新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案新人教版選擇性必修第二冊(cè)

.渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1．了解感生電場(chǎng)，知道感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。2.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的，通過對(duì)渦流實(shí)例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用，了解渦流的危害及防止。3.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1．感生電場(chǎng)：麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)eq\o(□,\s\up2(01))變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)。這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由eq\o(□,\s\up2(02))電荷產(chǎn)生的，我們把它叫作感生電場(chǎng)。2．感生電動(dòng)勢(shì)：如果感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由eq\o(□,\s\up2(03))感生電場(chǎng)產(chǎn)生的，它也叫作感生電動(dòng)勢(shì)。3．應(yīng)用：電子感應(yīng)加速器。二、渦流1．定義：當(dāng)穿過導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化時(shí)，由于eq\o(□,\s\up2(01))電磁感應(yīng)，導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生像水中的漩渦一樣的eq\o(□,\s\up2(02))感應(yīng)電流，我們把它叫作渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。2．應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如eq\o(□,\s\up2(03))真空冶煉爐、電磁爐。(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如eq\o(□,\s\up2(04))探雷器、eq\o(□,\s\up2(05))安檢門。3．防止：電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。(1)途徑一：增大鐵芯材料的eq\o(□,\s\up2(06))電阻率。(2)途徑二：用互相絕緣的eq\o(□,\s\up2(07))硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。三、電磁阻尼1．定義：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，eq\o(□,\s\up2(01))感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是eq\o(□,\s\up2(02))阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。2．應(yīng)用：磁電式儀表中利用eq\o(□,\s\up2(03))電磁阻尼使指針很快地停下來，便于讀數(shù)。四、電磁驅(qū)動(dòng)1．定義：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到eq\o(□,\s\up2(01))安培力的作用，eq\o(□,\s\up2(02))安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。2．應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。判一判(1)如果空間不存在閉合電路，變化的磁場(chǎng)周圍不會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)。()(2)處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)，是由于受到感生電場(chǎng)的作用。()(3)感生電場(chǎng)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。()(4)感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)一樣，都是由于磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的。()(5)鋁塊靠近磁體時(shí)，鋁塊中不會(huì)產(chǎn)生電流。()(6)渦流的方向可用楞次定律判斷。()(7)電磁阻尼是楞次定律的一種體現(xiàn)。()(8)電磁驅(qū)動(dòng)中不滿足能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律。()提示：(1)×麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，與是否存在閉合電路無關(guān)。(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√(8)×想一想用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連在一起后，晃動(dòng)表殼時(shí)，表針相對(duì)表盤的擺動(dòng)的幅度為什么比沒連接接線柱時(shí)??？提示：用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連接起來后，就形成了閉合回路，晃動(dòng)表殼時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙表針的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生了電磁阻尼現(xiàn)象。課堂任務(wù)感生電場(chǎng)渦流仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：靜止的自由電荷可能受到什么力而定向運(yùn)動(dòng)？提示：靜止的電荷不可能受洛倫茲力，所以只可能受電場(chǎng)力而運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)2：麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種特殊的感生電場(chǎng)，請(qǐng)利用此假設(shè)分析圖甲中的現(xiàn)象。提示：由于磁場(chǎng)變強(qiáng)，磁場(chǎng)周圍的空間產(chǎn)生了感生電場(chǎng)，閉合電路導(dǎo)體中的自由電荷在感生電場(chǎng)的作用下定向運(yùn)動(dòng)，形成感應(yīng)電流。活動(dòng)3：圖甲閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流是因?yàn)橛懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，哪一種作用扮演了非靜電力的角色？提示：感生電場(chǎng)是因?yàn)榇艌?chǎng)變化而激發(fā)的，不同于靜電場(chǎng)。感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用充當(dāng)了非靜電力?；顒?dòng)4：如圖乙所示，當(dāng)整塊鐵塊處在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，請(qǐng)問鐵塊中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？提示：有。變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)使鐵塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的形狀像水中的漩渦。1．感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)(1)感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比較(2)感生電動(dòng)勢(shì)某區(qū)域產(chǎn)生感生電場(chǎng)時(shí)，如果此刻空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在感生電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也叫作感生電動(dòng)勢(shì)。(3)感生電場(chǎng)的獨(dú)立性與方向感生電場(chǎng)是否存在僅取決于有無變化的磁場(chǎng)，與是否存在導(dǎo)體及是否存在閉合回路無關(guān)。但感生電場(chǎng)的方向可借助假定存在的閉合回路由楞次定律判斷，感生電場(chǎng)的方向就是此閉合回路中感應(yīng)電流的方向。2．感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因感生電場(chǎng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)自由電荷的非靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力回路中相當(dāng)于電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線圈部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體3．感生電場(chǎng)的應(yīng)用：電子感應(yīng)加速器現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速。4．渦流的產(chǎn)生渦流實(shí)際上是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體內(nèi)部可以等效成許許多多的閉合電路，當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中，或者導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過這些閉合電路的磁通量變化，在導(dǎo)體內(nèi)部的這些閉合電路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，即導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦流。5．渦流的特點(diǎn)當(dāng)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路(產(chǎn)生渦流)時(shí)，由于整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)，根據(jù)公式P＝eq\f(U2,R)(U等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E)知，金屬塊的發(fā)熱功率很大。6．渦流的應(yīng)用、防止(1)渦流的應(yīng)用①用來冶煉合金的真空冶煉爐(圖甲)爐外有線圈，線圈中通入迅速變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流。渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化。利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點(diǎn)是，整個(gè)過程可以在真空中進(jìn)行，能防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金。②電磁爐(圖乙)迅速變化的電流通過電磁爐面板下方的線圈時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)使面板上方的鐵鍋底部產(chǎn)生渦流，鐵鍋迅速發(fā)熱，從而達(dá)到加熱食物的目的。③探雷器、安檢門儀器線圈中有變化的電流，會(huì)使周圍的金屬中感應(yīng)出渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警。(2)渦流的危害電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上。線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器。(3)渦流的防止減小渦流的途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率比較大。另一個(gè)途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。例1(多選)某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是()A．沿AB方向的磁場(chǎng)在迅速減弱B．沿AB方向的磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)C．沿BA方向的磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)D．沿BA方向的磁場(chǎng)在迅速減弱(1)楞次定律的內(nèi)容是什么？提示：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)感生電場(chǎng)的方向，就是(假想)________的方向，由此可判斷出______________的方向，依據(jù)________可判斷原磁場(chǎng)的變化情況。提示：感應(yīng)電流感應(yīng)電流的磁場(chǎng)楞次定律[規(guī)范解答]根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)殚]合回路中的自由電荷受到了電場(chǎng)力的作用，而變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電場(chǎng)方向仍然可用楞次定律判斷。假設(shè)存在圓形閉合回路，回路中應(yīng)產(chǎn)生與電場(chǎng)同向的感應(yīng)電流，由安培定則，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，所以根據(jù)楞次定律，引起感應(yīng)電流的原因應(yīng)是沿AB方向的磁場(chǎng)在迅速減弱，或沿BA方向的磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)，故A、C正確。[完美答案]AC規(guī)律點(diǎn)撥1.感生電場(chǎng)問題應(yīng)注意的幾個(gè)方面1感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的。2感生電場(chǎng)對(duì)電荷也會(huì)產(chǎn)生力的作用。3感生電場(chǎng)的存在與電路是否閉合無關(guān)，由于感生電場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電路為內(nèi)電路，外電路閉合時(shí)就會(huì)對(duì)外電路供電。2.由感生電場(chǎng)判斷磁場(chǎng)變化的兩種情況,磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感生電場(chǎng)時(shí)，若已知感生電場(chǎng)的方向，判斷磁場(chǎng)變化，通常有兩種情況，一種情況下磁場(chǎng)在增強(qiáng)，另一種情況下磁場(chǎng)在減弱，注意不要漏解。3.渦流問題的三點(diǎn)注意1渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。2金屬能夠自身形成閉合回路，產(chǎn)生渦流。3磁場(chǎng)變化越快eq\a\vs4\al(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)越大))，導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越強(qiáng)。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1－1])電磁爐熱效率高達(dá)90%，爐面無明火，無煙無廢氣，“火力”強(qiáng)勁，安全可靠。圖示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()A．當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用D．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差答案B解析根據(jù)電磁爐的工作原理可知，電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作，A錯(cuò)誤，B正確；在鍋和電磁爐中間放一紙板，不會(huì)影響電磁爐的加熱作用，C錯(cuò)誤；金屬鍋?zhàn)陨懋a(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱鍋底，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料，里面不會(huì)產(chǎn)生渦流，D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1－2])如圖所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內(nèi)沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則()A．小球速度變大B．小球速度變小C．小球速度不變D．小球速度可能變大也可能變小答案D解析若磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)，由楞次定律與安培定則知感生電場(chǎng)方向與帶電小球運(yùn)動(dòng)方向相同，其速度變大；若磁場(chǎng)均勻減弱，由楞次定律與安培定則知感生電場(chǎng)方向與帶電小球運(yùn)動(dòng)方向相反，其速度變小。故D正確。課堂任務(wù)電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：如圖甲，一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中，此時(shí)因?yàn)楦袘?yīng)電流，安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響？提示：線圈下邊切割磁感線，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，所以線圈下邊受到向上的安培力，即安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用?；顒?dòng)2：如圖乙，磁電式儀表的線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng)，由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流，鋁框要受到安培力，安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響？提示：根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”，鋁框受到的安培力會(huì)阻礙鋁框相對(duì)磁極的轉(zhuǎn)動(dòng)?；顒?dòng)3：如圖丙，轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁體，鋁框也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，為什么會(huì)這樣？提示：蹄形磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)相對(duì)于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過鋁框的磁通量變化，鋁框中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流，因而鋁框會(huì)受到安培力作用，安培力使鋁框運(yùn)動(dòng)起來。1．電磁阻尼(1)產(chǎn)生當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生電磁阻尼。電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，只要有感應(yīng)電流通過，就會(huì)存在電磁阻尼作用。(2)應(yīng)用電磁阻尼有不少應(yīng)用。使用磁電式電表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若不采取措施，線圈及指針將會(huì)在指示值附近來回?cái)[動(dòng)，不易穩(wěn)定下來。為此，許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上，當(dāng)線圈擺動(dòng)時(shí)，在閉合的鋁框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電磁阻尼，以使線圈迅速穩(wěn)定在指示值的位置。電氣列車中的電磁制動(dòng)器也是根據(jù)電磁阻尼原理制成的。2．電磁驅(qū)動(dòng)(1)產(chǎn)生如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)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，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。如圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁體時(shí)，線圈也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動(dòng)。(2)原因分析當(dāng)蹄形磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于如圖所示的初始位置時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，蹄形磁體一轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量就增加了。根據(jù)楞次定律，此時(shí)線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會(huì)跟著同向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。3．電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的比較電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象中安培力的作用效果都是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意電磁驅(qū)動(dòng)中阻礙的結(jié)果——導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度仍小于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。例2如圖所示為電磁驅(qū)動(dòng)器的原理圖。其中①為磁極，它被固定在電動(dòng)機(jī)②的轉(zhuǎn)軸上，金屬圓盤③可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤與轉(zhuǎn)軸間的阻力較小。整個(gè)裝置固定在一個(gè)絕緣支架④上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，金屬圓盤也將轉(zhuǎn)動(dòng)起來。下列有關(guān)說法中正確的是()A．金屬圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，轉(zhuǎn)速小于磁極的轉(zhuǎn)速B．金屬圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，轉(zhuǎn)速等于磁極的轉(zhuǎn)速C．將金屬圓盤換成絕緣圓盤，它也會(huì)跟著磁極轉(zhuǎn)動(dòng)D．當(dāng)電動(dòng)機(jī)突然被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，金屬圓盤將轉(zhuǎn)動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)停下來(1)磁極相對(duì)金屬圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？提示：電磁驅(qū)動(dòng)。(2)磁極突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬圓盤中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？提示：會(huì)。[規(guī)范解答]當(dāng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在金屬圓盤中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流所受安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，金屬圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁極的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速一定小于磁極的轉(zhuǎn)速，這樣才會(huì)有持續(xù)的安培力，讓其持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去，故A正確，B錯(cuò)誤；如果將金屬圓盤換成絕緣圓盤，圓盤中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以它不會(huì)跟著磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)電動(dòng)機(jī)突然被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，金屬圓盤與磁極有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，仍會(huì)產(chǎn)生渦流，金屬圓盤的動(dòng)能因電磁阻尼將轉(zhuǎn)化為焦耳熱，所以很快停下來，故D錯(cuò)誤。[完美答案]A規(guī)律點(diǎn)撥電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)的幾點(diǎn)說明1電磁阻尼是感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體做負(fù)功，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，而電磁驅(qū)動(dòng)是感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體做正功，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)。2在電磁驅(qū)動(dòng)中，主動(dòng)部分與被動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，被動(dòng)部分的速度或角速度較小。3電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在這兩種現(xiàn)象中可以運(yùn)用楞次定律的推論分析導(dǎo)體的受力情況，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和能量守恒定律分析導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況和能量轉(zhuǎn)化情況。4從能量轉(zhuǎn)化的情況看，電磁驅(qū)動(dòng)過程是磁體的機(jī)械能先轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能，而電磁阻尼過程是導(dǎo)體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2])如圖所示為游樂場(chǎng)中過山車的“磁力剎車裝置”。在過山車兩側(cè)安裝銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)安裝強(qiáng)力磁體，當(dāng)過山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)，銅片與強(qiáng)力磁體的相互作用使過山車能很快地停下，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．過山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能B．過山車進(jìn)入停車區(qū)的過程中兩側(cè)的銅片中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．把銅片換成有機(jī)玻璃片，也能達(dá)到相同的剎車效果D．過山車進(jìn)入停車區(qū)的過程中銅片受到的安培力使過山車減速答案C解析當(dāng)過山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)，兩側(cè)銅片切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，阻礙磁體與銅片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即產(chǎn)生電磁阻尼現(xiàn)象，使過山車減速，此過程中過山車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A、B、D正確。把銅片換成有機(jī)玻璃片，因有機(jī)玻璃不導(dǎo)電，無法產(chǎn)生感應(yīng)電流，達(dá)不到同樣的剎車效果，C錯(cuò)誤。1.(感生電場(chǎng)的理解)(多選)如圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說法中正確的是()A．磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在空間激發(fā)一個(gè)電場(chǎng)B．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力C．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力D．以上說法都不對(duì)答案AC解析磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)力使電荷定向移動(dòng)形成電流，A、C正確。2．(感生電場(chǎng)的理解)在下列所示的四種磁場(chǎng)中，能產(chǎn)生恒定感生電場(chǎng)的是()答案C解析要產(chǎn)生恒定的感生電場(chǎng)，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是恒定的，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，磁場(chǎng)必須是均勻變化的，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3．(感生電場(chǎng)的理解)(多選)下列說法中正確的是()A．感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的B．恒定的磁場(chǎng)也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)C．感生電場(chǎng)的方向同樣可以用楞次定律和右手螺旋定則來判定D．感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，所以感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷不做功答案AC解析磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，其方向與所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，可由楞次定律和右手螺旋定則判斷，A、C正確，B錯(cuò)誤；感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線雖然是閉合曲線，但自由電荷沿感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷做功不為零，D錯(cuò)誤。4.(渦流的應(yīng)用)如圖所示是冶煉金屬的感應(yīng)爐的示意圖，感應(yīng)爐中裝有待冶煉的金屬，線圈中通有電流，則()A．感應(yīng)爐的線圈中必須通有變化的電流，才會(huì)產(chǎn)生渦流B．感應(yīng)爐的線圈中通有恒定的電流，也可以產(chǎn)生渦流C．感應(yīng)爐是利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化的D．感應(yīng)爐是利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使金屬熔化的答案A解析根據(jù)電磁感應(yīng)的條件可知，感應(yīng)爐的線圈中必須通有變化的電流，才會(huì)產(chǎn)生渦流，A正確，B錯(cuò)誤；感應(yīng)爐的線圈中變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)穿過金屬，在金屬內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)渦流，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化，C、D錯(cuò)誤。5．(渦流的危害與防止)(多選)對(duì)變壓器和電動(dòng)機(jī)中的渦流的認(rèn)識(shí)，以下說法正確的是()A．渦流會(huì)使鐵芯溫度升高，減少線圈絕緣材料的壽命B．渦流發(fā)熱，要損耗額外的能量C．為了不產(chǎn)生渦流，變壓器和電動(dòng)機(jī)用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯D．渦流產(chǎn)生于線圈中，對(duì)原電流起阻礙作用答案AB解析變壓器和電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的渦流會(huì)使鐵芯溫度升高，消耗能量，同時(shí)會(huì)減少線圈絕緣材料的壽命，A、B正確；變壓器和電動(dòng)機(jī)用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯，是為了增大電阻，減小渦流，減少產(chǎn)生的熱量，C錯(cuò)誤；渦流產(chǎn)生于鐵芯中，對(duì)原電流無阻礙作用，D錯(cuò)誤。6．(渦流的應(yīng)用)(多選)如圖所示是用渦流金屬探測(cè)器探測(cè)地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B．只有有磁性的金屬物才會(huì)被探測(cè)器探測(cè)到C．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)樘筋^中產(chǎn)生了渦流D．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)榻饘傥镏挟a(chǎn)生了渦流答案AD解析探測(cè)器內(nèi)線圈通有變化的電流，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，若地下有金屬，則金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警。故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。7．(渦流的應(yīng)用)(多選)安檢門是一個(gè)用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬物品通過“門”時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)又反過來影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警。以下關(guān)于這個(gè)安檢門的說法正確的是()A．這個(gè)安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個(gè)安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個(gè)“門框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者D．這個(gè)安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)答案BD解析這個(gè)安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯(cuò)誤，B正確；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，它不能使金屬物品產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯(cuò)誤；安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D正確。8．(電磁阻尼)(2019·江蘇省高二期中)(多選)關(guān)于電磁阻尼，下列說法正確的是()A．當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電磁阻尼B．磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來，從而便于讀數(shù)C．電磁阻尼是導(dǎo)體因感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體做負(fù)功，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)D．電磁阻尼現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但分析時(shí)同樣遵循楞次定律答案ABC解析根據(jù)電磁阻尼的定義知，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電磁阻尼，A正確；磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來，從而便于讀數(shù)，B正確；電磁阻尼是導(dǎo)體因感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體做負(fù)功，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，C正確；電磁阻尼現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，分析時(shí)不僅遵循楞次定律，同樣也遵循法拉第電磁感應(yīng)定律，D錯(cuò)誤。9．(電磁阻尼)(多選)如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)。為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)穿過磁場(chǎng)后線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈。通過觀察圖示，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時(shí)針B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力較大C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈答案BD解析若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶向下，所以感應(yīng)電流的方向從上向下看為順時(shí)針，故A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，則感應(yīng)電流較大，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力較大，故B正確；由題圖知第1、2、4、5、6個(gè)線圈都向后發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，而第3個(gè)線圈沒有向后滑動(dòng)，則第3個(gè)線圈不閉合，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤，D正確。10.(電磁驅(qū)動(dòng))如圖所示，閉合導(dǎo)線環(huán)和條形磁體都可以繞水平的中心軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)磁體和圓環(huán)都靜止在豎直平面內(nèi)，若條形磁體突然繞OO′軸，N極向紙里，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，在此過程中，圓環(huán)將()A．產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁體轉(zhuǎn)動(dòng)B．產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉(zhuǎn)動(dòng)C．產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)D．產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)并不轉(zhuǎn)動(dòng)答案A解析磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過圓環(huán)向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為阻礙磁通量的變化，圓環(huán)與磁體同向轉(zhuǎn)動(dòng)。故A正確。11．(感生電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)。如圖所示，一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，環(huán)上套一電荷量為＋q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是()A．0B.eq\f(1,2)r2qkC．2πr2qkD．πr2qk答案D解析變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)πr2＝kπr2，小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，感生電場(chǎng)對(duì)其所做的功W＝qE＝πr2qk，D正確。12．(感生電場(chǎng)的應(yīng)用)(2020·北京高二期末)(多選)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)來加速電子的一種設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵的磁極和環(huán)形真空室組成，當(dāng)電磁鐵通以變化的電流時(shí)，會(huì)在柱形電磁鐵的兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空室作為電子運(yùn)行的軌道，如圖所示(圖中上部分為側(cè)視圖、下部分為俯視圖)。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)就會(huì)不斷加速電子，電子在真空室中沿逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A．洛倫茲力充當(dāng)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B．使電子加速的是電場(chǎng)力C．勵(lì)磁電流必須從N端流入、從M端流出，且減小D．勵(lì)磁電流必須從M端流入、從N端流出，且增大答案ABD解析電子在電子感應(yīng)加速器中受到洛倫茲力、電場(chǎng)力、重力。由于重力很小，可以忽略不計(jì)。洛倫茲力方向與電子速度方向垂直，提供電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，但洛倫茲力不做功，通過電場(chǎng)力做功使電子加速，故A、B正確。電子在真空室中沿逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知上、下電磁鐵間存在豎直向上的磁場(chǎng)，根據(jù)安培定則可判斷勵(lì)磁電流從M端流入、從N端流出；電子在真空室中沿逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流，產(chǎn)生豎直向