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课时3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动
核心 目标 1. 了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小．
2. 了解涡流现象，知道涡流的产生、利用和危害．了解电磁阻尼和电磁驱动，能解释有关现象，解决简单的问题．
要点梳理
要点1　电磁感应现象中的感生电场
1. 感生电场
(1) 麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发__ __.闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向运动，就产生了感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．
(2) 感生电场的电场线是__ __的，其电场方向可根据磁场的变化情况由楞次定律判断，与假设存在的闭合回路中的感应电流的方向__ __．
2. 感生电动势
(1) 定义：由感生电场产生的电动势叫感生电动势，是前述的感应电动势的一种．另一种是导体切割磁感线时产生的动生电动势．
(2) 作用：在电路中相当于电源电动势．
(3) 大小：E＝N，由法拉第电磁感应定律决定．
(4) 感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力．动生电动势中的非静电力是__ __．
3. 电子感应加速器
电子感应加速器是利用__ __使电子加速的设备．当电磁体线圈中__ __的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速.
要点2　涡流
1. 定义：由于__ __，在导体中产生的像水中旋涡样的__ __电流．
产生涡流的两种情况：
(1) 块状金属放在变化的磁场中．
(2) 块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
2. 特点
(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，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越__ __．
3. 应用
(1) 涡流热效应：如__ __．
(2) 涡流磁效应：如__ __、__ __．
4. 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．
要点3　电磁阻尼和电磁驱动
1. 电磁阻尼
(1) 概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到__ __，安培力的方向总是__ __导体运动的现象．
(2) 应用：磁电式仪表中利用__ __使指针迅速停止到某位置，便于读数．
2. 电磁驱动
(1) 概念：磁场相对导体转动时，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．
(2) 应用：交流感应电动机．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律．(　　)
(2) 通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(　　)
(3) 变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(　　)
(4) 在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同．(　　)
(5) 在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．(　　)
2. 为了使灵敏电流表的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现．他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间．下列说法中正确的是(　　)
A. 甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B. 甲方案中，铝板左右摆动时能产生涡流，起电磁阻尼的作用
C. 乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流
D. 由于铝框更轻，所以乙方案比甲方案更加合理
考向1　电磁感应现象中的感生电场
1. 静电场与感生电场的比较
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 总是始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远，不闭合，也不相交 是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以感生电场又称为涡旋电场
电场方向及判断方法 静电场方向与正电荷所受电场力方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场的电场线与磁场方向垂直，方向由楞次定律判断，强弱与磁感应强度的变化率有关
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，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零
2. 注意
(1) 由于磁场变化产生的电动势叫感生电动势，由于导体切割磁感线产生的电动势叫动生电动势，统称为感应电动势．
(2) 感生电场，与闭合电路是否存在无关，是一种涡旋电场，电场线是闭合的，方向根据楞次定律和右手定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n 计算．
　(2024·中山期末)如图甲所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图乙所示的交变电流时(以电流顺时针为正方向)，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起．下列说法中正确的是(　　)
甲
乙
A. 待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电
B. 图乙中的交变电流的频率越小，焊缝处的温度上升越快
C. 0.5×10-6～1×10-6 s内，工件中的感应电流在减小
D. 1×10-6～1.5×10-6 s内，工件中的感应电流方向为顺时针
考向2　涡流
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．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．
　(2024·东莞三校期中)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警．关于安检门，下列说法中正确的是(　　)
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
考向3　电磁阻尼与电磁驱动
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
　如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置．某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图乙所示．开始时，铝笼和磁铁均静止，转动磁铁，会发现铝笼也会跟着发生转动．下列说法中正确的是(　　)
甲 乙
A. 铝笼是因为受到安培力而转动的
B. 铝笼转动的速度的大小和方向与磁铁相同
C. 磁铁从图乙位置开始转动时，铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a
D. 当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动
　(2024·深圳实验学校)某课外研究性学习小组在“如何防止电梯坠落的研究”中，设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示．在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁铺设闭合金属线圈A和B.下列说法中正确的是(　　)
A. 电梯突然坠落时，该装置可使电梯停在空中
B. 电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用
C. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A、B中电流方向相反
D. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，已穿过线圈A，所以线圈A不会阻碍电梯下落
1. 图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离)，下列说法中正确的是(　　)
甲 乙
A. 飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力
B. 人蹬车频率一定时，拉紧旋纽拉线，飞轮受到的阻力越小
C. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大
D. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱
2. (2024·深圳实验学校)(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用．下列说法中正确的是(　　)
甲 乙
丙 丁
A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷不能产生涡流
C. 图丙中，冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，冶炼金属
D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
配套新练案
考向1　电磁感应现象中的感生电场的理解
1. (2024·广州培英中学)如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法中正确的是(　　)
A. 磁体做自由落体运动
B. 磁体做加速度增大的加速运动
C. 磁体可能一直做加速度减小的加速运动
D. 磁体先做加速运动，最后做减速运动
2. 1824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．下列说法中错误的是(　　)
A. 圆盘上产生了感应电动势
B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变
D. 圆盘中的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
考向2　涡流的理解及应用
3. 如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外绕有线圈．将金属材料置于冶炼炉中，则(　　)
A. 如果线圈中通以恒定电流，冶炼炉就能冶炼金属
B. 通过线圈的高频交变电流使炉体产生涡流从而熔化炉内金属
C. 真空冶炼炉在工作时炉内金属中产生涡流使炉内金属熔化
D. 如果真空冶炼炉中金属的电阻率大，则涡流很强，产生的热量很多
4. (2024·深圳高级中学)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来进行加热．关于电磁炉，下列说法中正确的是(　　)
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
B. 电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C. 电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
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
考向3　电磁阻尼与电磁驱动的理解
5. (2024·茂名高州中学)如图所示是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间．铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到(　　)
A. 铝框与磁铁转动方向相反
B. 铝框始终与磁铁转动得一样快
C. 铝框是因为受到安培力而转动的
D. 当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动
6. (2024·东莞第四高级中学)弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现(　　)
A. S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变
B. S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C. S闭合或断开，磁铁的振动幅度不变
D. S闭合或断开，磁铁的振动幅度均发生变化
7. 关于下列器材的原理和用途，正确的是(　　)
甲 乙
丙 丁
A. 图甲中电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
B. 图乙中真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
C. 图丙中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场
D. 图丁中电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理
8. (多选)关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是(　　)
A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
B. 金属探测器可用于大米装袋，防止细小的沙石颗粒混入大米中
C. 灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
9. (2024·安徽百花、八一等四校期末)如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则下列说法中正确的是(　　)
A. cd棒受到的安培力向左，左侧装置的工作原理相当于电动机
B. ab棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机
C. cd棒受到的安培力向右，左侧装置的工作原理相当于发电机
D. ab棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机
10. (2024·深圳中学)(多选)10月26日11时14分，搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F遥十七”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，飞船入轨后，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接，航天器对接时存在一定的相对速度，由于航天器的质量大，对接时产生的动能比较大，为了减少对接过程中产生的震动和撞击，对接机构内部采用了电磁阻尼器消耗对接能量．如图所示为某电磁阻尼器的简化原理图，当质量块上下移动时会带动磁心一起运动，磁心下方为N极，下列说法中正确的是(　　)
A. 当质量块带动磁心从线圈上方向下移时，线圈有收缩趋势
B. 当质量块带动磁心下移时，通过电阻R的电流向上
C. 整个过程对应的是动能向磁场能转换
D. 减小线圈匝数，阻尼效果增强课时3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动
核心 目标 1. 了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小．
2. 了解涡流现象，知道涡流的产生、利用和危害．了解电磁阻尼和电磁驱动，能解释有关现象，解决简单的问题．
要点梳理
要点1　电磁感应现象中的感生电场
1. 感生电场
(1) 麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发__感生电场__.闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向运动，就产生了感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．
(2) 感生电场的电场线是__闭合__的，其电场方向可根据磁场的变化情况由楞次定律判断，与假设存在的闭合回路中的感应电流的方向__相同__．
2. 感生电动势
(1) 定义：由感生电场产生的电动势叫感生电动势，是前述的感应电动势的一种．另一种是导体切割磁感线时产生的动生电动势．
(2) 作用：在电路中相当于电源电动势．
(3) 大小：E＝N，由法拉第电磁感应定律决定．
(4) 感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力．动生电动势中的非静电力是__洛伦兹力__．
3. 电子感应加速器
电子感应加速器是利用__感生电场__使电子加速的设备．当电磁体线圈中__电流__的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速.
要点2　涡流
1. 定义：由于__电磁感应__，在导体中产生的像水中旋涡样的__感应__电流．
产生涡流的两种情况：
(1) 块状金属放在变化的磁场中．
(2) 块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
2. 特点
(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，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越__大__．
3. 应用
(1) 涡流热效应：如__真空冶炼炉__．
(2) 涡流磁效应：如__探雷器__、__安检门__．
4. 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__电阻率__．
(2) 途径二：用相互绝缘的__硅钢片__叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯．
要点3　电磁阻尼和电磁驱动
1. 电磁阻尼
(1) 概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到__安培力__，安培力的方向总是__阻碍__导体运动的现象．
(2) 应用：磁电式仪表中利用__电磁阻尼__使指针迅速停止到某位置，便于读数．
2. 电磁驱动
(1) 概念：磁场相对导体转动时，导体中产生__感应电流__，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象．
(2) 应用：交流感应电动机．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律．(　×　)
(2) 通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(　√　)
(3) 变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(　√　)
(4) 在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同．(　×　)
(5) 在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．(　√　)
2. 为了使灵敏电流表的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现．他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间．下列说法中正确的是(　B　)
A. 甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B. 甲方案中，铝板左右摆动时能产生涡流，起电磁阻尼的作用
C. 乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流
D. 由于铝框更轻，所以乙方案比甲方案更加合理
解析：甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，A错误，B正确；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，C、D错误．
考向1　电磁感应现象中的感生电场
1. 静电场与感生电场的比较
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 总是始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远，不闭合，也不相交 是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以感生电场又称为涡旋电场
电场方向及判断方法 静电场方向与正电荷所受电场力方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场的电场线与磁场方向垂直，方向由楞次定律判断，强弱与磁感应强度的变化率有关
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，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零
2. 注意
(1) 由于磁场变化产生的电动势叫感生电动势，由于导体切割磁感线产生的电动势叫动生电动势，统称为感应电动势．
(2) 感生电场，与闭合电路是否存在无关，是一种涡旋电场，电场线是闭合的，方向根据楞次定律和右手定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n 计算．
　(2024·中山期末)如图甲所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图乙所示的交变电流时(以电流顺时针为正方向)，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起．下列说法中正确的是(　D　)
甲
乙
A. 待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电
B. 图乙中的交变电流的频率越小，焊缝处的温度上升越快
C. 0.5×10-6～1×10-6 s内，工件中的感应电流在减小
D. 1×10-6～1.5×10-6 s内，工件中的感应电流方向为顺时针
解析：因为线圈中通过的是正弦交变电流，电流的变化率在时刻发生变化，金属工件的磁通量的变化率也在变化，根据公式E＝n可得，线圈中感应电动势在时刻变化，所以在金属工件中的感应电流是交变电流，A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中电流变化的频率越高，金属工件的磁通量变化频率就越高，根据公式E＝n可得，工件中产生的感应电动势就越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得就越快，B错误；0.5×10-6～1×10-6 s内，线圈中的电流变化率在变大，所以金属工件的磁通量变化率也在增大，根据公式E＝n可得，工件中产生的感应电动势在增大，所以工件中的感应电流在增大，C错误；1×10-6～1.5×10-6 s内，线圈中的电流沿逆时针增大，根据“增反减同”及右手螺旋定则可以判断出工件中的感应电流方向为顺时针，D正确．故选D.
考向2　涡流
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．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．
　(2024·东莞三校期中)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警．关于安检门，下列说法中正确的是(　C　)
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
解析：安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若“门框”的线圈中通上恒定电流，而不是交变电流，则无法产生感应电流，安检门不能正常工作，A、B错误，C正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，D错误．故选C.
考向3　电磁阻尼与电磁驱动
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
　如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置．某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图乙所示．开始时，铝笼和磁铁均静止，转动磁铁，会发现铝笼也会跟着发生转动．下列说法中正确的是(　A　)
甲 乙
A. 铝笼是因为受到安培力而转动的
B. 铝笼转动的速度的大小和方向与磁铁相同
C. 磁铁从图乙位置开始转动时，铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a
D. 当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动
解析：磁铁从图乙位置开始转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，从而产生感应电流，方向为a→b→c→d→a，因而受到安培力作用，导致铝笼转动，所以铝笼是因为受到安培力而转动的，A正确，C错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则铝笼与磁铁转动方向相同，但快慢不相同，铝笼的转速一定比磁铁的转速小，B错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，D错误．
　(2024·深圳实验学校)某课外研究性学习小组在“如何防止电梯坠落的研究”中，设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示．在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁铺设闭合金属线圈A和B.下列说法中正确的是(　C　)
A. 电梯突然坠落时，该装置可使电梯停在空中
B. 电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用
C. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A、B中电流方向相反
D. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，已穿过线圈A，所以线圈A不会阻碍电梯下落
解析：感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，若电梯停在空中，线圈不会产生感应电流，电梯上的磁铁不会受到感应电流的作用，所以电梯不可能停在空中，A错误； 若电梯突然坠落时，线圈内的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到阻碍电梯下落的作用，B错误；当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，C正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，D错误．故选C.
1. 图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离)，下列说法中正确的是(　C　)
甲 乙
A. 飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力
B. 人蹬车频率一定时，拉紧旋纽拉线，飞轮受到的阻力越小
C. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大
D. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱
解析：飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，A错误；人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，B错误；控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越大，受到的安培阻力越大，C正确，D错误．
2. (2024·深圳实验学校)(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用．下列说法中正确的是(　BD　)
甲 乙
丙 丁
A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷不能产生涡流
C. 图丙中，冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，冶炼金属
D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
解析：充电设备中的发射线圈通以恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电，A错误；电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流，B正确；真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属，C错误；电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确．故选B、D.
配套新练案
考向1　电磁感应现象中的感生电场的理解
1. (2024·广州培英中学)如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法中正确的是(　C　)
A. 磁体做自由落体运动
B. 磁体做加速度增大的加速运动
C. 磁体可能一直做加速度减小的加速运动
D. 磁体先做加速运动，最后做减速运动
解析：磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度，A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生的感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，B错误；若铝管较短，磁体一直做加速度减小的加速运动；若铝管较长，磁体先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，C正确，D错误．故选C.
2. 1824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．下列说法中错误的是(　D　)
A. 圆盘上产生了感应电动势
B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变
D. 圆盘中的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
解析：圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，A正确，不符合题意；圆盘在径向的辐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而形成涡流，涡流产生的磁场导致磁针转动，B正确，不符合题意；圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，C正确，不符合题意；当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，引起涡流，从而磁体对电流有力的作用，导致电磁驱动，D错误，符合题意．
考向2　涡流的理解及应用
3. 如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外绕有线圈．将金属材料置于冶炼炉中，则(　C　)
A. 如果线圈中通以恒定电流，冶炼炉就能冶炼金属
B. 通过线圈的高频交变电流使炉体产生涡流从而熔化炉内金属
C. 真空冶炼炉在工作时炉内金属中产生涡流使炉内金属熔化
D. 如果真空冶炼炉中金属的电阻率大，则涡流很强，产生的热量很多
解析：如果线圈中通以恒定电流，不能产生感应电流，冶炼炉无法冶炼金属，A错误；通过线圈的高频交变电流使炉内金属产生涡流从而熔化炉内金属，而不是炉体，B错误，C正确；如果真空冶炼炉中金属的电阻率越小，则涡流越强，产生的热量越多，D错误．
4. (2024·深圳高级中学)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来进行加热．关于电磁炉，下列说法中正确的是(　B　)
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
B. 电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C. 电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
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
解析：电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热，B正确，A、C、D错误．
考向3　电磁阻尼与电磁驱动的理解
5. (2024·茂名高州中学)如图所示是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间．铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到(　C　)
A. 铝框与磁铁转动方向相反
B. 铝框始终与磁铁转动得一样快
C. 铝框是因为受到安培力而转动的
D. 当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动
解析：根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁铁时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁铁转动方向一致，A错误；铝框转动的本质是磁铁转动过程中，导致穿过铝框的磁通量发生了变化，所以在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢，B错误，C正确；当磁铁停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，但是在转动过程中由于与磁铁的位置发生了变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框自身会产生感应电流，铝框中会有焦耳热产生，铝框的动能会慢慢减少，所以即使没有空气阻力和摩擦力铝框也会停下来，D错误．故选C.
6. (2024·东莞第四高级中学)弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现(　A　)
A. S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变
B. S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C. S闭合或断开，磁铁的振动幅度不变
D. S闭合或断开，磁铁的振动幅度均发生变化
解析：当S闭合后，线圈构成闭合回路，当条形磁铁竖直运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，从而使线圈产生感应电流，由楞次定律可得，感应电流的磁场阻碍磁铁的运动，使振幅减小，不闭合线圈，不会产生感应电流，振幅不变．故选A.
7. 关于下列器材的原理和用途，正确的是(　D　)
甲 乙
丙 丁
A. 图甲中电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
B. 图乙中真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
C. 图丙中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场
D. 图丁中电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理
解析：电子感应加速器是利用磁场产生电场对电子进行加速，A错误；真空冶炼炉的工作原理是炉内金属产生涡流而熔化，B错误；磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是辐射状磁场，不是匀强磁场，C错误；电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理，D正确．
8. (多选)关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是(　AD　)
A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
B. 金属探测器可用于大米装袋，防止细小的沙石颗粒混入大米中
C. 灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
解析：金属探测器探测金属时，由于电磁感应，金属中会产生涡流，从而被探测器探测到，A正确；金属探测器接近非金属时，不能产生感应电流，非金属不会被探测到，所以金属探测器不能防止细小的沙石颗粒混入大米中，B错误；灵敏电流表在运输的时候用导线把两个接线柱连一起，形成闭合回路，能快速将机械能转化成电能，对指针(与线圈在一起)的振动起到电磁阻尼作用，C错误；用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，这样做的目的是利用涡流，起到电磁阻尼作用，D正确．
9. (2024·安徽百花、八一等四校期末)如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则下列说法中正确的是(　C　)
A. cd棒受到的安培力向左，左侧装置的工作原理相当于电动机
B. ab棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机
C. cd棒受到的安培力向右，左侧装置的工作原理相当于发电机
D. ab棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机
解析：ab棒向右切割磁感线，相当于发电机，根据右手定则可知，感应电流方向由b到a，受安培力向左，cd中电流由c到d，再根据左手定则可知，cd中电流受向右的安培力；右侧装置的运动属于通电导线在磁场中受力运动，故相当于电动机．故选C.
10. (2024·深圳中学)(多选)10月26日11时14分，搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F遥十七”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，飞船入轨后，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接，航天器对接时存在一定的相对速度，由于航天器的质量大，对接时产生的动能比较大，为了减少对接过程中产生的震动和撞击，对接机构内部采用了电磁阻尼器消耗对接能量．如图所示为某电磁阻尼器的简化原理图，当质量块上下移动时会带动磁心一起运动，磁心下方为N极，下列说法中正确的是(　AB　)
A. 当质量块带动磁心从线圈上方向下移时，线圈有收缩趋势
B. 当质量块带动磁心下移时，通过电阻R的电流向上
C. 整个过程对应的是动能向磁场能转换
D. 减小线圈匝数，阻尼效果增强
解析：当质量块带动磁心下移时，线圈磁通量增大，根据“增缩减扩”，线圈有收缩趋势，A正确；根据楞次定律，线圈中磁场方向向下，磁通量增大，则通过电阻R的感应电流向上，B正确；整个过程对应的是动能向电能转换，C错误；减小线圈匝数，产生的感应电流较小，阻尼效果减弱，D错误．(共51张PPT)
第二章
课时3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁感应
核心 目标 1. 了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小．
2. 了解涡流现象，知道涡流的产生、利用和危害．了解电磁阻尼和电磁驱动，能解释有关现象，解决简单的问题．
必备知识 记忆理解
电磁感应现象中的感生电场
要点
1
1. 感生电场
(1) 麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发____________.闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向运动，就产生了感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．
(2) 感生电场的电场线是________的，其电场方向可根据磁场的变化情况由楞次定律判断，与假设存在的闭合回路中的感应电流的方向________．
感生电场
闭合
相同
洛伦兹力
3. 电子感应加速器
电子感应加速器是利用____________使电子加速的设备．当电磁体线圈中________的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速.
感生电场
电流
涡流
要点
2
1. 定义：由于____________，在导体中产生的像水中旋涡样的________电流．
产生涡流的两种情况：
(1) 块状金属放在变化的磁场中．
(2) 块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
2. 特点
(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．
电磁感应
感应
大
3. 应用
(1) 涡流热效应：如______________．
(2) 涡流磁效应：如__________、__________．
4. 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．
真空冶炼炉
探雷器
安检门
电阻率
硅钢片
安培力
电磁阻尼和电磁驱动
要点
3
1. 电磁阻尼
(1) 概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到__________，安培力的方向总是________导体运动的现象．
(2) 应用：磁电式仪表中利用____________使指针迅速停止到某位置，便于读数．
2. 电磁驱动
(1) 概念：磁场相对导体转动时，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．
(2) 应用：交流感应电动机．
阻碍
电磁阻尼
感应电流
1. 易错辨析
(1) 涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律． (　　)
(2) 通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流． (　　)
(3) 变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流． (　　)
(4) 在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同． (　　)
(5) 在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能． (　　)
×
√
√
×
√
2. 为了使灵敏电流表的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现．他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间．下列说法中正确的是 (　　)
A. 甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B. 甲方案中，铝板左右摆动时能产生涡流，起电磁阻尼的
作用
C. 乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流
D. 由于铝框更轻，所以乙方案比甲方案更加合理
B
解析：甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，A错误，B正确；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，C、D错误．
把握考向 各个击破
电磁感应现象中的感生电场
考向
1
1. 静电场与感生电场的比较
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 总是始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远，不闭合，也不相交 是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以感生电场又称为涡旋电场
静电场 感生电场
电场方向及判断方法 静电场方向与正电荷所受电场力方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场的电场线与磁场方向垂直，方向由楞次定律判断，强弱与磁感应强度的变化率有关
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，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零
(2024·中山期末)如图甲所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图乙所示的交变电流时(以电流顺时针为正方向)，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起．下列说法中正确的是 (　　)
A. 待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电
B. 图乙中的交变电流的频率越小，焊缝处的温度上升越快
C. 0.5×10-6～1×10-6 s内，工件中的感应电流在减小
D. 1×10-6～1.5×10-6 s内，工件中的感应电流方向为顺时针
1
D
甲
乙
涡流
考向
2
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．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．
(2024·东莞三校期中)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警．关于安检门，下列说法中正确的是 (　　)
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
2
C
解析：安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若“门框”的线圈中通上恒定电流，而不是交变电流，则无法产生感应电流，安检门不能正常工作，A、B错误，C正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，D错误．故选C.
电磁阻尼与电磁驱动
考向
3
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 如图甲所示为探究电磁驱动的实验装置．某个铝笼置于U形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动，其截面图如图乙所示．开始时，铝笼和磁铁均静止，转动磁铁，会发现铝笼也会跟着发生转动．下列说法中正确的是 (　　)
3
A
A. 铝笼是因为受到安培力而转动的
B. 铝笼转动的速度的大小和方向与磁铁相同
C. 磁铁从图乙位置开始转动时，铝笼截面abcd中的感应电流的方向为a→d→c→b→a
D. 当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，铝笼将保持匀速转动
甲
乙
解析：磁铁从图乙位置开始转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，从而产生感应电流，方向为a→b→c→d→a，因而受到安培力作用，导致铝笼转动，所以铝笼是因为受到安培力而转动的，A正确，C错误；根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则铝笼与磁铁转动方向相同，但快慢不相同，铝笼的转速一定比磁铁的转速小，B错误；当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，D错误．
(2024·深圳实验学校)某课外研究性学习小组在“如何防止电梯坠落的研究”中，设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示．在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁铺设闭合金属线圈A和B.下列说法中正确的是 (　　)
A. 电梯突然坠落时，该装置可使电梯停在空中
B. 电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用
C. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，线圈A、B中电流方向相反
D. 电梯坠落至永久磁铁图示位置时，已穿过线圈A，所以线圈A
不会阻碍电梯下落
4
C
解析：感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，若电梯停在空中，线圈不会产生感应电流，电梯上的磁铁不会受到感应电流的作用，所以电梯不可能停在空中，A错误； 若电梯突然坠落时，线圈内的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到阻碍电梯下落的作用，B错误；当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，C正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，D错误．故选C.
随堂内化 即时巩固
1. 图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减少磁铁与飞轮间的距离)，下列说法中正确的是 (　　)
C
A. 飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的摩擦力
B. 人蹬车频率一定时，拉紧旋纽拉线，飞轮受到的阻力越小
C. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越大
D. 控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越弱
甲
乙
解析：飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，A错误；人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，B错误；控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越大，受到的安培阻力越大，C正确，D错误．
2. (2024·深圳实验学校)(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用．下列说法中正确的是 (　　)
BD
A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷不能产生涡流
C. 图丙中，冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，冶炼金属
D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
甲
乙
丙
丁
解析：充电设备中的发射线圈通以恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电，A错误；电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流，B正确；真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属，C错误；电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确．故选B、D.
配套新练案
考向1　电磁感应现象中的感生电场的理解
1. (2024·广州培英中学)如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法中正确的是 (　　)
A. 磁体做自由落体运动
B. 磁体做加速度增大的加速运动
C. 磁体可能一直做加速度减小的加速运动
D. 磁体先做加速运动，最后做减速运动
C
解析：磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度，A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生的感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，B错误；若铝管较短，磁体一直做加速度减小的加速运动；若铝管较长，磁体先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，C正确，D错误．故选C.
2. 1824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．下列说法中错误的是 (　　)
A. 圆盘上产生了感应电动势
B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变
D. 圆盘中的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
D
解析：圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，A正确，不符合题意；圆盘在径向的辐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而形成涡流，涡流产生的磁场导致磁针转动，B正确，不符合题意；圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，C正确，不符合题意；当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，引起涡流，从而磁体对电流有力的作用，导致电磁驱动，D错误，符合题意．
考向2　涡流的理解及应用
3. 如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外绕有线圈．将金属材料置于冶炼炉中，则 (　　)
A. 如果线圈中通以恒定电流，冶炼炉就能冶炼金属
B. 通过线圈的高频交变电流使炉体产生涡流从而熔化炉内金属
C. 真空冶炼炉在工作时炉内金属中产生涡流使炉内金属熔化
D. 如果真空冶炼炉中金属的电阻率大，则涡流很强，产生的热
量很多
C
解析：如果线圈中通以恒定电流，不能产生感应电流，冶炼炉无法冶炼金属，A错误；通过线圈的高频交变电流使炉内金属产生涡流从而熔化炉内金属，而不是炉体，B错误，C正确；如果真空冶炼炉中金属的电阻率越小，则涡流越强，产生的热量越多，D错误．
4. (2024·深圳高级中学)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来进行加热．关于电磁炉，下列说法中正确的是(　　)
B
解析：电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热，B正确，A、C、D错误．
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
B. 电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C. 电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
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
考向3　电磁阻尼与电磁驱动的理解
5. (2024·茂名高州中学)如图所示是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间．铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到 (　　)
A. 铝框与磁铁转动方向相反
B. 铝框始终与磁铁转动得一样快
C. 铝框是因为受到安培力而转动的
D. 当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻
力，铝框将保持匀速转动
C
解析：根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁铁时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁铁转动方向一致，A错误；铝框转动的本质是磁铁转动过程中，导致穿过铝框的磁通量发生了变化，所以在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢，B错误，C正确；当磁铁停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，但是在转动过程中由于与磁铁的位置发生了变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框自身会产生感应电流，铝框中会有焦耳热产生，铝框的动能会慢慢减少，所以即使没有空气阻力和摩擦力铝框也会停下来，D错误．故选C.
6. (2024·东莞第四高级中学)弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现 (　　)
A. S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变
B. S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C. S闭合或断开，磁铁的振动幅度不变
D. S闭合或断开，磁铁的振动幅度均发生变化
A
解析：当S闭合后，线圈构成闭合回路，当条形磁铁竖直运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，从而使线圈产生感应电流，由楞次定律可得，感应电流的磁场阻碍磁铁的运动，使振幅减小，不闭合线圈，不会产生感应电流，振幅不变．故选A.
7. 关于下列器材的原理和用途，正确的是 (　　)
A. 图甲中电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
B. 图乙中真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
C. 图丙中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场
D. 图丁中电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理
D
甲
乙
丙
丁
解析：电子感应加速器是利用磁场产生电场对电子进行加速，A错误；真空冶炼炉的工作原理是炉内金属产生涡流而熔化，B错误；磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是辐射状磁场，不是匀强磁场，C错误；电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理，D正确．
8. (多选)关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是 (　　)
A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
B. 金属探测器可用于大米装袋，防止细小的沙石颗粒混入大米中
C. 灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
AD
解析：金属探测器探测金属时，由于电磁感应，金属中会产生涡流，从而被探测器探测到，A正确；金属探测器接近非金属时，不能产生感应电流，非金属不会被探测到，所以金属探测器不能防止细小的沙石颗粒混入大米中，B错误；灵敏电流表在运输的时候用导线把两个接线柱连一起，形成闭合回路，能快速将机械能转化成电能，对指针(与线圈在一起)的振动起到电磁阻尼作用，C错误；用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，这样做的目的是利用涡流，起到电磁阻尼作用，D正确．
9. (2024·安徽百花、八一等四校期末)如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则下列说法中正确的是 (　　)
C
A. cd棒受到的安培力向左，左侧装置的工作原理相当于电动机
B. ab棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机
C. cd棒受到的安培力向右，左侧装置的工作原理相当于发电机
D. ab棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机
解析：ab棒向右切割磁感线，相当于发电机，根据右手定则可知，感应电流方向由b到a，受安培力向左，cd中电流由c到d，再根据左手定则可知，cd中电流受向右的安培力；右侧装置的运动属于通电导线在磁场中受力运动，故相当于电动机．故选C.
10. (2024·深圳中学)(多选)10月26日11时14分，搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F遥十七”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，飞船入轨后，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接，航天器对接时存在一定的相对速度，由于航天器的质量大，对接时产生的动能比较大，为了减少对接过程中产生的震动和撞击，对接机构内部采用了电磁阻尼器消耗对接能量．如图所示为某电磁阻尼器的简化原理图，当质量块上下移动时会带动磁心一起运动，磁心下方为N极，下列说法中正确的是 (　　)
A. 当质量块带动磁心从线圈上方向下移时，线圈有收缩趋势
B. 当质量块带动磁心下移时，通过电阻R的电流向上
C. 整个过程对应的是动能向磁场能转换
D. 减小线圈匝数，阻尼效果增强
AB
解析：当质量块带动磁心下移时，线圈磁通量增大，根据“增缩减扩”，线圈有收缩趋势，A正确；根据楞次定律，线圈中磁场方向向下，磁通量增大，则通过电阻R的感应电流向上，B正确；整个过程对应的是动能向电能转换，C错误；减小线圈匝数，产生的感应电流较小，阻尼效果减弱，D错误．
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