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第五節(jié)　渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（分值：100分）
1~7題每題7分，共49分
考點(diǎn)一　渦流現(xiàn)象 渦流的熱效應(yīng)
1.（多選）（2023·肇慶市高二期末）電磁灶是現(xiàn)代家庭中的常用灶具，如圖是某型號電磁灶的原理圖。下列有關(guān)電磁灶的說法正確的是（　　　　）
A.電磁灶在使用時(shí)主要利用渦流熱效應(yīng)
B.電磁灶發(fā)熱原理與電爐相同
C.不銹鋼鍋、塑料容器均可在電磁灶上使用
D.電磁灶加熱食物是電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用
2.（多選）如圖是高頻焊接原理示意圖。當(dāng)線圈中通有變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件的焊縫處就會產(chǎn)生大量熱量將金屬熔化，把工件焊接在一起。下列說法正確的是（　　　　）
A.電源的頻率越高，工件中的感應(yīng)電流越大
B.電源的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快
C.焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處的電流大
D.焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處的電阻大
考點(diǎn)二　電磁驅(qū)動和電磁阻尼
3.（多選）如圖所示，是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是（　　　　）
A.2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流
B.1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流
C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動
D.該裝置的作用是使指針能很快穩(wěn)定下來
4.（2023·東莞市石龍中學(xué)高二月考）著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”中，將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法不正確的是（　　　　）
A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢
B.圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動
C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量不變
D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動
5.如圖所示，有一銅盤被輕輕撥動后會繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動時(shí)把蹄形磁體的兩極放在銅盤的邊緣，但不與銅盤接觸。則下列說法正確的是（　　　　）
A.銅盤轉(zhuǎn)得越來越快
B.銅盤中會有渦流產(chǎn)生
C.這是電磁驅(qū)動現(xiàn)象
D.上下交換磁極銅盤會轉(zhuǎn)得越來越快
考點(diǎn)三　渦流的磁效應(yīng)
6.（2024·江門市高二期末）關(guān)于下列四幅插圖的說法正確的是（　　　　）
A.甲圖中當(dāng)搖動手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會同向轉(zhuǎn)動，且和磁鐵轉(zhuǎn)得一樣快
B.乙圖中探測地雷的探測器通過長柄線圈中的電流是變化電流
C.丙圖是通過電磁爐生成的電磁波對食物加熱
D.丁圖中磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁驅(qū)動的作用
7.四川三星堆新發(fā)現(xiàn)6個(gè)祭祀坑，挖掘之前考古人員用圖示金屬探測器在地面上進(jìn)行探測定位，探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬物中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流又影響線圈中的電流，使探測器發(fā)出警報(bào)，則（　　　　）
A.發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是恒定磁場
B.被測金屬中產(chǎn)生的電流是恒定電流
C.探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強(qiáng)弱無關(guān)
D.探測器與被測金屬物相對靜止時(shí)出能發(fā)出警報(bào)
8~11題每題9分，共36分
8.（多選）如圖所示，紐扣形永磁鐵直徑略小于銅管、塑料管內(nèi)徑，某同學(xué)分別同時(shí)將兩個(gè)紐扣形永磁鐵從豎直放置的空心銅管和空心塑料管上端口處由靜止釋放，忽略空氣阻力以及磁鐵與管壁的摩擦。下列說法正確的是（　　　　）
A.紐扣形永磁鐵在銅管中下落得快
B.紐扣形永磁鐵在塑料管中下落得快
C.紐扣形永磁鐵在銅管中下落過程中機(jī)械能守恒
D.紐扣形永磁鐵在塑料管中下落過程中機(jī)械能守恒
9.高速鐵路列車通常使用磁力剎車系統(tǒng)。磁力剎車工作原理可簡述如下：將磁鐵的N極靠近一塊正在沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的圓形鋁盤，使磁感線垂直鋁盤向內(nèi)，鋁盤隨即減速，如圖所示。圖中磁鐵左方鋁盤的甲區(qū)域（虛線區(qū)域）朝磁鐵方向運(yùn)動，磁鐵右方鋁盤的乙區(qū)域（虛線區(qū)域）朝離開磁鐵方向運(yùn)動。下列有關(guān)鋁盤剎車的說法正確的是（　　　　）
A.鋁盤甲區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向里的磁場
B.鋁盤乙區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向外的磁場
C.磁鐵與甲、乙兩區(qū)域的感應(yīng)電流之間的作用力，都會使鋁盤減速
D.若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤，則磁鐵對空洞鋁盤的作用力變大
10.（多選）（2024·中山市高二期末）我們熟知磁鐵不能吸引金銀。但最近媒體報(bào)導(dǎo)了幾起怪事，有人發(fā)現(xiàn)從正規(guī)渠道購買的金條能被磁鐵“吸”得動起來，當(dāng)強(qiáng)磁鐵對著金條前后快速移動時(shí)，金條被“吸”得前后擺動，于是就懷疑金條有問題，但通過專業(yè)檢測這些金條都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。檢測員再次用強(qiáng)磁鐵在金條旁邊上下左右、前后緩慢移動時(shí)，未發(fā)現(xiàn)金條被吸引的現(xiàn)象，只有在前后快速移動磁鐵時(shí)才發(fā)現(xiàn)吸引現(xiàn)象，對此現(xiàn)象下列解釋合理的是（　　　　）
A.金條被“吸”是因?yàn)槭艿饺f有引力的作用
B.前后快速移動磁鐵時(shí)磁通量變化較快，金條中產(chǎn)生渦流，從而和磁鐵發(fā)生相互作用，發(fā)生擺動
C.前后緩慢移動磁鐵時(shí)，金條中磁通量不發(fā)生變化，所以沒有感應(yīng)電流
D.上下或左右緩慢移動磁鐵時(shí)，磁通量變化較慢，金條中感應(yīng)電流很小，和磁鐵相互作用很弱，不足以觀察到金條擺動
11.（多選）（2023·茂名市高二期末）如圖所示為某種售貨機(jī)硬幣識別系統(tǒng)簡圖。虛線框內(nèi)存在磁場，從入口A進(jìn)入的硬幣沿斜面滾落，通過磁場區(qū)域后，由測速器測出速度大小，若速度在某一合適范圍，擋板B自動開啟，硬幣就會沿斜面進(jìn)入接收裝置；否則擋板C開啟，硬幣進(jìn)入另一個(gè)通道拒絕接收。下列說法正確的是（　　　　）
A.磁場能使硬幣的速度增大得更快
B.由于磁場的作用，硬幣的機(jī)械能減小
C.硬幣進(jìn)入磁場的過程會受到來自磁場的阻力
D.如果沒有磁場，則測速器示數(shù)會更大一些
12.（15分）磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動，會出現(xiàn)電磁驅(qū)動現(xiàn)象。磁懸浮列車是一種高速運(yùn)載工具，其驅(qū)動系統(tǒng)基本原理：在沿軌道安裝的固定繞組（線圈）中通以變化的勵磁電流，勵磁電流在軌道上方產(chǎn)生等效的向前運(yùn)動的磁場，該磁場可以讓固定在車體下部的金屬框產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用向前運(yùn)動。我們給出的簡化模型，圖甲是磁懸浮列車與軌道示意圖。圖乙是固定在車底部金屬線框與軌道上運(yùn)動磁場的示意圖。在圖乙中，水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向等距離間隔的勻強(qiáng)磁場B1和B2二者大小相等、方向相反，車底部平行導(dǎo)軌的金屬線框?qū)挾扰c磁場間隔相等。沿導(dǎo)軌分布的“條帶狀”磁場的各部分同時(shí)以恒定速度v0沿導(dǎo)軌水平向前運(yùn)動時(shí)，金屬線框?qū)艿窖貙?dǎo)軌向前的安培力而運(yùn)動起來。設(shè)金屬線框垂直導(dǎo)軌的邊長L=0.40 m、總電阻R=2.0 Ω，代表車廂的單匝銅制金屬線框總質(zhì)量m=1 kg，磁場B1=B2=B=1.0 T，磁場運(yùn)動速度v0=5 m/s，線框向前運(yùn)動時(shí)所受阻力f的大小與線框速率成正比，即f=kv，k=0.08。
（1）（5分）設(shè)t=0時(shí)刻，金屬線框的速度為零，試求此時(shí)線圈回路的電流大小I0；
（2）（5分）設(shè)某時(shí)刻，金屬線框的速度v1=2 m/s，試求此時(shí)金屬線框的加速度大小a；
（3）（5分）試求該金屬線框所能達(dá)到的最大速率v2。
答案精析
1.AD　［電磁灶使用時(shí)，線圈將電能轉(zhuǎn)化為電磁能，在鍋底產(chǎn)生渦流是將電磁能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過渦流做功再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電爐利用的是電流的熱效應(yīng)，故B錯誤，A、D正確；鐵質(zhì)鍋、不銹鋼鍋可在電磁灶上使用，塑料容器不可在電磁灶上使用，故C錯誤。］
2.AD　［根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電源的頻率越高，感應(yīng)電動勢越大，工件中的感應(yīng)電流越大，焊縫處的溫度升高得越快，A正確，B錯誤；焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處接觸面積小，電阻大，C錯誤，D正確。］
3.AD　［當(dāng)電表的指針擺動時(shí)，金屬框1在蹄形磁鐵2中同時(shí)轉(zhuǎn)動，金屬框中的磁通量發(fā)生變化，則產(chǎn)生感應(yīng)電流——即渦流，金屬框在磁場中所受的安培力阻礙其相對運(yùn)動，使指針很快穩(wěn)定下來，故A、D正確。］
4.D　［圓盤運(yùn)動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，選項(xiàng)A正確，不符合題意；圓盤轉(zhuǎn)動過程中會形成渦流，渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)B正確，不符合題意；圓盤轉(zhuǎn)動過程中，圓盤位置、圓盤面積和磁場都沒有發(fā)生變化，所以沒有磁通量的變化，選項(xiàng)C正確，不符合題意；當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生渦流，而磁針對電流有力的作用，根據(jù)力的作用是相互的，磁針會受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，故D錯誤，符合題意。］
5.B　［由于電磁阻尼作用導(dǎo)致銅盤轉(zhuǎn)得越來越慢，故A、C錯誤；可以將銅盤分成很多部分，銅盤轉(zhuǎn)動時(shí)穿過銅盤的各個(gè)部分的磁通量發(fā)生變化，故產(chǎn)生渦流，故B正確；上下交換磁極同樣會由于電磁阻尼作用導(dǎo)致銅盤轉(zhuǎn)得越來越慢，故D錯誤。］
6.B　［由電磁驅(qū)動原理，題圖甲中搖動手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會同向轉(zhuǎn)動，且比磁鐵轉(zhuǎn)得慢，即同向異步，故A錯誤；
探測地雷的探雷器是利用渦流工作的，士兵手持一個(gè)長柄線圈在地面上掃過，線圈中有變化的電流，如果地下埋著金屬物品，金屬中感應(yīng)渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警，故B正確；
電磁爐是采用磁場感應(yīng)渦流加熱食物的，故C錯誤；
磁電式儀表中，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁阻尼的作用，故D錯誤。］
7.D　［探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬物中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是變化的磁場，A錯誤；感應(yīng)電流的磁場又影響線圈中的電流，說明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場是變化的，在線圈中又產(chǎn)生了感應(yīng)電流，從而發(fā)出警報(bào)，B錯誤；探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強(qiáng)弱有關(guān)，發(fā)射線圈中的電流越強(qiáng)，其產(chǎn)生的磁場也越強(qiáng)，其探測的深度就越深，C錯誤；因?yàn)樘綔y器產(chǎn)生的磁場是變化的，所以探測器與被測金屬物相對靜止時(shí)也能發(fā)出警報(bào)，D正確。］
8.BD　［紐扣形永磁鐵在塑料管中下落時(shí)只受重力作用，做自由落體運(yùn)動，在銅管中下落時(shí)，使銅管的磁通量發(fā)生變化，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對磁鐵產(chǎn)生磁場力的作用，根據(jù)“來拒去留”規(guī)律，可知磁鐵所受磁場力向上，比自由落體運(yùn)動慢，所以紐扣形永磁鐵在塑料管中下落得快，A錯誤，B正確；由于紐扣形永磁鐵在銅管中下落過程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑱C(jī)械能不守恒，而紐扣形永磁鐵在塑料管中下落過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，C錯誤，D正確。］
9.C　［鋁盤甲區(qū)域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，則此感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外，故A錯誤；
鋁盤乙區(qū)域中的磁通量減小，由楞次定律可知，乙區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，則此感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向里，故B錯誤；
由“來拒去留”可知，磁鐵與感應(yīng)電流之間有相互阻礙的作用力，則會使鋁盤減速，故C正確；
若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤，這樣會導(dǎo)致渦流產(chǎn)生的磁場減弱，則磁鐵對空洞鋁盤所產(chǎn)生的減速效果明顯低于實(shí)心鋁盤，故D錯誤。］
10.BD　［當(dāng)磁鐵快速前后移動時(shí)，穿過金條的磁通量變化較快，金條中產(chǎn)生渦流，從而和磁鐵發(fā)生相互作用，發(fā)生擺動，故A錯誤，B正確；
當(dāng)磁鐵在金條旁邊上下左右、前后緩慢移動時(shí)，穿過金條的磁通量變化較慢，金條中感應(yīng)電流很小，和磁鐵相互作用很弱，不足以觀察到金條擺動，故C錯誤，D正確。］
11.BCD　［根據(jù)題意可知，硬幣進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)，穿過硬幣的磁通量發(fā)生變化，硬幣中產(chǎn)生感應(yīng)電流，硬幣受到安培力作用會阻礙硬幣的相對運(yùn)動，即硬幣進(jìn)入磁場的過程會受到來自磁場的阻力，若磁場阻力大于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣將做減速運(yùn)動，若磁場阻力等于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣將勻速進(jìn)入磁場，若磁場阻力小于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣繼續(xù)加速運(yùn)動，但速度增加變慢，綜上所述，A錯誤，C正確；安培力對硬幣做負(fù)功，使硬幣的機(jī)械能減小，故B正確；如果沒有磁場，對硬幣沒有阻礙作用，由動能定理可知，硬幣到達(dá)測速器位置時(shí)速度會更大一些，故D正確。］
12.（1）2 A　（2）0.8 m/s2　（3）4 m/s
解析　（1）當(dāng)金屬線框的速度為零時(shí)，線框相對于磁場的速度大小為v0，線框中左右兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則有E0=2BLv0=4 V
產(chǎn)生的感應(yīng)電流I0==2 A
（2）當(dāng)金屬線框的速度v1=2 m/s，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=2BL（v0-v1）=2.4 V，產(chǎn)生感應(yīng)電流I1==1.2 A
根據(jù)牛頓第二定律2BI1L-kv1=ma
解得a=0.8 m/s2
（3）該金屬線框所能達(dá)到的最大速率v2時(shí)所受安培力
F=·BL=，此時(shí)安培力與阻力平衡F=f=kv2
解得v2=4 m/s。第五節(jié)　渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用
［學(xué)習(xí)目標(biāo)］　1.理解渦流產(chǎn)生的原理，了解渦流在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用（重點(diǎn)）。2.了解渦流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用（重難點(diǎn)）。3.了解渦流的機(jī)械效應(yīng)，理解電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，并了解其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用（重點(diǎn)）。4.了解渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用。
一、渦流現(xiàn)象　渦流的熱效應(yīng)
如圖所示，線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？
1.渦流：當(dāng)線圈中的　　　　隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，用圖表示這樣的感應(yīng)電流，看起來就像水中的旋渦，所以叫作　　　　，簡稱　　　　。這種整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象。
2.渦流的熱效應(yīng)：金屬塊中的渦流會產(chǎn)生　　　　，如果金屬的電阻率　　　　，則會產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，產(chǎn)生大量的　　　　，利用渦流產(chǎn)生的　　　　可以冶煉金屬。
3.產(chǎn)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(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動。
4.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
（1）金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（2）金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
5.渦流的應(yīng)用與防止
（1）應(yīng)用：真空冶煉爐、電磁爐等。
（2）防止：為了減小電動機(jī)、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼作材料，而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
（1）渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流。（　　）
（2）渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的。（　　）
（3）導(dǎo)體中有渦流時(shí)，導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會發(fā)熱。（　　）
例1　（多選）（2024·梅州市高二月考）“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，它的工作原理是：在封口機(jī)工作時(shí)，套在瓶口上的封口頭內(nèi)的線圈有電流通過，致使靠近線圈（但與線圈絕緣）的鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在被封容器的瓶口處，達(dá)到迅速封口的目的。下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔
B.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶
C.封口過程中溫度過高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率
D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口，但不適用于金屬容器
二、渦流的機(jī)械效應(yīng)
（1）如圖甲所示，將兩磁鐵在同一高度釋放，下方放有閉合線圈的磁鐵很快停止振動，而下方不放閉合線圈的磁鐵能振動較長時(shí)間，如何解釋這個(gè)現(xiàn)象？
（2）如圖乙所示，當(dāng)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動蹄形磁鐵時(shí)線圈怎樣轉(zhuǎn)動？使線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么？
1.渦流的機(jī)械效應(yīng)：磁場中的渦流會受到　　　　的作用，表現(xiàn)出相應(yīng)的機(jī)械效應(yīng)。
2.電磁驅(qū)動：當(dāng)磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流使導(dǎo)體受到　　　　　　，　　　　　使導(dǎo)體運(yùn)動起來的現(xiàn)象叫作電磁驅(qū)動。
3.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在　　　　中運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是　　　　導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象叫作電磁阻尼。
例2　電磁驅(qū)動是21世紀(jì)初問世的新概念，該技術(shù)被視為將帶來交通工具大革命。多國科學(xué)家都致力于此項(xiàng)研究。在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性式轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理。如圖所示，是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是（　　）
A.鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動
B.永久磁鐵隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運(yùn)動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動
C.鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁鐵轉(zhuǎn)動方向相反
D.鋁盤和永久磁鐵被同轉(zhuǎn)軸帶動，兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的
例3　電磁阻尼現(xiàn)象在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，如汽車的減震懸架等。某車型的減震系統(tǒng)由兩部分組成：一部分是機(jī)械彈簧主減震系統(tǒng)；另一部分是電磁輔助減震系統(tǒng)。裝置示意圖如圖所示，強(qiáng)磁體固定在汽車底盤上，阻尼線圈固定在輪軸上，輪軸與底盤通過彈簧主減震系統(tǒng)相連，在震動過程中磁體可在線圈內(nèi)上下移動。則（　　）
A.對調(diào)磁體的磁極，電磁輔助減震系統(tǒng)就起不到減震效果
B.增多線圈匝數(shù)，不影響安培力的大小
C.只要產(chǎn)生震動，電磁輔助減震系統(tǒng)就能起到減震效果
D.震動過程中，線圈中有感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流方向不變
電磁阻尼 電磁驅(qū)動
不 同 點(diǎn) 成因 由導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動形成的 由磁場運(yùn)動而形成的
效果 安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相反，為阻力 安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相同，為動力
能量 轉(zhuǎn)化 克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能
共同點(diǎn) 兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場間的相對運(yùn)動
三、渦流的磁效應(yīng)
1.渦流也是電流，而電流能夠產(chǎn)生　　　　，因此渦流也具有磁效應(yīng)。
2.渦流探測
（1）原理：互感。
（2）應(yīng)用：探測行李包中的槍支、埋于地下的地雷、金屬覆蓋膜的厚度。
例4　如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈，若工作過程中某段時(shí)間通電線圈中存在順時(shí)針方向（從左向右觀察）均勻增大的電流，則下列說法正確的是（電流方向判斷均從左向右觀察）（　　）
A.無金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針
B.無金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流的大小不變
C.有金屬片通過時(shí)，按收線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針
D.有金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流會變大
答案精析
一、
有。它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流。
梳理與總結(jié)
1.電流　渦電流　渦流
2.熱量　小　焦耳熱　熱量
易錯辨析
（1）×　（2）√　（3）×
例1　CD　［由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理，故封口材料必須是金屬類材料，而且電源必須是交流電源，A、B錯誤；減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產(chǎn)生的熱量，可解決溫度過高的問題，C正確；封口材料應(yīng)是金屬類材料，但對應(yīng)被封口的容器不能是金屬，否則同樣會被加熱，只能是玻璃、塑料等材質(zhì)，D正確。］
二、
（1）題圖甲中下方放有閉合線圈的磁鐵振動時(shí)除了受空氣阻力外，還受到線圈的磁場阻力，所以很快停下來。
（2）當(dāng)蹄形磁鐵順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈也順時(shí)針轉(zhuǎn)動；當(dāng)蹄形磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來。
梳理與總結(jié)
1.安培力　2.安培力　安培力　3.磁場　阻礙
例2　B　［當(dāng)永久磁鐵隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時(shí)永久磁鐵的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有力的作用，而產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，A錯誤，B正確；
該轉(zhuǎn)速表運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律知，鋁盤磁場總是阻礙永久磁鐵轉(zhuǎn)動，要使減小穿過鋁盤磁通量的變化，永久磁鐵轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，C錯誤；
永久磁鐵固定在轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁鐵不是同轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動不是同步的，D錯誤。］
例3　C　［對調(diào)磁體的磁極，震動過程線圈仍會產(chǎn)生感應(yīng)電流，不影響減震效果，故A錯誤，C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n，線圈匝數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，線圈電流越大，電磁阻尼現(xiàn)象越明顯，故增多線圈匝數(shù)會影響安培力的大小，故B錯誤；震動過程中，線圈中磁通量的變化情況會根據(jù)磁體的靠近或者遠(yuǎn)離而不同，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向也會隨之改變，故D錯誤。］
三、
1.磁場
例4　B　［當(dāng)左側(cè)通電線圈中通有不斷增大的順時(shí)針方向的電流時(shí)，知穿過右側(cè)接收線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，即使有金屬片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向仍然為逆時(shí)針，故A、C錯誤；無金屬片通過時(shí)，通電線圈中存在順時(shí)針方向均勻增大的電流，則通電線圈產(chǎn)生的磁場均勻增大，所以穿過右側(cè)接收線圈的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變，故B正確；有金屬片通過時(shí)，穿過金屬片的磁通量也發(fā)生變化，金屬片中也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以會使該空間中磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，接收線圈中感應(yīng)電流會變小，故D錯誤。］(共58張PPT)
DIERZHANG
第二章
第五節(jié)　渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用
1.理解渦流產(chǎn)生的原理，了解渦流在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用(重點(diǎn))。
2.了解渦流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用(重難點(diǎn))。
3.了解渦流的機(jī)械效應(yīng)，理解電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，并了解其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用(重點(diǎn))。
4.了解渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、渦流現(xiàn)象　渦流的熱效應(yīng)
二、渦流的機(jī)械效應(yīng)
課時(shí)對點(diǎn)練
內(nèi)容索引
三、渦流的磁效應(yīng)
渦流現(xiàn)象　渦流的熱效應(yīng)
一
如圖所示，線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？
答案　有。它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫作渦電流，簡稱渦流。
1.渦流：當(dāng)線圈中的 隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，用圖表示這樣的感應(yīng)電流，看起來就像水中的旋渦，所以叫作 ，簡稱 。這種整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象。
2.渦流的熱效應(yīng)：金屬塊中的渦流會產(chǎn)生 ，如果金屬的電阻率 ，則會產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，產(chǎn)生大量的 ，利用渦流產(chǎn)生的 可以冶煉金屬。
3.產(chǎn)生渦流的兩種情況
(1)塊狀金屬放在變化的磁場中。
梳理與總結(jié)
電流
渦電流
渦流
熱量
小
焦耳熱
熱量
(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動。
4.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(2)金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
5.渦流的應(yīng)用與防止
(1)應(yīng)用：真空冶煉爐、電磁爐等。
(2)防止：為了減小電動機(jī)、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼作材料，而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
(1)渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流。(　　)
(2)渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的。(　　)
(3)導(dǎo)體中有渦流時(shí)，導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會發(fā)熱。(　　)
√
×
×
　(多選)(2024·梅州市高二月考)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，它的工作原理是：在封口機(jī)工作時(shí)，套在瓶口上的封口頭內(nèi)的線圈有電流通過，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在被封容器的瓶口處，達(dá)到迅速封口的目的。下列有關(guān)說法正確的是
A.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔
B.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶
C.封口過程中溫度過高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率
D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口，但不適用于金屬
容器
例1
√
√
由于封口機(jī)利用了電磁感應(yīng)原理，故封口材料必須是金屬類材料，而且電源必須是交流電源，A、B錯誤；
減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產(chǎn)生的熱量，可解決溫度過高的問題，C正確；
封口材料應(yīng)是金屬類材料，但對應(yīng)被封口的容器不能是金屬，否則同樣會被加熱，只能是玻璃、塑料等材質(zhì)，D正確。
返回
渦流的機(jī)械效應(yīng)
二
(1)如圖甲所示，將兩磁鐵在同一高度釋放，下方放有閉合線圈的磁鐵很快停止振動，而下方不放閉合線圈的磁鐵能振動較長時(shí)間，如何解釋這個(gè)現(xiàn)象？
答案　題圖甲中下方放有閉合線圈的磁鐵振動時(shí)除了受空氣阻力外，還受到線圈的磁場阻力，所以很快停下來。
(2)如圖乙所示，當(dāng)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動蹄形磁鐵時(shí)線圈怎樣轉(zhuǎn)動？使線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么？
答案　當(dāng)蹄形磁鐵順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈也順時(shí)針轉(zhuǎn)動；當(dāng)蹄形磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來。
1.渦流的機(jī)械效應(yīng)：磁場中的渦流會受到 的作用，表現(xiàn)出相應(yīng)的機(jī)械效應(yīng)。
2.電磁驅(qū)動：當(dāng)磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流使導(dǎo)體受到________， 使導(dǎo)體運(yùn)動起來的現(xiàn)象叫作電磁驅(qū)動。
3.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在 中運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是 導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象叫作電磁阻尼。
梳理與總結(jié)
安培力
安培力
安培力
磁場
阻礙
　電磁驅(qū)動是21世紀(jì)初問世的新概念，該技術(shù)被視為將帶來交通工具大革命。多國科學(xué)家都致力于此項(xiàng)研究。在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性式轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理。如圖所示，是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是
A.鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作
用下帶動指針轉(zhuǎn)動
B.永久磁鐵隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運(yùn)動的磁場，在
鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受
磁場力而轉(zhuǎn)動
C.鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁鐵轉(zhuǎn)動方向相反
D.鋁盤和永久磁鐵被同轉(zhuǎn)軸帶動，兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的
例2
√
當(dāng)永久磁鐵隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時(shí)永久磁鐵的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有力的作用，而產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，A錯誤，B正確；
該轉(zhuǎn)速表運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律知，鋁盤磁場總是阻礙永久磁鐵轉(zhuǎn)動，要使減小穿過鋁盤磁通量的變化，永久磁鐵轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，C錯誤；
永久磁鐵固定在轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁鐵不是同轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動不是同步的，D錯誤。
　電磁阻尼現(xiàn)象在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，如汽車的減震懸架等。某車型的減震系統(tǒng)由兩部分組成：一部分是機(jī)械彈簧主減震系統(tǒng)；另一部分是電磁輔助減震系統(tǒng)。裝置示意圖如圖所示，強(qiáng)磁體固定在汽車底盤上，阻尼線圈固定在輪軸上，輪軸與底盤通過彈簧主減震系統(tǒng)相連，在震動過程中磁體可在線圈內(nèi)上下移動。則
A.對調(diào)磁體的磁極，電磁輔助減震系統(tǒng)就起不到減震
效果
B.增多線圈匝數(shù)，不影響安培力的大小
C.只要產(chǎn)生震動，電磁輔助減震系統(tǒng)就能起到減震效果
D.震動過程中，線圈中有感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流方向不變
例3
√
對調(diào)磁體的磁極，震動過程線圈仍會產(chǎn)生感應(yīng)電
流，不影響減震效果，故A錯誤，C正確；
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n，線圈匝數(shù)越多，
產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，線圈電流越大，電磁阻尼現(xiàn)象越明顯，故增多線圈匝數(shù)會影響安培力的大小，故B錯誤；
震動過程中，線圈中磁通量的變化情況會根據(jù)磁體的靠近或者遠(yuǎn)離而不同，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向也會隨之改變，故D錯誤。
總結(jié)提升
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電磁阻尼 電磁驅(qū)動
不同點(diǎn) 成因 由導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動形成的 由磁場運(yùn)動而形成的
效果 安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相反，為阻力 安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相同，為動力
能量轉(zhuǎn)化 克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能
共同點(diǎn) 兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場間的相對運(yùn)動
渦流的磁效應(yīng)
三
1.渦流也是電流，而電流能夠產(chǎn)生 ，因此渦流也具有磁效應(yīng)。
2.渦流探測
(1)原理：互感。
(2)應(yīng)用：探測行李包中的槍支、埋于地下的地雷、金屬覆蓋膜的厚度。
磁場
　如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈，若工作過程中某段時(shí)間通電線圈中存在順時(shí)針方向(從左向右觀察)均勻增大的電流，則下列說法正確的是(電流方向判斷均從左向右觀察)
A.無金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針
B.無金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流的大小不變
C.有金屬片通過時(shí)，按收線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針
D.有金屬片通過時(shí)，接收線圈中感應(yīng)電流會變大
例4
√
當(dāng)左側(cè)通電線圈中通有不斷增大的順時(shí)針方向的電流時(shí)，
知穿過右側(cè)接收線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次
定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，即使有金屬
片通過時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向仍然為逆時(shí)針，
故A、C錯誤；
無金屬片通過時(shí)，通電線圈中存在順時(shí)針方向均勻增大的電流，則通電線圈產(chǎn)生的磁場均勻增大，所以穿過右側(cè)接收線圈的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變，故B正確；
有金屬片通過時(shí)，穿過金屬片的磁通量也發(fā)生變化，金屬片中也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以會使該空間中磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，接收線圈中感應(yīng)電流會變小，故D錯誤。
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課時(shí)對點(diǎn)練
四
考點(diǎn)一　渦流現(xiàn)象 渦流的熱效應(yīng)
1.(多選)(2023·肇慶市高二期末)電磁灶是現(xiàn)代家庭中的常用灶具，如圖是某型號電磁灶的原理圖。下列有關(guān)電磁灶的說法正確的是
A.電磁灶在使用時(shí)主要利用渦流熱效應(yīng)
B.電磁灶發(fā)熱原理與電爐相同
C.不銹鋼鍋、塑料容器均可在電磁灶上使用
D.電磁灶加熱食物是電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
基礎(chǔ)對點(diǎn)練
√
12
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
電磁灶使用時(shí)，線圈將電能轉(zhuǎn)化為電磁能，在鍋底產(chǎn)生渦流是將電磁能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過渦流做功再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電爐利用的是電流的熱效應(yīng)，故B錯誤，A、D正確；
鐵質(zhì)鍋、不銹鋼鍋可在電磁灶上使用，塑料容器不可在電磁灶上使用，故C錯誤。
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.(多選)如圖是高頻焊接原理示意圖。當(dāng)線圈中通有變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件的焊縫處就會產(chǎn)生大量熱量將金屬熔化，把工件焊接在一起。下列說法正確的是
A.電源的頻率越高，工件中的感應(yīng)電流越大
B.電源的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快
C.焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處的電流大
D.焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處的電阻大
√
√
1
2
3
4
5
6
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11
12
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電源的頻率越高，感應(yīng)電動勢越大，工件中的感應(yīng)電流越大，焊縫處的溫度升高得越快，A正確，B錯誤；
焊縫處產(chǎn)生大量的熱量是因?yàn)楹缚p處接觸面積小，電阻大，C錯誤，D正確。
考點(diǎn)二　電磁驅(qū)動和電磁阻尼
3.(多選)如圖所示，是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是
A.2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流
B.1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流
C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動
D.該裝置的作用是使指針能很快穩(wěn)定下來
1
2
3
4
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11
12
√
√
1
2
3
4
5
6
7
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9
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11
當(dāng)電表的指針擺動時(shí)，金屬框1在蹄形磁鐵2中同時(shí)轉(zhuǎn)動，金屬框中的磁通量發(fā)生變化，則產(chǎn)生感應(yīng)電流——即渦流，金屬框在磁場中所受的安培力阻礙其相對運(yùn)動，使指針很快穩(wěn)定下來，故A、D正確。
12
4.(2023·東莞市石龍中學(xué)高二月考)著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”中，將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法不正確的是
A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢
B.圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動
C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的
磁通量不變
D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致
磁針轉(zhuǎn)動
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圓盤運(yùn)動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，
在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，選項(xiàng)A正確，
不符合題意；
圓盤轉(zhuǎn)動過程中會形成渦流，渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致
磁針轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)B正確，不符合題意；
圓盤轉(zhuǎn)動過程中，圓盤位置、圓盤面積和磁場都沒有發(fā)生變化，所以沒有磁通量的變化，選項(xiàng)C正確，不符合題意；
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當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生渦流，而磁針對電流有力的作用，根據(jù)力的作用是相互的，磁針會受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，故D錯誤，符合題意。
5.如圖所示，有一銅盤被輕輕撥動后會繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動時(shí)把蹄形磁體的兩極放在銅盤的邊緣，但不與銅盤接觸。則下列說法正確的是
A.銅盤轉(zhuǎn)得越來越快
B.銅盤中會有渦流產(chǎn)生
C.這是電磁驅(qū)動現(xiàn)象
D.上下交換磁極銅盤會轉(zhuǎn)得越來越快
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由于電磁阻尼作用導(dǎo)致銅盤轉(zhuǎn)得越來越慢，故A、C錯誤；
可以將銅盤分成很多部分，銅盤轉(zhuǎn)動時(shí)穿過銅盤的各個(gè)部
分的磁通量發(fā)生變化，故產(chǎn)生渦流，故B正確；
上下交換磁極同樣會由于電磁阻尼作用導(dǎo)致銅盤轉(zhuǎn)得越來越慢，故D錯誤。
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考點(diǎn)三　渦流的磁效應(yīng)
6.(2024·江門市高二期末)關(guān)于下列四幅插圖的說法正確的是
A.甲圖中當(dāng)搖動手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)
動，則鋁框會同向轉(zhuǎn)動，且和磁鐵
轉(zhuǎn)得一樣快
B.乙圖中探測地雷的探測器通過長柄線圈中的電流是變化電流
C.丙圖是通過電磁爐生成的電磁波對食物加熱
D.丁圖中磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁驅(qū)動的
作用
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由電磁驅(qū)動原理，題圖甲中搖動手柄使得蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動，則鋁框會同向轉(zhuǎn)動，且比磁鐵轉(zhuǎn)得慢，即同向異步，故A錯誤；
探測地雷的探雷器是利用渦流工作的，士兵手持一個(gè)長柄線圈在地面上掃過，線圈中有變化的電流，如果地下埋著金屬物品，金屬中感應(yīng)渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警，故B正確；
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電磁爐是采用磁場感應(yīng)渦流加熱食物的，故C錯誤；
磁電式儀表中，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁阻尼的作用，故D錯誤。
7.四川三星堆新發(fā)現(xiàn)6個(gè)祭祀坑，挖掘之前考古人員用圖示金屬探測器在地面上進(jìn)行探測定位，探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬物中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流又影響線圈中的電流，使探測器發(fā)出警報(bào)，則
A.發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是恒定磁場
B.被測金屬中產(chǎn)生的電流是恒定電流
C.探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強(qiáng)弱無關(guān)
D.探測器與被測金屬物相對靜止時(shí)出能發(fā)出警報(bào)
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探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬
物中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是變
化的磁場，A錯誤；
感應(yīng)電流的磁場又影響線圈中的電流，說明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場是變化的，在線圈中又產(chǎn)生了感應(yīng)電流，從而發(fā)出警報(bào)，B錯誤；
探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強(qiáng)弱有關(guān)，發(fā)射線圈中的電流越強(qiáng)，其產(chǎn)生的磁場也越強(qiáng)，其探測的深度就越深，C錯誤；
因?yàn)樘綔y器產(chǎn)生的磁場是變化的，所以探測器與被測金屬物相對靜止時(shí)也能發(fā)出警報(bào)，D正確。
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8.(多選)如圖所示，紐扣形永磁鐵直徑略小于銅管、塑料管內(nèi)徑，某同學(xué)分別同時(shí)將兩個(gè)紐扣形永磁鐵從豎直放置的空心銅管和空心塑料管上端口處由靜止釋放，忽略空氣阻力以及磁鐵與管壁的摩擦。下列說法正確的是
A.紐扣形永磁鐵在銅管中下落得快
B.紐扣形永磁鐵在塑料管中下落得快
C.紐扣形永磁鐵在銅管中下落過程中機(jī)械能守恒
D.紐扣形永磁鐵在塑料管中下落過程中機(jī)械能守恒
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紐扣形永磁鐵在塑料管中下落時(shí)只受重力作用，做自
由落體運(yùn)動，在銅管中下落時(shí)，使銅管的磁通量發(fā)生
變化，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對
磁鐵產(chǎn)生磁場力的作用，根據(jù)“來拒去留”規(guī)律，可
知磁鐵所受磁場力向上，比自由落體運(yùn)動慢，所以紐
扣形永磁鐵在塑料管中下落得快，A錯誤，B正確；
由于紐扣形永磁鐵在銅管中下落過程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑱C(jī)械能不守恒，而紐扣形永磁鐵在塑料管中下落過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，C錯誤，D正確。
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9.高速鐵路列車通常使用磁力剎車系統(tǒng)。磁力剎車工作原理可簡述如下：將磁鐵的N極靠近一塊正在沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的圓形鋁盤，使磁感線垂直鋁盤向內(nèi)，鋁盤隨即減速，如圖所示。圖中磁鐵左方鋁盤的甲區(qū)域(虛線區(qū)域)朝磁鐵方向運(yùn)動，磁鐵右方鋁盤的乙區(qū)域(虛線區(qū)域)朝離開磁鐵方向運(yùn)動。下列有關(guān)鋁盤剎車的說法正確的是
A.鋁盤甲區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向里的磁場
B.鋁盤乙區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤向外的磁場
C.磁鐵與甲、乙兩區(qū)域的感應(yīng)電流之間的作用力，
都會使鋁盤減速
D.若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤，則磁鐵對空洞鋁盤的作用力變大
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鋁盤甲區(qū)域中的磁通量增大，由楞次定律可知，
甲區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，則此感應(yīng)
電流的磁場方向垂直紙面向外，故A錯誤；
鋁盤乙區(qū)域中的磁通量減小，由楞次定律可知，
乙區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，則此感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向里，故B錯誤；
由“來拒去留”可知，磁鐵與感應(yīng)電流之間有相互阻礙的作用力，則會使鋁盤減速，故C正確；
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若將實(shí)心鋁盤換成布滿小空洞的鋁盤，這樣會導(dǎo)致渦流產(chǎn)生的磁場減弱，則磁鐵對空洞鋁盤所產(chǎn)生的減速效果明顯低于實(shí)心鋁盤，故D錯誤。
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10.(多選)(2024·中山市高二期末)我們熟知磁鐵不能吸引
金銀。但最近媒體報(bào)導(dǎo)了幾起怪事，有人發(fā)現(xiàn)從正規(guī)渠
道購買的金條能被磁鐵“吸”得動起來，當(dāng)強(qiáng)磁鐵對著
金條前后快速移動時(shí)，金條被“吸”得前后擺動，于是就懷疑金條有問題，但通過專業(yè)檢測這些金條都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。檢測員再次用強(qiáng)磁鐵在金條旁邊上下左右、前后緩慢移動時(shí)，未發(fā)現(xiàn)金條被吸引的現(xiàn)象，只有在前后快速移動磁鐵時(shí)才發(fā)現(xiàn)吸引現(xiàn)象，對此現(xiàn)象下列解釋合理的是
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A.金條被“吸”是因?yàn)槭艿饺f有引力的作用
B.前后快速移動磁鐵時(shí)磁通量變化較快，金條中產(chǎn)生
渦流，從而和磁鐵發(fā)生相互作用，發(fā)生擺動
C.前后緩慢移動磁鐵時(shí)，金條中磁通量不發(fā)生變化，所以沒有感應(yīng)電流
D.上下或左右緩慢移動磁鐵時(shí)，磁通量變化較慢，金條中感應(yīng)電流很小，
和磁鐵相互作用很弱，不足以觀察到金條擺動
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當(dāng)磁鐵快速前后移動時(shí)，穿過金條的磁通量變化較
快，金條中產(chǎn)生渦流，從而和磁鐵發(fā)生相互作用，
發(fā)生擺動，故A錯誤，B正確；
當(dāng)磁鐵在金條旁邊上下左右、前后緩慢移動時(shí)，穿過金條的磁通量變化較慢，金條中感應(yīng)電流很小，和磁鐵相互作用很弱，不足以觀察到金條擺動，故C錯誤，D正確。
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11.(多選)(2023·茂名市高二期末)如圖所示為某種售貨機(jī)硬幣識別系統(tǒng)簡圖。虛線框內(nèi)存在磁場，從入口A進(jìn)入的硬幣沿斜面滾落，通過磁場區(qū)域后，由測速器測出速度大小，若速度在某一合適范圍，擋板B自動開啟，硬幣就會沿斜面進(jìn)入接收裝置；否則擋板C開啟，硬幣進(jìn)入另一個(gè)通道拒絕接收。下列說法正確的是
A.磁場能使硬幣的速度增大得更快
B.由于磁場的作用，硬幣的機(jī)械能減小
C.硬幣進(jìn)入磁場的過程會受到來自磁場的阻力
D.如果沒有磁場，則測速器示數(shù)會更大一些
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根據(jù)題意可知，硬幣進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)，
穿過硬幣的磁通量發(fā)生變化，硬幣中產(chǎn)生感
應(yīng)電流，硬幣受到安培力作用會阻礙硬幣的
相對運(yùn)動，即硬幣進(jìn)入磁場的過程會受到來
自磁場的阻力，若磁場阻力大于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣將做減速運(yùn)動，若磁場阻力等于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣將勻速進(jìn)入磁場，若磁場阻力小于硬幣重力沿斜面的分力，硬幣繼續(xù)加速運(yùn)動，但速度增加變慢，綜上所述，A錯誤，C正確；
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安培力對硬幣做負(fù)功，使硬幣的機(jī)械能減小，故B正確；
如果沒有磁場，對硬幣沒有阻礙作用，由動能定理可知，硬幣到達(dá)測速器位置時(shí)速度會更大一些，故D正確。
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12.磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動，會出現(xiàn)電磁驅(qū)動現(xiàn)象。磁懸浮列車是一種高速運(yùn)載工具，其驅(qū)動系統(tǒng)基本原理：在沿軌道安裝的固定繞組(線圈)中通以變化的勵磁電流，勵磁電流在軌道上方產(chǎn)生等效的向前運(yùn)動的磁場，該磁場可以讓固定在車體下部的金屬框產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用向前運(yùn)動。我們給出的簡
化模型，圖甲是磁懸浮列車與軌道示意圖。
圖乙是固定在車底部金屬線框與軌道上運(yùn)動
磁場的示意圖。
尖子生選練
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在圖乙中，水平地面上有兩根很長的平行直
導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有豎直(垂直紙面)方向等距離
間隔的勻強(qiáng)磁場B1和B2二者大小相等、方向
相反，車底部平行導(dǎo)軌的金屬線框?qū)挾扰c磁
場間隔相等。沿導(dǎo)軌分布的“條帶狀”磁場的各部分同時(shí)以恒定速度v0沿導(dǎo)軌水平向前運(yùn)動時(shí)，金屬線框?qū)艿窖貙?dǎo)軌向前的安培力而運(yùn)動起來。設(shè)金屬線框垂直導(dǎo)軌的邊長L=0.40 m、總電阻R=2.0 Ω，代表車廂的單匝銅制金屬線框總質(zhì)量m=1 kg，磁場B1=B2=B=1.0 T，磁場運(yùn)動速度v0=5 m/s，線框向前運(yùn)動時(shí)所受阻力f的大小與線框速率成正比，即f=kv，k=0.08。
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(1)設(shè)t=0時(shí)刻，金屬線框的速度為零，試求此時(shí)線圈回路的電流大小I0；
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答案　2 A　
當(dāng)金屬線框的速度為零時(shí)，線框相對于磁場的速度大小為v0，線框中左右兩邊都切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則有E0=2BLv0=4 V
產(chǎn)生的感應(yīng)電流I0==2 A
(2)設(shè)某時(shí)刻，金屬線框的速度v1=2 m/s，試求此時(shí)金屬線框的加速度大小a；
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答案　0.8 m/s2　
當(dāng)金屬線框的速度v1=2 m/s，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=2BL(v0-v1)=2.4 V，產(chǎn)生感應(yīng)電流I1==1.2 A
根據(jù)牛頓第二定律2BI1L-kv1=ma
解得a=0.8 m/s2
(3)試求該金屬線框所能達(dá)到的最大速率v2。
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答案　4 m/s
該金屬線框所能達(dá)到的最大速率v2時(shí)所受安培力F=·BL=，
此時(shí)安培力與阻力平衡F=f=kv2
解得v2=4 m/s。
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