生電場電場線方向電勢降低
C．導線AO中產生感應電動勢
D．AB間的電壓是AO電壓的兩倍
【解答】解：A．感生電場不只分布在圓柱形區域內，而是在以O點為圓心的空間范圍，故A錯誤；
B．感生電場線是閉合的圓周，則沿感生電場電場線方向電勢不是降低的，故B錯誤；
C．在閉合回路中產生了感生電動勢，導線AO中不會產生感應電動勢，故C錯誤；
D．因感應電動勢產生于閉合回路，可知AB間的電壓等于BOA間的電壓，而BO間電壓等于AO間電壓，可知AB間電壓是AO電壓的兩倍，故D正確。
故選：D。
（2023春 普陀區校級期中）靈敏電流計的零刻度位于刻度盤中央，為了使靈敏電流計的指針在零刻度附近快速停下，實驗小組的同學設計利用“電磁阻尼”來實現這一目的。他們設計了如圖所示的甲、乙兩種方案，甲方案和乙方案中的相同磁場均位于零刻度線下方，甲方案在指針轉軸上裝上扇形鋁板，乙方案在指針轉軸上裝上扇形鋁框，下列說法正確的是（　?。?br/>A．因為鋁框較鋁板質量小，所以乙方案比甲方案更加合理
B．乙方案中，鋁框小幅度擺動時一定會產生感應電流
C．甲方案中，即使鋁板擺動幅度很小，鋁板中也能產生渦流
D．因為穿過鋁框的磁通量更大，所以乙方案更合理
【解答】解：C、甲方案中，鋁板擺動時，扇形鋁板的半徑切割磁感應線，在鋁板內形成環狀電流，產生渦流，起電磁阻尼的作用，指針能很快停下來，故C正確；
ABD、乙方案中，當指針偏轉角度較小時，鋁框中磁通量不變，不能產生感應電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，與鋁框質量大小無關，因此，甲方案更合理，故ABD錯誤；
故選：C。
（2023春 東城區校級期中）電子感應加速器是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖甲所示，圖的上部分為側視圖，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。甲圖的下部分為真空室的俯視圖，電子從電子槍右端逸出，當電磁鐵線圈電流的大小與方向變化滿足相應的要求時，電子在真空室中沿虛線圓軌跡運動，不斷地被加速。若某次加速過程中，電子圓周運動軌跡的半徑為R，圓形軌跡上的磁場為B1，圓形軌跡區域內磁場的平均值記為（由于圓形軌跡區域內各處磁場分布可能不均勻，即為穿過圓形軌道區域內的磁通量與圓的面積比值）。電磁鐵中通有如圖乙所示的電流，設圖甲裝置中標出的電流方向為正方向。下列說法正確的是（　　）
A．電子在運動時的加速度始終指向圓心
B．電子在圖乙的內能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速
C．電子在圖乙的內能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速
D．為使電子被控制在圓形軌道上不斷被加速，B1與之間應滿足
【解答】解：A．電子在運動時受到沿切線方向的電場力，總是指向圓心的洛倫茲力，而洛倫茲力和電場力在任意時刻都是垂直的關系，則根據矢量合成法則可知電子運動時的合力不指向圓心，由牛頓第二定律知加速度也不指向圓心，故A錯誤；
B．由圖甲結合安培定則可知電磁鐵線圈產生的磁場方向由下向上，而圖乙的內線圈中的電流在減小，產生的感應磁場在減弱，由楞次定律可知，真空室中的感生電場的方向從上往下看為逆時針方向，則可知電子在該時間段內不能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速，故B錯誤；
C．時間內，電磁鐵線圈中的電流方向從上往下看為順時針方向，產生的感應磁場的方向從上往下，而電流在減小，因此產生的磁場在減弱，故真空室中產生的感生電場的方向從上往下看為順時針，但此時電子所受洛倫茲力的方向不再指向圓心而是反向，背離圓心，由此可知電子在該時間段內也不能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速，故C錯誤；
D．根據法拉第電磁感應定律得：
其中ΔΦ＝ΔB S，S＝πr2
解得：
由B＝B0+kt
可知
聯立以上兩式可得
再由W電＝F電 2πr，W電＝eE感，F電＝eE
聯立以上各式可得：
而當洛倫茲力提供向心力時有
可得B1eR＝mv
則此時軌道處的感生電場的場強大小為：
給B1eR＝mv等式兩邊同除以時間Δt可得：
而
又ma＝eE
代入E可得：
整理后可得
因為t＝0時，，因此有，故D正確。
故選：D。
（2023春 東城區校級期中）物理課上，老師做了一個“神奇”的實驗：將1m長的鋁管豎直放置，一磁性很強的磁鐵從上管口由靜止釋放，觀察到磁鐵用較長時間才從下管口落出，如圖所示，對于這個實驗現象同學們經分析討論做出相關的判斷，你認為正確的是（下落過程中不計空氣阻力，磁鐵也沒有與管壁接觸）（　?。?br/>A．如果磁鐵的磁性足夠強，磁鐵會停留在鋁管中，永遠不落下來
B．如果磁鐵的磁性足夠強，磁鐵在鋁管中運動時間更長，但一定會落下來
C．磁鐵在鋁管中運動的過程中，由于不計空氣阻力，所以機械能守恒
D．如果將鋁管換成塑料管，磁鐵從塑料管中出來也會用較長時間
【解答】解：AB、如果磁鐵的磁性足夠強，磁鐵在鋁管中運動受到阻力更大，原因：當磁鐵運動時才會導致鋁管的磁通量發生變化，才出現感應磁場阻礙原磁場的變化，所以運動時間變長，但一定會落下，故A錯誤，B正確；
CD、磁鐵在鋁管中運動的過程中，雖不計空氣阻力，但在下落過程中鋁管中產生渦流從而產生焦耳熱，磁體下落過程減少的重力勢能沒有完全轉化為動能，故該過程機械能不守恒，如果將鋁管換成塑料管，磁鐵做自由落體運動很快從塑料管下方出來，故CD錯誤。
故選：B。
（2023 清遠模擬）如圖所示，虛線左側的勻強磁場垂直紙面向外，右側的勻強磁場垂直紙面向里。一金屬小球從固定的光滑絕緣圓弧軌道上的點a無初速度釋放后向右側運動到最高點b的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．a、b兩點等高
B．小球在最低點處于平衡狀態
C．小球在穿過虛線時內部會產生渦流
D．小球在穿過虛線時受到豎直向上的磁場力
【解答】解：AC、小球在穿過虛線時磁通量發生變化，小球內部會產生渦流，把一部分機械能轉化為電能，所以b點一定低于a點，故C正確，A錯誤；
B、小球在最低點除需做圓周運動，合外力一定不為零，不是處于平衡狀態，故B錯誤；
D、根據楞次定律可知小球在穿過虛線時受到水平向左的磁場力
故選：C。
（2022秋 清遠期末）電磁阻尼現象演示裝置如圖所示，鋼鋸條上端固定在支架上，下端固定有強磁鐵，將磁鐵推開一個角度釋放，它會在豎直面內擺動較長時間；若在其正下方固定一鋼塊（不與磁鐵接觸），則擺動快速停止。下列說法正確的是（　　）
A．如果將磁鐵的磁極調換，重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現象
B．用銅塊替代鋼塊，重復試驗將不能觀察到電磁阻尼現象
C．在固定鋼塊的情況下，磁鐵下擺和上擺過程中磁鐵和鋼鋸條組成的系統機械能均減少
D．在固定鋼塊的情況下，磁鐵在擺動過程中與鋼塊沒有相互作用力
【解答】解：A．如果將磁鐵的磁極調換，重復實驗時，鋼塊的磁通量仍會變化，還會產生電磁感應（渦流）現象，進而將觀察到電磁阻尼現象，故A錯誤；
B．用銅塊替代鋼塊，銅塊是導體，重復實驗時，在銅塊中仍會產生渦流，仍能觀察到電磁阻尼現象，故B錯誤；
C．在固定鋼塊的情況下，磁鐵下擺和上擺過程中磁鐵和鋼鋸條組成的系統機械能均減少，原因是在此過程中，鋼塊里出現渦流，使一部分機械能轉化為內能，故C正確；
D．在固定鋼塊的情況下，根據楞次定律的“來拒去留”，磁鐵在擺動過程中與鋼塊間存在相互作用力，故D錯誤。
故選：C。
（2023 石景山區一模）汽車使用的電磁制動原理示意圖如圖所示，當導體在固定通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，使導體受到阻礙運動的制動力。下列說法正確的是（　?。?br/>A．制動過程中，導體不會發熱
B．制動力的大小與導體運動的速度無關
C．改變線圈中的電流方向，導體就可獲得動力
D．制動過程中導體獲得的制動力逐漸減小
【解答】解：A、電磁制動的原理是當導體在通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，導體會發熱，故A錯誤；
B、導體運動的速度越大，產生的感應電流越強，制動器對轉盤的制動力越大，故制動力的大小與導體運動的速度有關，故B錯誤；
C、如果改變線圈中的電流方向，鐵芯產生的磁感線的方向變為反向，此時產生的渦流方向也相反，根據安培力的公式，電流和所處的磁場方向同時反向，安培力方向不變，故還是使導體受到阻礙運動的制動力，故C錯誤；
D、制動過程，導體的速度逐漸減小，產生的感應電流變小，制動器對轉盤的制動力減小，故D正確。
故選：D。
（2022秋 朝陽區期末）電磁爐是目前家庭常用的炊具，具有無明火、無污染、高效節能等優點。某同學仿照電磁爐原理自己制作了一個簡易電磁爐，其結構簡圖如圖所示。在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，接通交流電源，一段時間后杯內的水就會沸騰起來。下列說法正確的是（　?。?br/>A．家用電磁爐工作時，利用其面板產生的渦流來加熱食物
B．家用電磁爐的鍋用鐵而不用陶瓷材料，主要是因為陶瓷的導熱性能較差
C．簡易電磁爐工作時，利用線圈產生的自感現象來加熱水
D．僅增大簡易電磁爐交流電的頻率，可以縮短水達到沸騰的時間
【解答】解：
A.家用電磁爐工作時，利用金屬鍋自身產生無數小渦流而直接加熱于鍋內的食物，故A錯誤；
B.家用電磁爐的鍋用鐵而不用陶瓷材料，主要是因為陶瓷無法產生渦流，故B錯誤；
C.簡易電磁爐工作時，利用金屬杯自身產生無數小渦流來加熱水，故C錯誤；
D.提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果，縮短水達到沸騰的時間，故D正確；
故選：D。
（2023 浙江模擬）利用電磁感應加速物體除了有類似電磁彈射的方式外，還有一種利用感生電場加速帶電物體的方式，其原理如圖甲所示。一個用光滑絕緣細圓管繞成的圓環固定在水平面上，圓環半徑為R。一個質量為m、電荷量為+q的小球（可視為質點）靜止在細圓管中。垂直圓環平面、以圓環外側為邊界的圓柱形區域內存在豎直方向上的勻強磁場，其磁感應強度大小隨時間的變化規律如圖乙所示，豎直向上為正。已知變化的磁場在細圓管處產生環形感生電場（穩定的感生電場可類比靜電場）。細圓管半徑大于小球半徑且遠小于圓環半徑R。求：
（1）在0～2t0時間內，繞圓環一圈產生的感應電動勢大??；
（2）在0～2t0時間內，細圓管內產生的感生電場的大小及方向（俯視）；
（3）在0～2t0期間，小球轉動的圈數；
（4）t＝1.5t0時，求小球對管壁的作用力大小。
【解答】解：（1）由法拉第電磁感應定律可得：
由圖乙可得
聯立解得繞圓環一圈產生的感應電動勢大小為：
（2）在0～2t0期間
解得：
由楞次定律可得，感生電場方向為順時針方向。
（3）小球轉動一圈動能增量由動能定理得：
ΔEk0＝W電
其中W電＝Eq×2πR
聯立解得：
小球在感生電場中，由牛頓第二定律得：
Eq＝maE
所以t1＝2t0末時小球的速度為：
解得：
小球動能增加與圈數N關系
解得：
（4）t2＝1.5t0末時小球的速度為：
v＝aE×1.5t0
解得：
小球此時在圓管內的受力分析如圖
由牛頓第二定律
解得：
又由牛頓第三定律，小球對管壁的作用力為：
答：（1）在0～2t0時間內，繞圓環一圈產生的感應電動勢大小為
（2）在0～2t0時間內，細圓管內產生的感生電場的大小為，方向為順時針；
（3）在0～2t0期間，小球轉動的圈數為；
（4）t＝1.5t0時，求小球對管壁的作用力大小為：。
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2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　電磁感應現象中的感生電場 1
知識點二　渦流 4
知識點三　電磁阻尼和電磁驅動 6
模塊三 鞏固提高 9
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.理解渦流的產生原因，理解電磁驅動和電磁阻尼的原理,進一步理解和掌握電磁感應定律 2.了解渦流和電磁驅動、電磁阻尼在日常生活、生產和科技上的應用. 本講內容在新高考中再現率不高屬間歇性考查知識點，多以選擇題形式出現,但與生活生產、科技應用緊密聯系的風格已經形成,平均難度中等偏下.分值為4~6分.
模塊二 知識掌握
知識點一　電磁感應現象中的感生電場
【情境導入】
如圖所示，B增強時，就會在空間激發一個感生電場E.如果E處空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向移動，產生感應電流．
(1)感生電場的方向與感應電流的方向有什么關系？如何判斷感生電場的方向？
(2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？
【知識梳理】
1．感生電場
認為，磁場變化時會在空間激發一種 ，這種電場叫作感生電場．
2．感生電動勢
由感生電場產生的電動勢叫感生電動勢．
3．電子感應加速器
電子感應加速器是利用 使電子加速的設備，當電磁鐵線圈中 的大小、方向發生變化時，產生的感生電場使電子加速．
【重難詮釋】
1．變化的磁場周圍產生感生電場，與閉合電路是否存在無關．如果在變化的磁場中放一個閉合電路，自由電荷在感生電場的作用下發生定向移動．
2．感生電場可用電場線形象描述．感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的，而靜電場的電場線不閉合．
3．感生電場的方向根據楞次定律用右手螺旋定則判斷，感生電動勢的大小由法拉第電磁感應定律E＝n計算．
（2022秋 雁塔區校級期末）英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發感生電場。如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環水平放置，環內存在豎直向上的勻強磁場B，環上套一帶電量為+q的小球。已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是（　?。?br/>A．0 B． C．2πkqr2 D．πkqr2
（2023 洪山區校級模擬）電子感應加速器的基本原理如圖甲所示，在電磁鐵的兩極間有一環形向外逐漸減弱、并對稱分布的交變磁場，這個交變磁場又在真空室內激發感生電場，其電場線是一系列繞磁感線的同心圓。這時若用電子槍把電子向右沿切線方向射入環形真空室，電子將受到環形真空室中的感生電場的作用而被加速，同時，電子還受到洛倫茲力的作用，使電子在半徑為R的圓形軌道上運動。若電子軌道所圍面積內平均磁感應強度隨時間變化如圖乙所示（垂直紙面向內為的正方向），則電子在加速器中可正常加速的時間是（　?。?br/>A．0～t0 B．t0～2t0 C．2t0～3t0 D．3t0～4t0
（2023 房山區二模）現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖 1所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，忽略相對論效應的影響。
a.電磁體的磁感應強度大小B隨時間t的變化關系如圖3所示，電子在感生電場中加速，寫出感生電場的方向，并求在0﹣T0時間內，真空室中產生感應電動勢大小E；
b.均勻變化的磁場會在空間激發感生電場，該電場為渦旋電場。真空室中的電子受到感生電場力的作用定向移動，感生電場力對電子做了功。求電子在真空室中加速所受的感生電場力的大小F，并分析說明渦旋電場中能否像靜電場一樣建立“電勢”的概念。
知識點二　渦流
【情境導入】
如圖所示，線圈中的電流隨時間變化時，導體中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？
【知識梳理】
1．渦流：當線圈中的 隨時間變化時，線圈附近的任何導體中都會產生感應電流，用圖表示這樣的感應電流，就像水中的漩渦，所以把它叫作 ，簡稱 ．
2．金屬塊中的渦流會產生 ，利用渦流產生的 可以冶煉金屬．
【重難詮釋】
1．產生渦流的兩種情況
(1)塊狀金屬放在變化的磁場中．
(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動．
2．產生渦流時的能量轉化
(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉化為電能，最終轉化為內能．
(2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉化為電能，最終轉化為內能．
3．渦流的應用與防止
(1)應用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門等．
(2)防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯．
（2023春 秦安縣校級期中）高頻感應爐是用于冶煉高質量的特殊金屬的，如圖所示，在冶煉爐外繞有線圈，鍋內放入待冶煉的金屬，線圈內通入高頻交變電流，冶煉鍋體是絕緣材料制作的，鍋內金屬能被加熱熔化并達到很高的溫度。以下說法正確的是（　?。?br/>A．金屬利用線圈中的電流產生的焦耳熱來加熱
B．金屬利用交變磁場產生的渦流來加熱
C．高頻交變電流能發射紅外線來加熱金屬
D．降低高頻交變電流能提高冶煉金屬的溫度
（2023春 鼓樓區校級期中）如圖所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產生感應電流，感應電流通過焊縫處產生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分發熱很少，以下說法正確的是（　　）
A．交流電的頻率越高，焊縫處的電阻越大
B．交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快
C．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小
D．工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大
（2022秋 山西期末）如圖所示，電磁爐沒有明火卻能達到加熱的效果，深受人們喜愛。電磁爐的工作原理是利用高頻交變電流通過線圈產生磁場，交變的磁場在鐵鍋底部產生無數小渦流，使鐵質鍋自身生熱而直接加熱于鍋內的食物。下列關于電磁爐的說法，正確的是（　?。?br/>A．電磁爐面板采用陶瓷材料，發熱部分為鐵鍋底部
B．電磁爐面板采用金屬材料，通過面板發熱加熱鍋內食品
C．電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱
D．改變交流電的頻率不能改變電磁爐的功率
（2022秋 雁塔區校級期末）1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示。實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后。下列說法不正確的是（　　）
A．圓盤上產生了感應電動勢
B．圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動
C．在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變
D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動
知識點三　電磁阻尼和電磁驅動
【情境導入】
彈簧上端固定，下端懸掛一個磁體．將磁體托起到某一高度后放開，磁體能上下振動較長時間才停下來．如果在磁體下端放一個固定的閉合線圈，使磁體上下振動時穿過它(如圖所示)，磁體就會很快停下來，解釋這個現象．
【知識梳理】
電磁阻尼
當導體在 中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是 導體的運動，這種現象稱為電磁阻尼．
電磁驅動
若磁場相對于導體轉動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到 的作用， 使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動．
【重難詮釋】
電磁阻尼和電磁驅動的比較
電磁阻尼 電磁驅動
不同點 成因 由導體在磁場中運動形成的 由磁場運動而形成的
效果 安培力方向與導體運動方向相反，為阻力 安培力方向與導體運動方向相同，為動力
能量 轉化 克服安培力做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能 磁場能轉化為電能，通過安培力做功，電能轉化為導體的機械能
共同點 兩者都是電磁感應現象，導體受到的安培力都是阻礙導體與磁場間的相對運動
（2023春 房山區期中）如圖是一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極之間。鋁框可以繞支點自由轉動，先使鋁框和磁鐵靜止，轉動磁鐵，觀察鋁框的運動，可以觀察到（　　）
A．鋁框與磁鐵轉動方向相反
B．鋁框始終與磁鐵轉動的一樣快
C．鋁框是因為受到安培力而轉動的
D．當磁鐵停止轉動后，如果沒有空氣阻力和摩擦阻力，鋁框將保持勻速轉動
（2023 萊西市校級學業考試）如圖，將一空的鋁質易拉罐倒扣于筆尖上，在“冂”型木框兩側各固定一個強銣磁鐵，用電鉆控制木框勻速轉動，發現木框雖然不與易拉罐接觸，但易拉罐也會隨木框轉動。則下列說法正確的是（　　）
A．木框的轉速總比易拉罐的大
B．易拉罐與木框的轉動方向相反
C．易拉罐與木框保持相同的轉速同方向轉動
D．兩個磁鐵必須異名磁極相對
（2022 南京二模）如圖是汽車上使用的電磁制動裝置示意圖。電磁制動是一種非接觸的制動方式，其原理是當導體在通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，使導體受到阻礙運動的制動力。下列說法正確的是（　?。?br/>A．制動過程中，導體不會產生熱量
B．如果導體反向轉動，此裝置將不起制動作用
C．制動力的大小與線圈中電流的大小無關
D．線圈電流一定時，導體運動的速度越大，制動力就越大
（多選）（2022 延邊州一模）電磁阻尼可以無磨損地使運動的線圈快速停下來。如圖所示，扇形銅框在絕緣細桿作用下繞轉軸O在同一水平面內快速逆時針轉動，虛線把圓環分成八等份，扇形銅框恰好可以與其中一份重合。為使線框在電磁阻尼作用下停下來，實驗小組設計了以下幾種方案，其中虛線為勻強磁場的理想邊界，邊界內磁場大小均相同，其中不合理的是（　?。?br/>A． B．
C． D．
（2021春 鼓樓區校級期中）渦流、電磁驅動和電磁阻尼都是電磁感應現象，三者常常有緊密聯系，下列說法正確的是（　　）
A．圖甲中，如果在上下振動的碰鐵下固定一個鋁板，磁鐵振動時，鋁板中會產生渦流，渦流對碰鐵總有吸引作用
B．圖甲中，如果在上下振動的磁鐵下固定一個鋁板，磁鐵振動時，鋁板中會產生渦流，渦流對磁鐵總有排斥作用
C．圖乙中，豎直放置的蹄形磁鐵轉動后，同軸的閉合線圈會同向轉動，這是電磁驅動現象
D．圖乙中，蹄形磁鐵勻速轉動時間足夠長，閉合線圈的轉速可以大于蹄形磁鐵的轉速
模塊三 鞏固提高
（2023春 興慶區校級期末）如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上放一小鐵鍋冷水?，F接通交流電源，幾分鐘后，鍋中的水沸騰起來，t0時刻的電流方向已在圖中標出，且此時電流正在增大，下列說法正確的是（　?。?br/>A．線圈中電流變化越大，自感電動勢越大，自感系數也增大
B．小鐵鍋中產生渦流，渦流的熱效應使水沸騰起來
C．t0時刻，從上往下看，小鐵鍋中的渦流沿逆時針方向
D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能增大渦流
（2023 江蘇模擬）如圖所示，在圓柱形區域內有勻強磁場，磁場方向垂直紙面指向紙里，磁感應強度B隨時間均勻增大。在紙面內放置一均勻正三角形金屬導線框OAB，其中O點為磁場區域的圓心。變化的磁場產生渦旋電場的電場線沿以O點圓心的圓周。則（　?。?br/>A．感生電場只分布在圓柱形區域內
B．沿感生電場電場線方向電勢降低
C．導線AO中產生感應電動勢
D．AB間的電壓是AO電壓的兩倍
（2023春 普陀區校級期中）靈敏電流計的零刻度位于刻度盤中央，為了使靈敏電流計的指針在零刻度附近快速停下，實驗小組的同學設計利用“電磁阻尼”來實現這一目的。他們設計了如圖所示的甲、乙兩種方案，甲方案和乙方案中的相同磁場均位于零刻度線下方，甲方案在指針轉軸上裝上扇形鋁板，乙方案在指針轉軸上裝上扇形鋁框，下列說法正確的是（　　）
A．因為鋁框較鋁板質量小，所以乙方案比甲方案更加合理
B．乙方案中，鋁框小幅度擺動時一定會產生感應電流
C．甲方案中，即使鋁板擺動幅度很小，鋁板中也能產生渦流
D．因為穿過鋁框的磁通量更大，所以乙方案更合理
（2023春 東城區校級期中）電子感應加速器是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖甲所示，圖的上部分為側視圖，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。甲圖的下部分為真空室的俯視圖，電子從電子槍右端逸出，當電磁鐵線圈電流的大小與方向變化滿足相應的要求時，電子在真空室中沿虛線圓軌跡運動，不斷地被加速。若某次加速過程中，電子圓周運動軌跡的半徑為R，圓形軌跡上的磁場為B1，圓形軌跡區域內磁場的平均值記為（由于圓形軌跡區域內各處磁場分布可能不均勻，即為穿過圓形軌道區域內的磁通量與圓的面積比值）。電磁鐵中通有如圖乙所示的電流，設圖甲裝置中標出的電流方向為正方向。下列說法正確的是（　　）
A．電子在運動時的加速度始終指向圓心
B．電子在圖乙的內能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速
C．電子在圖乙的內能按圖甲中逆時針方向做圓周運動且被加速
D．為使電子被控制在圓形軌道上不斷被加速，B1與之間應滿足
（2023春 東城區校級期中）物理課上，老師做了一個“神奇”的實驗：將1m長的鋁管豎直放置，一磁性很強的磁鐵從上管口由靜止釋放，觀察到磁鐵用較長時間才從下管口落出，如圖所示，對于這個實驗現象同學們經分析討論做出相關的判斷，你認為正確的是（下落過程中不計空氣阻力，磁鐵也沒有與管壁接觸）（　?。?br/>A．如果磁鐵的磁性足夠強，磁鐵會停留在鋁管中，永遠不落下來
B．如果磁鐵的磁性足夠強，磁鐵在鋁管中運動時間更長，但一定會落下來
C．磁鐵在鋁管中運動的過程中，由于不計空氣阻力，所以機械能守恒
D．如果將鋁管換成塑料管，磁鐵從塑料管中出來也會用較長時間
（2023 清遠模擬）如圖所示，虛線左側的勻強磁場垂直紙面向外，右側的勻強磁場垂直紙面向里。一金屬小球從固定的光滑絕緣圓弧軌道上的點a無初速度釋放后向右側運動到最高點b的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．a、b兩點等高
B．小球在最低點處于平衡狀態
C．小球在穿過虛線時內部會產生渦流
D．小球在穿過虛線時受到豎直向上的磁場力
（2022秋 清遠期末）電磁阻尼現象演示裝置如圖所示，鋼鋸條上端固定在支架上，下端固定有強磁鐵，將磁鐵推開一個角度釋放，它會在豎直面內擺動較長時間；若在其正下方固定一鋼塊（不與磁鐵接觸），則擺動快速停止。下列說法正確的是（　?。?br/>A．如果將磁鐵的磁極調換，重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現象
B．用銅塊替代鋼塊，重復試驗將不能觀察到電磁阻尼現象
C．在固定鋼塊的情況下，磁鐵下擺和上擺過程中磁鐵和鋼鋸條組成的系統機械能均減少
D．在固定鋼塊的情況下，磁鐵在擺動過程中與鋼塊沒有相互作用力
（2023 石景山區一模）汽車使用的電磁制動原理示意圖如圖所示，當導體在固定通電線圈產生的磁場中運動時，會產生渦流，使導體受到阻礙運動的制動力。下列說法正確的是（　?。?br/>A．制動過程中，導體不會發熱
B．制動力的大小與導體運動的速度無關
C．改變線圈中的電流方向，導體就可獲得動力
D．制動過程中導體獲得的制動力逐漸減小
（2022秋 朝陽區期末）電磁爐是目前家庭常用的炊具，具有無明火、無污染、高效節能等優點。某同學仿照電磁爐原理自己制作了一個簡易電磁爐，其結構簡圖如圖所示。在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，接通交流電源，一段時間后杯內的水就會沸騰起來。下列說法正確的是（　?。?br/>A．家用電磁爐工作時，利用其面板產生的渦流來加熱食物
B．家用電磁爐的鍋用鐵而不用陶瓷材料，主要是因為陶瓷的導熱性能較差
C．簡易電磁爐工作時，利用線圈產生的自感現象來加熱水
D．僅增大簡易電磁爐交流電的頻率，可以縮短水達到沸騰的時間
（2023 浙江模擬）利用電磁感應加速物體除了有類似電磁彈射的方式外，還有一種利用感生電場加速帶電物體的方式，其原理如圖甲所示。一個用光滑絕緣細圓管繞成的圓環固定在水平面上，圓環半徑為R。一個質量為m、電荷量為+q的小球（可視為質點）靜止在細圓管中。垂直圓環平面、以圓環外側為邊界的圓柱形區域內存在豎直方向上的勻強磁場，其磁感應強度大小隨時間的變化規律如圖乙所示，豎直向上為正。已知變化的磁場在細圓管處產生環形感生電場（穩定的感生電場可類比靜電場）。細圓管半徑大于小球半徑且遠小于圓環半徑R。求：
（1）在0～2t0時間內，繞圓環一圈產生的感應電動勢大?。?br/>（2）在0～2t0時間內，細圓管內產生的感生電場的大小及方向（俯視）；
（3）在0～2t0期間，小球轉動的圈數；
（4）t＝1.5t0時，求小球對管壁的作用力大小。
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