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3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
题组一　对感生电场的理解
1.（多选）下列说法正确的是（　　）
A.感生电场由变化的磁场产生
B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定
D.感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
2.三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径，已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足B＝kt，磁场方向如图所示。测得a环内感应电流强度为I，则b环和c环内感应电流强度分别为（　　）
A.Ib＝I，Ic＝0 B.Ib＝I，Ic＝2I
C.Ib＝2I，Ic＝2I D.Ib＝2I，Ic＝0
题组二　对涡流的理解
3.（多选）下列哪些措施是为了防止涡流的危害（　　）
A.电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B.磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C.变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D.变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
4.某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中产生感应电流，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，则（　　）
A.被测金属物中产生的是恒定电流
B.被测金属物中产生的是变化的电流
C.探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D.违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到
5.为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一个简易装置，如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热，下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是（　　）
A.增大交流电源的频率
B.把不锈钢锅换成铜锅
C.将电源换成电动势更大的直流电源
D.把线圈内部铁芯去掉
题组三　电磁阻尼与电磁驱动的理解
6.（多选）如图所示是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的是（　　）
A.2是磁铁，在1中产生涡流
B.1是磁铁，在2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
7.（多选）如图所示的是某同学自制的简易磁力传动装置，铝制圆盘放置在可旋转底座上，圆盘正上方悬挂条形磁铁。关于该装置，从上往下看，说法正确的是（　　）
A.当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘顺时针转动
B.当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘逆时针转动
C.当条形磁铁的转速变快时，铝制圆盘转速也变快
D.当条形磁铁停止转动，铝制圆盘会立即停止运动
8.电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架等。某车型的减震系统由两部分组成：一部分是机械弹簧主减震系统；另一部分是电磁辅助减震系统。装置示意图如图所示，强磁体固定在汽车底盘上，阻尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减震系统相连，在震动过程中磁体可在线圈内上下移动，则（　　）
A.对调磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果
B.增多线圈匝数，不影响安培力的大小
C.只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果
D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变
9.（多选）如图，右端为N极的磁铁置于光滑水平桌面上并与轻质弹簧相连，弹簧一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向右拉到某一位置后释放，磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动过程，以下说法正确的是（　　）
A.磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生吸引力
B.线圈中的电流方向发生变化
C.灯泡的亮暗不会发生变化
D.磁铁振动的幅度逐渐减小
10.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘（不计各种摩擦），现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是（　　）
A.铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B.铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
11.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，无初速度释放一磁铁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将向哪个方向运动？
（2）求全过程中整个电路所消耗的电能。
3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1.AC　磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正确，B、D错误。
2.D　c环中穿过圆环的磁感线完全抵消，磁通量为零，保持不变，所以没有感应电流产生，即Ic＝0。根据法拉第电磁感应定律得E＝＝S＝kS，S是有效面积，可得E∝S，所以a、b中感应电动势之比Ea∶Eb＝1∶2，再结合欧姆定律得Ib＝2Ia＝2I，选项D正确。
3.CD　电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，故A不符合题意；磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，故B不符合题意；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故C符合题意；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故D符合题意。
4.B　工作中的探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产生涡流，这种涡流是变化的电流，故A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，探测器产生的是变化的磁场，使靠近的金属物体产生涡流，探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故C错误；探测器的制成原理是电磁感应现象，和手机是否发出通信信号无关，故D错误。
5.A　当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增大，故A正确；铜不是磁性材料，把不锈钢锅换成铜锅，则不会产生涡流，则不发热，故B错误；换成直流电源，恒定电流产生恒定的磁场，穿过钢锅的磁通量不变，钢锅中不会有感应电流，热功率为0，故C错误；把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。
6.AD　当电表的指针摆动时，金属框1在蹄形磁铁2中同时转动，则1中产生感应电流——即涡流，磁场对涡流产生安培力阻碍其指针的相对运动，使指针很快稳定下来，故A、D正确。
7.AC　当条形磁铁顺时针转动时，穿过铝制圆盘的磁通量会发生变化，根据楞次定律可知，圆盘内产生的感应电流的磁场会阻碍磁通量变化，所以铝制圆盘也顺时针转动，A正确，B错误；当磁铁的转速变快时，穿过铝制圆盘的磁通量变化加快，圆盘产生的阻碍磁通量变化的磁场也变快，所以铝制圆盘转速也变快，C正确；当条形磁铁停止转动，由于铝制圆盘转动过程中仍产生感应电流，所以圆盘会逐渐减速直至停止运动，D错误。
8.C　对调磁体的磁极，震动过程线圈仍会产生感应电流，不影响减震效果，故A错误，C正确；根据法拉第电磁感应定律E＝n，线圈匝数越多，产生的感应电动势越大，线圈电流越大，电磁阻尼现象越明显，会影响安培力的大小，故B错误；震动过程中，线圈中磁通量的变化情况会由于磁体的靠近或者远离而不同，由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故D错误。
9.BD　根据楞次定律，感应电流的效果总要阻碍引起感应电流变化的原因，可知磁铁接近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，感应电流激发的磁场对磁铁必定产生排斥力，以阻碍磁通量的增大，A错误；由分析可知，穿过线圈的磁场的方向向右，当磁铁靠近时，磁通量增大，感应电流激发出的磁场方向向左，根据安培定则，从右往左看，感应电流沿顺时针方向，当磁铁远离时，磁通量减小，感应电流激发出的磁场方向向右，根据安培定则，从右往左看，感应电流沿逆时针方向，B正确；磁铁穿过线圈来回振动，速度大小在不停变化，即磁通量的变化率在变化，感应电动势大小发生改变，感应电流大小也发生改变，灯泡的亮暗会发生变化，C错误；磁铁在运动过程中，线圈中产生感应电流，灯泡产生焦耳热，弹簧的弹性势能一定减小，即磁铁振动的幅度逐渐减小，D正确。
10.C　铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到电磁阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C正确，A、B、D错误。
11.（1）向右运动　（2）mgh－M－m
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。
（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，根据能量守恒定律得
mgh＝M＋m＋E电
即E电＝mgh－M－m。
4 / 43.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
课标要求 素养目标
1.知道电磁感应现象中的感生电场，了解感生电场和静电场的区别，了解感生电场的实际应用。 2.了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动，了解它们在实际生活中的应用。 3.进一步培养关于电磁场的物质观念、运动与相互作用观念和能量观念 1.通过类比了解感生电场和静电场的区别，初步了解场的统一性与多样性。（物理观念） 2.通过实例分析，了解涡流现象，了解电磁阻尼和电磁驱动的区别，掌握它们的分析和应用方法。（物理观念） 3.通过练习与应用，培养运用理论知识分析求解实际问题的能力。（科学思维）
知识点一　电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种　　　　，它与静电场不同，不是由　　　　产生的，我们把它叫作感生电场。
2.感生电动势
由感生电场产生的感应电动势。
知识点二　涡流
1.定义：由于　　　　　　　　，在导体中产生的像水中漩涡样的　　　　电流。
2.应用
（1）涡流热效应：如　　　　　　　　。
（2）涡流磁效应：如　　　　　、　　　　　。
3.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。
（1）途径一：增大铁芯材料的　　　　　　。
（2）途径二：用相互绝缘的　　　　　　叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
知识点三　电磁阻尼　电磁驱动
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　　　　　　，安培力总是　　　　导体运动的现象。
2.电磁驱动：磁场相对导体转动时，在导体中产生　　　　　　，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的现象。
【情景思辨】
　如图所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图。其中外圈A是通高频率交变电流的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊接时接口两端接触在一起。当A中通有交变电流时，B中会产生感应电流，使得焊缝处金属熔化而焊接起来。
（1）这种焊接方法的原理是电流的磁效应。（　　）
（2）线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高得越快。（　　）
（3）线圈中的电流是很强的恒定电流。（　　）
（4）待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反。（　　）
（5）接口a处接触电阻大，相同时间内产生热量多，温度升高快。（　　）
要点一　对感生电场的理解
1.感生电场是一种涡漩电场，电场线是闭合的。
2.感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。
3.感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。
【典例1】　如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则（　　）
A.小球速度变大
B.小球速度先变小，后增大
C.小球速度不变
D.小球速度可能变大也可能变小
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
规律总结
感生电场与静电场的区别
静电场 感生电场
产生条件 由电荷激发 由变化的磁场激发
电场线 特点 静电场的电场线，总是始于正电荷，终止于负电荷，不闭合、不相交、也不相切 感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点
电场对电 荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，静电力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，静电力所做的功不为零
电场方 向的判 断方法 静电场方向与正电荷所受静电力方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律判断的
1.如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动。当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（　　）
A.不变 B.增加
C.减少 D.以上情况都可能
2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发出感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，求感生电场对小球的作用力所做功的大小。
要点二　对涡流的理解
【探究】
电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图乙是描述电磁炉工作原理的示意图，电磁炉加热锅的原理是什么？
【归纳】
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＝UI知，热功率的大小与电流的大小成正比，故金属块的发热功率很大。
2.涡流中的能量转化
如果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；如果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。
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（越大）、导体的横截面积S越大、导体材料的电阻率越小，则形成的涡流就越大。
【典例2】　（多选）冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示。炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡流来熔化金属。以下关于高频感应炉的说法正确的是（　　）
A.高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流才会产生涡流
B.高频感应炉的线圈中通有恒定的电流也可以产生涡流
C.高频感应炉是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化的
D.高频感应炉是利用炉内金属中的涡流的热效应使金属熔化的
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列关于涡流的说法正确的是（　　）
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.在硅钢片中不能产生涡流
2.如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。关于电磁炉，以下说法中正确的是（　　）
A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B.电磁炉是利用变化的磁场使铁锅底部产生涡流，使铁锅迅速升温，进而对锅内食物加热的
C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
要点三　电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力
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 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
相同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动
【典例3】　如图所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到（　　）
A.从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动
B.从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之逆时针转动
C.无论磁铁向哪个方向转动，铝框都不会转动
D.当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【典例4】　如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（　　）
A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次
B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用
C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.（多选）位于光滑水平面的小车上水平固定一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v0水平穿入螺线管，并最终穿出， 如图所示，在此过程中（　　）
A.磁铁做匀速直线运动
B.磁铁做减速运动
C.小车向右做加速运动
D.小车先加速后减速
2.如图所示，上端开口、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.在两管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
1.如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将（　　）
A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动
C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态
2.（多选）如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A.A、B两点在同一水平线上
B.A点高于B点
C.A点低于B点
D.铜环最终将做等幅摆动
3.扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM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（　　）
4.如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。关于对以上两个运用实例理解正确的是（　　）
A.涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了静电屏蔽现象
B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C.以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D.以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源
5.如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动。如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？
3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【基础知识·准落实】
知识点一
1.电场　电荷
知识点二
1.电磁感应　感应　2.（1）真空冶炼炉　（2）探雷器　安检门
3.（1）电阻率　（2）硅钢片
知识点三
1.安培力　阻碍　2.感应电流
情景思辨
（1）×　（2）√　（3）×　（4）×　（5）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【典例1】　B　磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到电场的作用力与运动方向相反，所以小球速度先变小，后逆时针增大，故B正确。
素养训练
1.B　当磁场增强时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的静电力作用，其运动方向与静电力方向相同，则动能增大，故B正确。
2.πr2qk
解析：根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势E＝πr2＝kπr2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小W＝qE＝πr2qk。
要点二
知识精研
【探究】　提示：电磁炉原理是通电线圈通交流电后，在锅底产生涡流，进而产生热量。
【典例2】　AD　变化的电流才能产生变化的磁场，引起磁通量的变化，产生电磁感应现象，恒定的电流不会使感应炉中的磁通量发生变化，不会产生涡流，选项A正确，B错误；当感应炉内装入被冶炼的金属时，会在被冶炼的金属中产生涡流，利用涡流的热效应使金属熔化，而不是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化，选项C错误，D正确。
素养训练
1.A　涡流是整块金属导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律，故A正确；涡流也是感应电流，不但有热效应，还有磁效应，硅钢片中能产生涡流，但感应电流较小，故B、C、D错误。
2.B　电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场使铁锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误。
要点三
知识精研
【典例3】　A　根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动，故A正确，B、C错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝框会逐渐减速直停止运动，故D错误。
【典例4】　C　磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流（从上面看），并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流（从上面看），磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，C项正确。
素养训练
1.BC　磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由楞次定律可知，产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理，磁铁穿出时，由楞次定律可知，产生的感应电流将阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项A错误，B正确。对于小车上的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速运动，选项C正确，D错误。
2.C　小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误。
【教学效果·勤检测】
1.A　磁感应强度方向垂直纸面向里，当磁场突然增强时，由楞次定律可知，感生电场沿逆时针方向，由于小球带负电，所以小球将沿顺时针方向运动，A正确。
2.BD　铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点。铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动。故B、D正确，A、C错误。
3.A　施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量发生变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，其受到的安培力阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化。方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变；当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量都可能不变。方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A。
4.B　涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律，故A错误；无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生必须在闭合导体回路中，故B正确；金属探伤时，是探测器中通过周期性变化的电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，故C、D错误。
5.见解析
解析：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，铜片在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动较多的次数后才停止摆动。
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3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
课标要求 素养目标
1.知道电磁感应现象中的感生
电场，了解感生电场和静电场
的区别，了解感生电场的实际
应用。 2.了解涡流、电磁阻尼和电磁
驱动，了解它们在实际生活中
的应用。 3.进一步培养关于电磁场的物
质观念、运动与相互作用观念
和能量观念 1.通过类比了解感生电场和静电场
的区别，初步了解场的统一性与多
样性。（物理观念）
2.通过实例分析，了解涡流现象，
了解电磁阻尼和电磁驱动的区别，
掌握它们的分析和应用方法。（物
理观念）
3.通过练习与应用，培养运用理论
知识分析求解实际问题的能力。
（科学思维）
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　电磁感应现象中的感生电场
1. 感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种 ，它与静电
场不同，不是由 产生的，我们把它叫作感生电场。
2. 感生电动势
由感生电场产生的感应电动势。
电场　
电荷　
知识点二　涡流
1. 定义：由于 ，在导体中产生的像水中漩涡样的
电流。
2. 应用
（1）涡流热效应：如 。
（2）涡流磁效应：如 、 。
电磁感应　
感
应　
真空冶炼炉　
探雷器　
安检门　
3. 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。
（1）途径一：增大铁芯材料的 。
（2）途径二：用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整个硅钢
铁芯。
电阻率　
硅钢片　
知识点三　电磁阻尼　电磁驱动
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
，安培力总是 导体运动的现象。
2. 电磁驱动：磁场相对导体转动时，在导体中产生 ，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的现象。
安培
力　
阻碍　
感应电流　
【情景思辨】
　如图所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图。其中外
圈A是通高频率交变电流的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊
接时接口两端接触在一起。当A中通有交变电流时，B中会产生感应
电流，使得焊缝处金属熔化而焊接起来。
（1）这种焊接方法的原理是电流的磁效应。 （　×　）
×
（2）线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高得越快。
（　√　）
（3）线圈中的电流是很强的恒定电流。 （　×　）
（4）待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反。
（　×　）
（5）接口a处接触电阻大，相同时间内产生热量多，温度升高快。
（　√　）
√
×
×
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　对感生电场的理解
1. 感生电场是一种涡漩电场，电场线是闭合的。
2. 感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产
生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。
3. 感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。
【典例1】　如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，
有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速
圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则（　）
A. 小球速度变大
B. 小球速度先变小，后增大
C. 小球速度不变
D. 小球速度可能变大也可能变小
解析：磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的
方向为逆时针，带正电小球受到电场的作用力与运动方向相反，所以
小球速度先变小，后逆时针增大，故B正确。
规律总结
感生电场与静电场的区别
静电场 感生电场
产生条件 由电荷激发 由变化的磁场激发
电场线特点 静电场的电场线，总是始
于正电荷，终止于负电
荷，不闭合、不相交、也
不相切 感生电场的电场线是闭合
曲线，没有终点和起点
静电场 感生电场
电场对电荷
做功 单位正电荷在静电场中沿
闭合路径运动一周时，静
电力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中
沿闭合路径运动一周时，
静电力所做的功不为零
电场方向的
判 断方法 静电场方向与正电荷所受
静电力方向一致，沿电场
线的切线方向 感生电场方向是根据磁场
的变化情况由楞次定律判
断的
1. 如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运
动。当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（　　）
A. 不变 B. 增加
C. 减少 D. 以上情况都可能
解析：　当磁场增强时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒
子将受到这个电场对它的静电力作用，其运动方向与静电力方向相
同，则动能增大，故B正确。
2. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发出感生电
场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖
直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知磁感应
强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，
求感生电场对小球的作用力所做功的大小。
答案：πr2qk
解析：根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势
E＝πr2＝kπr2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用
力所做功的大小W＝qE＝πr2qk。
要点二　对涡流的理解
【探究】
电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无须明火或传导式加
热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图乙是描
述电磁炉工作原理的示意图，电磁炉加热锅的原理是什么？
提示：电磁炉原理是通电线圈通交流电后，在锅底产生涡流，进而产
生热量。
【归纳】
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＝UI知，热功率的大小与电
流的大小成正比，故金属块的发热功率很大。
2. 涡流中的能量转化
如果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；如果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。
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（越大）、导体的横截面积S越大、导体材料
的电阻率越小，则形成的涡流就越大。
【典例2】　（多选）冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示。炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡流来熔化金属。以下关于高频感应炉的说法正确的是（　　）
A. 高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流才会产生涡流
B. 高频感应炉的线圈中通有恒定的电流也可以产生涡流
C. 高频感应炉是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化的
D. 高频感应炉是利用炉内金属中的涡流的热效应使金属熔化的
解析：变化的电流才能产生变化的磁场，引起磁通量的变化，产生电
磁感应现象，恒定的电流不会使感应炉中的磁通量发生变化，不会产
生涡流，选项A正确，B错误；当感应炉内装入被冶炼的金属时，会
在被冶炼的金属中产生涡流，利用涡流的热效应使金属熔化，而不是
利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化，选项C错误，D正确。
1. 下列关于涡流的说法正确的是（　　）
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. 在硅钢片中不能产生涡流
解析：　涡流是整块金属导体发生的电磁感应现象，同样遵
守电磁感应定律，故A正确；涡流也是感应电流，不但有热效
应，还有磁效应，硅钢片中能产生涡流，但感应电流较小，故
B、C、D错误。
2. 如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生
涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化
的磁场通过铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自
行高速升温，然后再加热锅内食物。关于电磁炉，以下说法中正确
的是（　　）
A. 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B. 电磁炉是利用变化的磁场使铁锅底部产生涡流，使铁锅迅速升
温，进而对锅内食物加热的
C. 电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对
食物加热的
D. 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
解析：　电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化
的磁场，变化的磁场使铁锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升
高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C
错误。
要点三　电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向
相同，为动力
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 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
电磁阻尼 电磁驱动
相同
点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁
场的相对运动 【典例3】　如图所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到（　　）
A. 从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针转动
B. 从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之逆时针转动
C. 无论磁铁向哪个方向转动，铝框都不会转动
D. 当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持
匀速转动
解析：根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转
动方向相同，从上往下看，当磁铁顺时针转动时，铝框会随之顺时针
转动，故A正确，B、C错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力
和摩擦阻力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝框
会逐渐减速直停止运动，故D错误。
【典例4】　如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（　　）
A. 磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次
B. 磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用
C. 磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D. 磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
解析：磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应
电流（从上面看），并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻
碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向
感应电流（从上面看），磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻
碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感
应电流对它的作用力始终是阻力，C项正确。
1. （多选）位于光滑水平面的小车上水平固定一螺线管，一个比螺线
管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v0水平穿入螺线管，并
最终穿出， 如图所示，在此过程中（　　）
A. 磁铁做匀速直线运动 B. 磁铁做减速运动
C. 小车向右做加速运动 D. 小车先加速后减速
解析：　磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，
由楞次定律可知，产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理，磁铁
穿出时，由楞次定律可知，产生的感应电流将阻碍磁铁的运动，故
整个过程中，磁铁做减速运动，选项A错误，B正确。对于小车上
的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水平向右，这个安
培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速运动，选项C正确，
D错误。
2. 如图所示，上端开口、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. 在两管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
解析：　小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块
受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重
力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P
中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守
恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项
C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故
落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内
有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然
增强时，小球将（　　）
A. 沿顺时针方向运动
B. 沿逆时针方向运动
C. 在原位置附近往复运动
D. 仍然保持静止状态
解析：　磁感应强度方向垂直纸面向里，当磁场突然增强时，由
楞次定律可知，感生电场沿逆时针方向，由于小球带负电，所以小
球将沿顺时针方向运动，A正确。
2. （多选）如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜
环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下
列说法正确的是（　　）
A. A、B两点在同一水平线上
B. A点高于B点
C. A点低于B点
D. 铜环最终将做等幅摆动
解析：　铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发
生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高
于B点。铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆
动。故B、D正确，A、C错误。
3. 扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形
貌。为了有效隔离外界振动对STM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（　　）
解析：　施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻
尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量发生变化，紫铜薄板中产生感
应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，其受到的安培力阻碍
紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下
振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化。方案B中，当紫
铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变；当紫铜薄板向右振
动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右
振动时，通过它的磁通量都可能不变。方案D中，当紫铜薄板上下
振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上
下及左右振动的衰减最有效的方案是A。
4. 如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探
伤技术的原理图。其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助
探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的
信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线
连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过
其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。关于对以上两个运用
实例理解正确的是（　　）
A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了静电屏蔽现
象
B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C. 以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D. 以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源
解析：　涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电
流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流
电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中
会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律，故A错误；无论是
涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应
电流产生必须在闭合导体回路中，故B正确；金属探伤时，是探测
器中通过周期性变化的电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场
中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在
直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套
环中会产生感应电流，会跳动，故C、D错误。
5. 如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面内摆动，有界的磁场其方
向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止
摆动。如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次
数后才停止摆动，这是为什么？
答案：见解析
解析：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡
流，铜片在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很
快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在
缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，
所以铜片可以摆动较多的次数后才停止摆动。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一　对感生电场的理解
1. （多选）下列说法正确的是（　　）
A. 感生电场由变化的磁场产生
B. 恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C. 感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定
D. 感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
解析：　磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的
感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正
确，B、D错误。
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2. 三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场，虚线表示环的
某条直径，已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足B＝
kt，磁场方向如图所示。测得a环内感应电流强度为I，则b环和c环
内感应电流强度分别为（　　）
A. Ib＝I，Ic＝0 B. Ib＝I，Ic＝2I
C. Ib＝2I，Ic＝2I D. Ib＝2I，Ic＝0
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解析：　c环中穿过圆环的磁感线完全抵消，磁通量为零，保持
不变，所以没有感应电流产生，即Ic＝0。根据法拉第电磁感应定
律得E＝＝S＝kS，S是有效面积，可得E∝S，所以a、b中感应
电动势之比Ea∶Eb＝1∶2，再结合欧姆定律得Ib＝2Ia＝2I，选项D
正确。
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题组二　对涡流的理解
3. （多选）下列哪些措施是为了防止涡流的危害（　　）
A. 电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B. 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C. 变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合
而成
D. 变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
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解析：　电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，
使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，故A不符合题意；
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了
利用电磁感应，故B不符合题意；变压器的铁芯不做成整块，而是
用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产
生的涡流，属于涡流的防止，故C符合题意；变压器的铁芯每片硅
钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡
流，属于涡流的防止，故D符合题意。
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4. 某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电
子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，
附近的被测金属物中产生感应电流，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，则（　　）
A. 被测金属物中产生的是恒定电流
B. 被测金属物中产生的是变化的电流
C. 探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D. 违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到
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解析：　工作中的探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产
生涡流，这种涡流是变化的电流，故A错误，B正确；根据法拉第
电磁感应定律，探测器产生的是变化的磁场，使靠近的金属物体产
生涡流，探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故C错
误；探测器的制成原理是电磁感应现象，和手机是否发出通信信号
无关，故D错误。
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5. 为了研究电磁炉的工作原理，某个同学制作了一个简易装置，如图
所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上
方的不锈钢锅具开始发热，下述可以增大锅具的发热功率的办法，
可行的是（　　）
A. 增大交流电源的频率
B. 把不锈钢锅换成铜锅
C. 将电源换成电动势更大的直流电源
D. 把线圈内部铁芯去掉
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解析：　当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应
电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正
比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增
大，故A正确；铜不是磁性材料，把不锈钢锅换成铜锅，则不会产
生涡流，则不发热，故B错误；换成直流电源，恒定电流产生恒定
的磁场，穿过钢锅的磁通量不变，钢锅中不会有感应电流，热功率
为0，故C错误；把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势
减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。
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题组三　电磁阻尼与电磁驱动的理解
6. （多选）如图所示是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的
是（　　）
A. 2是磁铁，在1中产生涡流
B. 1是磁铁，在2中产生涡流
C. 该装置的作用是使指针能够转动
D. 该装置的作用是使指针能很快地稳定
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解析：　当电表的指针摆动时，金属框1在蹄形磁铁2中同时转
动，则1中产生感应电流——即涡流，磁场对涡流产生安培力阻碍
其指针的相对运动，使指针很快稳定下来，故A、D正确。
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7. （多选）如图所示的是某同学自制的简易磁力传动装置，铝制圆盘
放置在可旋转底座上，圆盘正上方悬挂条形磁铁。关于该装置，从
上往下看，说法正确的是（　　）
A. 当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘顺时针转动
B. 当条形磁铁顺时针转动时，铝制圆盘逆时针转动
C. 当条形磁铁的转速变快时，铝制圆盘转速也变快
D. 当条形磁铁停止转动，铝制圆盘会立即停止运动
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解析：　当条形磁铁顺时针转动时，穿过铝制圆盘的磁通量会
发生变化，根据楞次定律可知，圆盘内产生的感应电流的磁场会阻
碍磁通量变化，所以铝制圆盘也顺时针转动，A正确，B错误；当
磁铁的转速变快时，穿过铝制圆盘的磁通量变化加快，圆盘产生的
阻碍磁通量变化的磁场也变快，所以铝制圆盘转速也变快，C正
确；当条形磁铁停止转动，由于铝制圆盘转动过程中仍产生感应电
流，所以圆盘会逐渐减速直至停止运动，D错误。
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8. 电磁阻尼现象在日常生活中得到广泛应用，如汽车的减震悬架等。
某车型的减震系统由两部分组成：一部分是机械弹簧主减震系统；
另一部分是电磁辅助减震系统。装置示意图如图所示，强磁体固定
在汽车底盘上，阻尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减
震系统相连，在震动过程中磁体可在线圈内上下移动，则（　　）
A. 对调磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果
B. 增多线圈匝数，不影响安培力的大小
C. 只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果
D. 震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变
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解析：　对调磁体的磁极，震动过程线圈仍会产生感应电流，不
影响减震效果，故A错误，C正确；根据法拉第电磁感应定律E＝
n，线圈匝数越多，产生的感应电动势越大，线圈电流越大，电
磁阻尼现象越明显，会影响安培力的大小，故B错误；震动过程
中，线圈中磁通量的变化情况会由于磁体的靠近或者远离而不同，
由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故D错误。
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9. （多选）如图，右端为N极的磁铁置于光滑水平桌面上并与轻质弹
簧相连，弹簧一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的
中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向
右拉到某一位置后释放，磁铁穿过线圈来回振动，有关这个振动过
程，以下说法正确的是（　　）
A. 磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生吸引力
B. 线圈中的电流方向发生变化
C. 灯泡的亮暗不会发生变化
D. 磁铁振动的幅度逐渐减小
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解析：　根据楞次定律，感应电流的效果总要阻碍引起感应电
流变化的原因，可知磁铁接近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，感
应电流激发的磁场对磁铁必定产生排斥力，以阻碍磁通量的增大，
A错误；由分析可知，穿过线圈的磁场的方向向右，当磁铁靠近
时，磁通量增大，感应电流激发出的磁场方向向左，根据安培定
则，从右往左看，感应电流沿顺时针方向，当磁铁远离时，磁通量
减小，感应电流激发出的磁场方向向右，根据安培定则，从右往左
看，感应电流沿逆时针方向，B正确；
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磁铁穿过线圈来回振动，速度大小在不停变化，即磁通量的变化率在
变化，感应电动势大小发生改变，感应电流大小也发生改变，灯泡的
亮暗会发生变化，C错误；磁铁在运动过程中，线圈中产生感应电流，
灯泡产生焦耳热，弹簧的弹性势能一定减小，即磁铁振动的幅度逐渐
减小，D正确。
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10. 如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘（不计
各种摩擦），现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正
确的是（　　）
A. 铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘 将一直转动下去
B. 铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将 一直转动下去
C. 铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D. 铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
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解析：　铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律
知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到电磁阻尼作
用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停
下，故C正确，A、B、D错误。
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11. 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，无初速度释放一磁铁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将向哪个方向运动？
答案：向右运动　
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解析：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。
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（2）求全过程中整个电路所消耗的电能。
答案：mgh－M－m
解析： 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，根据能量守恒定律得
mgh＝M＋m＋E电
即E电＝mgh－M－m。
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