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第二章第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动
题型1 感生电场和感生电动势 题型2 涡流的产生及原理
题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响 题型4 涡流的应用与防止
题型5 电磁阻尼与电磁驱动 题型6 生活中的电磁感应现象
▉题型1 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。
1．如图甲所示，电阻为5Ω、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，R＝95Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。则下列说法错误的是（　　）
A．A点的电势小于B点的电势
B．在线圈位置上感生电场沿逆时针方向
C．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
D．0.1s时间内非静电力所做的功为2.5J
【答案】A
【解答】解：AB、线圈相当于电源，由楞次定律可知A相当于电源的正极，B相当于电源的负极，A点的电势高于B点的电势，在线圈位置上感应电场沿逆时针方向，故A错误，B正确；
C、由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得：
则0.1s时间内通过R的电荷量为q＝It＝0.5×0.1C＝0.05C，故C正确；
D、0.1s时间内非静电力所做的功为W＝Eq＝50×0.05J＝2.5J，故D正确。
本题选错误的，故选：A。
▉题型2 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．
2．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）
A．库仑 B．霍尔 C．洛伦兹 D．法拉第
【答案】D
【解答】解：根据题意，焊接过程所利用的是变化的磁场在线圈中产生变化的电流，再利用电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接，属于电磁感应现象，是由法拉第发现的，故ABC错误，D正确；
故选：D。
3．高频感应炉是用于冶炼高质量的特殊金属的，如图所示，在冶炼炉外绕有线圈，锅内放入待冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，冶炼锅体是绝缘材料制作的，锅内金属能被加热熔化并达到很高的温度。以下说法正确的是（　　）
A．金属利用线圈中的电流产生的焦耳热来加热
B．金属利用交变磁场产生的涡流来加热
C．高频交变电流能发射红外线来加热金属
D．降低高频交变电流能提高冶炼金属的温度
【答案】B
【解答】解：ABC．线圈内通入高频交变电流，该电流产生高频交变磁场，高频交变磁场在金属中产生涡流，涡流产生大量的焦耳热使金属加热，并不是利用高频交变电流发射红外线来加热金属，故AC错误，B正确；
D．降低高频交变电流，则交变电流产生的交变磁场减弱，交变磁场在金属中产生的涡流减弱，涡流产生的焦耳热减小，不能提高冶炼金属的温度，故D错误。
故选：B。
4．下列实例中属于利用涡流的是（　　）
A．利用微波炉加热食物
B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成
C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢
D．电动机的线圈绕在铁芯上
【答案】C
【解答】解：A．微波炉加热食物是利用电流产生的电磁波通过水分子吸收能量来给物体加热，故A错误；
B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合增加了铁芯电阻，进而减小涡流，减少损耗能量，故B错误；
C．真空冶炼炉冶炼合金钢是在线圈中通入高频交流电，在合金钢中产生涡流，故C正确；
D．电动机的线圈绕在铁芯上，所用的铁芯不会用整块的金属，是为了减小涡流，故D错误。
故选：C。
5．下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特提出分子电流假说
B．金属探测器是利用涡流工作的
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零
D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
【答案】B
【解答】解：A、安培提出分子电流假说，故A错误；
B、金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，属于涡流的应用，故B正确；
C、根据F＝BILsinθ，可知通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，可能是电流的方向与磁场的方向之间的夹角θ为零，该点的磁感应强度不一定为零，故C错误；
D、超高压带电作业的工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服，可以起到静电屏蔽的作用。故D错误。
故选：B。
（多选）6．高频焊接原理的示意图如图所示。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，下列说法正确的是（　　）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
【答案】AD
【解答】解：AB.高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，根据法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故A正确，B错误；
CD.焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高，故C错误，D正确。
故选：AD。
▉题型3 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。
7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点等高
B．小球在最低点处于平衡状态
C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流
D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力
【答案】C
【解答】解：AC、小球在穿过虚线时磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，把一部分机械能转化为电能，所以b点一定低于a点，故C正确，A错误；
B、小球在最低点除需做圆周运动，合外力一定不为零，不是处于平衡状态，故B错误；
D、根据楞次定律可知小球在穿过虚线时受到水平向左的磁场力
故选：C。
▉题型4 涡流的应用与防止
【知识点的认识】
1.涡流在生产生活中有利有弊，所以要注意正确的应用涡流的作用以及减轻涡流带来的危害。
2.应用
（1）利用涡流的热效应
真空冶炼炉、电磁炉等
（2）利用涡流的磁效应
探雷器、机场与车站和重要活动场所的安检门、高考考场的探测器等
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，减小涡流的方法为，用电阻率较大且涂有绝缘材料的硅钢板材叠加做成铁芯。
（多选）8．下列关于电磁感应现象中说法不正确的是（　　）
A．图甲当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
B．图乙真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
C．图丙磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，使线框尽快停止摆动利用了电磁驱动原理
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
【答案】AC
【解答】解：A、图甲当蹄形磁体顺时针转动时，通过铝框的磁通量变化，铝框产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁通量变化，则铝框将顺时针转动，故A错误；
B、图乙真空冶炼炉能在真空环境下，高频交流电产生高频交变磁场，电磁感应使金属中产生涡流，由于电流的热效应，从而炼化金属，故B正确；
C、图丙磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，使线框尽快停止摆动利用了电磁阻尼原理，故C错误；
D、线圈在磁场中偏转时，由于电磁感应现象中的“阻碍”作用，产生阻碍线圈的偏转，这是电磁阻尼原理，图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D正确。
本题选择说法不正确的，
故选：AC。
9．科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。
图（a）是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E（电动势15V，内阻不计）；电流表A（量程有0.6A和3A，内阻不计）；滑动变阻器RP（最大阻值100Ω）；定值电阻R0（阻值10Ω）；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻16Ω）；导线若干。图（b）是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。
请完成下列实验操作和计算。
（1）量程选择和电路连接。
①由器材参数可得电路中的最大电流为 　0.58　 A（结果保留2位有效数字）。为减小测量误差，电流表的量程选择0.6A挡。
②图（b）中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线。
（2）磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图（a）中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流 　最小　 ，保护电路安全。
②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图2所示，读数为 　0.48　 A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。
③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。
④如图3是根据部分实验数据描绘的B﹣I图线，其斜率为 　30　 mT/A（结果保留2位有效数字）。
（3）制动时间t测量。
利用图（b）所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
【答案】（1）①0.58；②见解析；（2）①最小；②0.48；④30。
【解答】解：（1）①当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最大电流，根据闭合电路的欧姆定律
②由于电路中最大电流为0.58A，则电流表应选择0～0.6A量程，根据电路图实物图连线如下：
（2）①滑动变阻器RP的滑片P置于b端时滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，保护电路安全；
②0﹣0.6A量程的电流表，分度值为0.02A，电流表读数为0.48A；
④根据题图中数据可知B I图线斜率为。
故答案为：（1）①0.58；②见解析；（2）①最小；②0.48；④30。
题型题5 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。
10．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（　　）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
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
【答案】A
【解答】解：A、电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，故A错误；
B、真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故B正确；
C、金属探测器在探测金属时，由于被测金属中产生的涡流从而使报警器工作，故C正确；
D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确。
本题选不正确的，
故选：A。
题型6 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．无论是话筒，电磁炉，还是收音机，发电机，都是我们可以见到和听到的物品．而且，在高中物理中，我们便不断接触与其应用相关的题目，这些物品也曾作为物理试题的载体，不时出现在试卷中．现在看来，也是分外亲切．
1．动圈式话筒
在剧场和演讲等活动中，放大声音已经成为一种迫切的需要，而电磁感应现象的发现与应用已经成功解决了这个问题．
放大声音的装置由话筒，扩音器和扬声器三部分，其中话筒是把声音转变为电信号的装置．
动圈式话筒，是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就会产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音．如今，话筒或者麦克风已经随处可见．
2．电磁炉
相信有不少人都用过电磁炉加热过食物，它的方便快捷为我们的日常饮食带来很大的便利，对我们的饮食方式也产生了一定影响．电磁炉应用电磁感应原理对食品进行加热．它的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的．
电磁炉的灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板，台面下边装有高频感应加热线圈、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅．
电磁炉的工作过程是：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场．其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅．在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生．涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源．
3．电磁感应灯
电磁感应灯作为照明工具中的新发明，具有许多传统照明工具所没有的优势．它具有十万小时的高使用寿命，同时又免维护费用．而且它的光源质量更高，高显色性使物体的本身的颜色即明亮又逼真，电磁感应灯还具有更可靠的瞬间启动性能，同时低热量输出，具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力，其照明也更加节能，能够减少二氧化碳排放量．同时，电磁感应灯的暖白光比黄色的钠灯更合适应用于道路照明，光照温和，可以保证道路行驶的安全性和舒适性
电磁感应灯没有电极，依靠电磁感应和气体放电的基本原理而发光．没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达100，000小时，是白炽灯的100倍，高压气体放电灯的5～15倍，紧凑荧光灯的5倍～10倍．
基于上述原理，气体通过磁场放电而产生了可见光．即由电子镇流器产生的频率为230KHz，金属线圈磁环组成的电磁变压器在玻璃管（含有特殊工作气体）周围创造了磁场．
由线圈引起的放电路径形成一个闭路，从而引起自由电子的加速度．这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子．因为激活的电子从高能态退到低能态，他们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的三基色荧光粉时，产生的紫外线转化成可见光．
在能源危机和温室效应益发严重的今日，各国都在不断强调可持续发展的重要性．在这种大环境下，符合环保照明和绿色照明的要求的电磁感应灯，有着推广和普及的巨大潜力．暖白光这一先进的理念已经在美国、英国、比利时、挪威等国家得到了广泛应用．
4．变压器
变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器．其输送电流的多少由用电器的功率决定．高中时期的试题中有许多相关的计算问题．
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压．变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈．在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理．变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件．
5．手机充电器
对于手机，或许是现在生活中与我们联系最为紧密的电子产品之一了．给手机充电几乎是每日必做的事情，以前却从未考虑过手机充电电源的原理．
所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成．它和变压器原理几近相同．
6．磁带录音机
自有了手机等产品之后，许多功能集于一体，录音这种功能也一并存在，磁带录音机听来或许会让我们觉得陌生．磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成．
录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流﹣﹣音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场．磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号．
放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音．
在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连．
7．汽车车速表
汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表．它是利用电磁感应原理，使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比．在此之前，从未想过它竟然也是电磁感应的应用实例．
车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘，弹簧游丝、指针轴、指针组成．其中永久磁铁与驱动轴相连．在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘．
永久磁铁的磁感线一部分磁感线将通过速度盘，磁感线在速度盘上的分布是不均匀的，越接近磁极的地方磁感线数目越多．当驱动轴带动永久磁铁转动时，则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化，顺着磁铁转动的前方，磁感线的数目逐渐增加，而后方则逐渐减少．
由法拉第电磁感应原理知道，通过导体的磁感线数目发生变化时，在导体内部会产生感应电流．又由楞次定律知道，感应电流也要产生磁场，其磁感线的方向是阻碍（非阻止）原来磁场的变化．用楞次定律判断出，顺着磁铁转动的前方，感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反，因此它们之间互相排斥；反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同，因此它们之间相互吸引．由于这种吸引作用，速度盘被磁铁带着转动，同时轴及指针也随之一起转动．
8．发电机
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成．定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成．转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成．由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流．
从物理结构来说，发电机的定子和转子除了是一个原动力的拖动外，是完全独立、互不干扰的两部分；发电机的定子是有功源，产生感应电动势、电流，在原动力的拖动下，向外输出交流电的有功，由原动力（油量、气量、风量、水量等）决定有功功率的大小．
发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场，在原动力的拖动下，向外输送交流电的无功，由外部输入（多数用发电机自发的交流电整流而得）的直流电决定无功功率的大小．从电磁原理来说，转子和定子又是精密联系的，发电机的有功和无功都是由定子输出的，转子的力矩决定有功功率的大小，转子线圈的直流电流决定无功功率的大小．
9．未来发展
电磁感应的应用多不胜举，今天所能提到的也只是其中极小的一部分，却已经能够体现其它对人类历史发展的深远意义．磁悬浮列车，电视，示波器，接触器线圈，电视手机收音机等的信号收发，感应磁卡的信号传输，霍尔开关，雷达等等可以说在我们生活的每个环节都有应用．
11．下列选项中各实验现象所揭示的原理或规律与其所对应的应用技术错误的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解答】解：AB．两个选项的实验现象都揭示了通电导体周围存在磁场，可以制成电磁铁，电铃应用了电磁铁，动圈式话筒是电磁感应现象的应用，不是电磁铁的应用，故A正确，B错误；
C．实验现象揭示了通电导线在磁场中会受到力的作用，电动机应用了此原理，故C正确；
D．实验现象揭示了闭合电路的一部分导体切割磁感线会产生电磁感应现象，应用电磁感应现象可制成发电机，故D正确。
本题是选错误的，故选：B。
12．关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲，摇动手柄使磁铁转动，铝框不动
B．图乙，真空冶炼炉可以接高电压的恒定电流
C．图丙，铜盘转动时，穿过铜盘的磁通量不变，铜盘中没有感应电流
D．图丁，微安表在运输时把正、负接线柱用导线连在一起，对电表起到了保护作用
【答案】D
【解答】解：A、根据电磁驱动原理，图甲中，摇动手柄使磁铁转动，铝框会同向转动，故A错误；
B、图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属。真空冶炼炉的炉外线圈应通入高频交流电，不能接高电压的恒定电流。故B错误；
C、当转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生的安培力将阻碍铜盘切割磁感线运动，则铜盘转动将变慢，故C错误；
D、图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，可以减小电表指针摆动角度，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼的原理。电磁阻尼是一种能够降低机械系统振动的方法，它利用了电磁力来降低振动。具体来说电磁阻尼是通过在机械系统中添加一个电磁阻尼器来实现的。电磁阻尼器的工作原理是通过产生电磁力来降低机械系统的振动。当机械系统振动时电磁阻尼器会产生一种电磁力，这种力的方向和大小与机械系统的振动方向和大小相反。由于这种电磁力的作用，机械系统的振动会受到阻碍，从而降低了振动的幅度。故D正确。
故选：D。
13．手机无线充电真神奇，它方便了人们的生活，其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示，它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交替变化的磁场，通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流，从而将能量从发射端转移到接收端。下列选项中和受电线圈工作原理相同的是（　　）
A．电磁铁 B．电磁继电器
C．电动机 D．动圈式话筒
【答案】D
【解答】解：由题意可知，受电线圈的工作原理是电磁感应现象；
AB.电磁铁和电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，故AB错误；
C.电动机利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故C错误；
D.动圈式话筒是利用电磁感应的原理将声音信号转化为电信号的装置，故D正确。
故选：D。
14．下列家用电器利用电磁感应原理工作的是（　　）
A．电饭煲 B．电磁炉 C．电烙铁 D．热水器
【答案】B
【解答】解：A、电饭煲是利用电流的热效应进行工作的，没有利用电磁感应现象，故A错误；
B、电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。有利用电磁感应现象，故B正确；
C、电烙铁是利用电流的热效应进行工作的，没有利用电磁感应现象，故C错误；
D、电热水器是利用电流的热效应进行工作的，没有利用电磁感应现象，故D错误；
故选：B。
15．电磁炉（或电磁灶）如图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，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．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产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，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
【答案】B
【解答】解：电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；故B正确，ACD错误；
故选：B。第二章第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动
题型1 感生电场和感生电动势 题型2 涡流的产生及原理
题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响 题型4 涡流的应用与防止
题型5 电磁阻尼与电磁驱动 题型6 生活中的电磁感应现象
▉题型1 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。
1．如图甲所示，电阻为5Ω、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，R＝95Ω。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。则下列说法错误的是（　　）
A．A点的电势小于B点的电势
B．在线圈位置上感生电场沿逆时针方向
C．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
D．0.1s时间内非静电力所做的功为2.5J
▉题型2 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．
2．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）
A．库仑 B．霍尔 C．洛伦兹 D．法拉第
3．高频感应炉是用于冶炼高质量的特殊金属的，如图所示，在冶炼炉外绕有线圈，锅内放入待冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，冶炼锅体是绝缘材料制作的，锅内金属能被加热熔化并达到很高的温度。以下说法正确的是（　　）
A．金属利用线圈中的电流产生的焦耳热来加热
B．金属利用交变磁场产生的涡流来加热
C．高频交变电流能发射红外线来加热金属
D．降低高频交变电流能提高冶炼金属的温度
4．下列实例中属于利用涡流的是（　　）
A．利用微波炉加热食物
B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成
C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢
D．电动机的线圈绕在铁芯上
5．下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特提出分子电流假说
B．金属探测器是利用涡流工作的
C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零
D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
（多选）6．高频焊接原理的示意图如图所示。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，下列说法正确的是（　　）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
▉题型3 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。
7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点等高
B．小球在最低点处于平衡状态
C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流
D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力
▉题型4 涡流的应用与防止
【知识点的认识】
1.涡流在生产生活中有利有弊，所以要注意正确的应用涡流的作用以及减轻涡流带来的危害。
2.应用
（1）利用涡流的热效应
真空冶炼炉、电磁炉等
（2）利用涡流的磁效应
探雷器、机场与车站和重要活动场所的安检门、高考考场的探测器等
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，减小涡流的方法为，用电阻率较大且涂有绝缘材料的硅钢板材叠加做成铁芯。
（多选）8．下列关于电磁感应现象中说法不正确的是（　　）
A．图甲当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
B．图乙真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
C．图丙磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，使线框尽快停止摆动利用了电磁驱动原理
D．图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
9．科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。
图（a）是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E（电动势15V，内阻不计）；电流表A（量程有0.6A和3A，内阻不计）；滑动变阻器RP（最大阻值100Ω）；定值电阻R0（阻值10Ω）；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻16Ω）；导线若干。图（b）是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。
请完成下列实验操作和计算。
（1）量程选择和电路连接。
①由器材参数可得电路中的最大电流为 　 　 A（结果保留2位有效数字）。为减小测量误差，电流表的量程选择0.6A挡。
②图（b）中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线。
（2）磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图（a）中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流 　 　 ，保护电路安全。
②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图2所示，读数为 　 　 A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。
③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。
④如图3是根据部分实验数据描绘的B﹣I图线，其斜率为 　 　 mT/A（结果保留2位有效数字）。
（3）制动时间t测量。
利用图（b）所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
题型题5 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。
10．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（　　）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
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
题型6 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．无论是话筒，电磁炉，还是收音机，发电机，都是我们可以见到和听到的物品．而且，在高中物理中，我们便不断接触与其应用相关的题目，这些物品也曾作为物理试题的载体，不时出现在试卷中．现在看来，也是分外亲切．
1．动圈式话筒
在剧场和演讲等活动中，放大声音已经成为一种迫切的需要，而电磁感应现象的发现与应用已经成功解决了这个问题．
放大声音的装置由话筒，扩音器和扬声器三部分，其中话筒是把声音转变为电信号的装置．
动圈式话筒，是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就会产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音．如今，话筒或者麦克风已经随处可见．
2．电磁炉
相信有不少人都用过电磁炉加热过食物，它的方便快捷为我们的日常饮食带来很大的便利，对我们的饮食方式也产生了一定影响．电磁炉应用电磁感应原理对食品进行加热．它的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的．
电磁炉的灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板，台面下边装有高频感应加热线圈、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅．
电磁炉的工作过程是：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场．其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅．在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生．涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源．
3．电磁感应灯
电磁感应灯作为照明工具中的新发明，具有许多传统照明工具所没有的优势．它具有十万小时的高使用寿命，同时又免维护费用．而且它的光源质量更高，高显色性使物体的本身的颜色即明亮又逼真，电磁感应灯还具有更可靠的瞬间启动性能，同时低热量输出，具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力，其照明也更加节能，能够减少二氧化碳排放量．同时，电磁感应灯的暖白光比黄色的钠灯更合适应用于道路照明，光照温和，可以保证道路行驶的安全性和舒适性
电磁感应灯没有电极，依靠电磁感应和气体放电的基本原理而发光．没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达100，000小时，是白炽灯的100倍，高压气体放电灯的5～15倍，紧凑荧光灯的5倍～10倍．
基于上述原理，气体通过磁场放电而产生了可见光．即由电子镇流器产生的频率为230KHz，金属线圈磁环组成的电磁变压器在玻璃管（含有特殊工作气体）周围创造了磁场．
由线圈引起的放电路径形成一个闭路，从而引起自由电子的加速度．这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子．因为激活的电子从高能态退到低能态，他们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的三基色荧光粉时，产生的紫外线转化成可见光．
在能源危机和温室效应益发严重的今日，各国都在不断强调可持续发展的重要性．在这种大环境下，符合环保照明和绿色照明的要求的电磁感应灯，有着推广和普及的巨大潜力．暖白光这一先进的理念已经在美国、英国、比利时、挪威等国家得到了广泛应用．
4．变压器
变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器．其输送电流的多少由用电器的功率决定．高中时期的试题中有许多相关的计算问题．
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压．变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈．在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理．变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件．
5．手机充电器
对于手机，或许是现在生活中与我们联系最为紧密的电子产品之一了．给手机充电几乎是每日必做的事情，以前却从未考虑过手机充电电源的原理．
所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成．它和变压器原理几近相同．
6．磁带录音机
自有了手机等产品之后，许多功能集于一体，录音这种功能也一并存在，磁带录音机听来或许会让我们觉得陌生．磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成．
录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流﹣﹣音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场．磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号．
放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音．
在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连．
7．汽车车速表
汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表．它是利用电磁感应原理，使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比．在此之前，从未想过它竟然也是电磁感应的应用实例．
车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘，弹簧游丝、指针轴、指针组成．其中永久磁铁与驱动轴相连．在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘．
永久磁铁的磁感线一部分磁感线将通过速度盘，磁感线在速度盘上的分布是不均匀的，越接近磁极的地方磁感线数目越多．当驱动轴带动永久磁铁转动时，则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化，顺着磁铁转动的前方，磁感线的数目逐渐增加，而后方则逐渐减少．
由法拉第电磁感应原理知道，通过导体的磁感线数目发生变化时，在导体内部会产生感应电流．又由楞次定律知道，感应电流也要产生磁场，其磁感线的方向是阻碍（非阻止）原来磁场的变化．用楞次定律判断出，顺着磁铁转动的前方，感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反，因此它们之间互相排斥；反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同，因此它们之间相互吸引．由于这种吸引作用，速度盘被磁铁带着转动，同时轴及指针也随之一起转动．
8．发电机
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成．定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成．转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成．由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流．
从物理结构来说，发电机的定子和转子除了是一个原动力的拖动外，是完全独立、互不干扰的两部分；发电机的定子是有功源，产生感应电动势、电流，在原动力的拖动下，向外输出交流电的有功，由原动力（油量、气量、风量、水量等）决定有功功率的大小．
发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场，在原动力的拖动下，向外输送交流电的无功，由外部输入（多数用发电机自发的交流电整流而得）的直流电决定无功功率的大小．从电磁原理来说，转子和定子又是精密联系的，发电机的有功和无功都是由定子输出的，转子的力矩决定有功功率的大小，转子线圈的直流电流决定无功功率的大小．
9．未来发展
电磁感应的应用多不胜举，今天所能提到的也只是其中极小的一部分，却已经能够体现其它对人类历史发展的深远意义．磁悬浮列车，电视，示波器，接触器线圈，电视手机收音机等的信号收发，感应磁卡的信号传输，霍尔开关，雷达等等可以说在我们生活的每个环节都有应用．
11．下列选项中各实验现象所揭示的原理或规律与其所对应的应用技术错误的是（　　）
A．
B．
C．
D．
12．关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲，摇动手柄使磁铁转动，铝框不动
B．图乙，真空冶炼炉可以接高电压的恒定电流
C．图丙，铜盘转动时，穿过铜盘的磁通量不变，铜盘中没有感应电流
D．图丁，微安表在运输时把正、负接线柱用导线连在一起，对电表起到了保护作用
13．手机无线充电真神奇，它方便了人们的生活，其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示，它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交替变化的磁场，通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流，从而将能量从发射端转移到接收端。下列选项中和受电线圈工作原理相同的是（　　）
A．电磁铁 B．电磁继电器
C．电动机 D．动圈式话筒
14．下列家用电器利用电磁感应原理工作的是（　　）
A．电饭煲 B．电磁炉 C．电烙铁 D．热水器
15．电磁炉（或电磁灶）如图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，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．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产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，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

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