新教材高中物理第二章電磁感應3渦流電磁阻尼和電磁驅動導學案新人教版選擇性必修第二冊

.渦流、電磁阻尼和電磁驅動1．了解感生電場，知道感生電動勢產生的原因。2.了解渦流是怎樣產生的，通過對渦流實例的分析，了解渦流現象在生活和生產中的應用，了解渦流的危害及防止。3.了解電磁阻尼和電磁驅動。一、電磁感應現象中的感生電場1．感生電場：麥克斯韋認為，磁場eq\o(□,\s\up2(01))變化時會在空間激發(fā)一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由eq\o(□,\s\up2(02))電荷產生的，我們把它叫作感生電場。2．感生電動勢：如果感應電動勢是由eq\o(□,\s\up2(03))感生電場產生的，它也叫作感生電動勢。3．應用：電子感應加速器。二、渦流1．定義：當穿過導體的磁通量發(fā)生變化時，由于eq\o(□,\s\up2(01))電磁感應，導體內會產生像水中的漩渦一樣的eq\o(□,\s\up2(02))感應電流，我們把它叫作渦電流，簡稱渦流。2．應用(1)渦流熱效應的應用：如eq\o(□,\s\up2(03))真空冶煉爐、電磁爐。(2)渦流磁效應的應用：如eq\o(□,\s\up2(04))探雷器、eq\o(□,\s\up2(05))安檢門。3．防止：電動機、變壓器等設備中應防止鐵芯中渦流過大而導致浪費能量，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：當導體在磁場中運動時，eq\o(□,\s\up2(01))感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是eq\o(□,\s\up2(02))阻礙導體的運動，這種現象稱為電磁阻尼。2．應用：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。四、電磁驅動1．定義：如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到eq\o(□,\s\up2(01))安培力的作用，eq\o(□,\s\up2(02))安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動。2．應用：交流感應電動機。判一判(1)如果空間不存在閉合電路，變化的磁場周圍不會產生感生電場。()(2)處于變化磁場中的導體，其內部自由電荷定向移動，是由于受到感生電場的作用。()(3)感生電場就是感應電動勢。()(4)感生電動勢與動生電動勢一樣，都是由于磁場變化產生的。()(5)鋁塊靠近磁體時，鋁塊中不會產生電流。()(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。()(8)電磁驅動中不滿足能量的轉化與守恒定律。()提示：(1)×麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場，與是否存在閉合電路無關。(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√(8)×想一想用導線把微安表的兩個接線柱連在一起后，晃動表殼時，表針相對表盤的擺動的幅度為什么比沒連接接線柱時?。刻崾荆河脤Ь€把微安表的兩個接線柱連接起來后，就形成了閉合回路，晃動表殼時會產生感應電流，從而阻礙表針的相對運動，即發(fā)生了電磁阻尼現象。課堂任務感生電場渦流仔細觀察下列圖片，認真參與“師生互動”?；顒?：靜止的自由電荷可能受到什么力而定向運動？提示：靜止的電荷不可能受洛倫茲力，所以只可能受電場力而運動?；顒?：麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)一種特殊的感生電場，請利用此假設分析圖甲中的現象。提示：由于磁場變強，磁場周圍的空間產生了感生電場，閉合電路導體中的自由電荷在感生電場的作用下定向運動，形成感應電流?；顒?：圖甲閉合電路中產生感應電流是因為有感應電動勢，哪一種作用扮演了非靜電力的角色？提示：感生電場是因為磁場變化而激發(fā)的，不同于靜電場。感生電場對自由電荷的作用充當了非靜電力?；顒?：如圖乙所示，當整塊鐵塊處在變化的磁場中時，請問鐵塊中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？提示：有。變化的電流產生變化的磁場，變化的磁場產生感生電場，感生電場使鐵塊中產生感應電流，它的形狀像水中的漩渦。1．感生電場與感生電動勢(1)感生電場與靜電場的比較(2)感生電動勢某區(qū)域產生感生電場時，如果此刻空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產生感應電流，也就是說導體中產生了感應電動勢。這種由感生電場產生的感應電動勢也叫作感生電動勢。(3)感生電場的獨立性與方向感生電場是否存在僅取決于有無變化的磁場，與是否存在導體及是否存在閉合回路無關。但感生電場的方向可借助假定存在的閉合回路由楞次定律判斷，感生電場的方向就是此閉合回路中感應電流的方向。2．感生電動勢與動生電動勢的比較感生電動勢動生電動勢產生原因感生電場導體做切割磁感線運動移動自由電荷的非靜電力感生電場對自由電荷的電場力導體中自由電荷所受洛倫茲力沿導體方向的分力回路中相當于電源的部分處于變化磁場中的線圈部分做切割磁感線運動的導體3．感生電場的應用：電子感應加速器現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。4．渦流的產生渦流實際上是一種特殊的電磁感應現象，導體內部可以等效成許許多多的閉合電路，當導體處在變化的磁場中，或者導體在非勻強磁場中運動時，穿過這些閉合電路的磁通量變化，在導體內部的這些閉合電路中將產生感應電流，即導體內部產生了渦流。5．渦流的特點當電流在金屬塊內自成閉合回路(產生渦流)時，由于整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強，根據公式P＝eq\f(U2,R)(U等于感應電動勢E)知，金屬塊的發(fā)熱功率很大。6．渦流的應用、防止(1)渦流的應用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，爐內的金屬中產生渦流。渦流產生的熱量使金屬熔化。利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點是，整個過程可以在真空中進行，能防止空氣中的雜質進入金屬，可以冶煉高質量的合金。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，線圈周圍產生迅速變化的磁場，變化的磁場使面板上方的鐵鍋底部產生渦流，鐵鍋迅速發(fā)熱，從而達到加熱食物的目的。③探雷器、安檢門儀器線圈中有變化的電流，會使周圍的金屬中感應出渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。(2)渦流的危害電動機、變壓器的線圈都繞在鐵芯上。線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費了能量，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)某空間出現了如圖所示的一組閉合的電場線，這可能是()A．沿AB方向的磁場在迅速減弱B．沿AB方向的磁場在迅速增強C．沿BA方向的磁場在迅速增強D．沿BA方向的磁場在迅速減弱(1)楞次定律的內容是什么？提示：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(2)感生電場的方向，就是(假想)________的方向，由此可判斷出______________的方向，依據________可判斷原磁場的變化情況。提示：感應電流感應電流的磁場楞次定律[規(guī)范解答]根據麥克斯韋電磁場理論，閉合回路中產生感應電流，是因為閉合回路中的自由電荷受到了電場力的作用，而變化的磁場產生電場，與是否存在閉合回路沒有關系，故空間磁場變化產生的電場方向仍然可用楞次定律判斷。假設存在圓形閉合回路，回路中應產生與電場同向的感應電流，由安培定則，感應電流的磁場向下，所以根據楞次定律，引起感應電流的原因應是沿AB方向的磁場在迅速減弱，或沿BA方向的磁場在迅速增強，故A、C正確。[完美答案]AC規(guī)律點撥1.感生電場問題應注意的幾個方面1感生電場的電場線是閉合的。2感生電場對電荷也會產生力的作用。3感生電場的存在與電路是否閉合無關，由于感生電場產生感應電動勢的導體相當于電源，其電路為內電路，外電路閉合時就會對外電路供電。2.由感生電場判斷磁場變化的兩種情況,磁場變化產生感生電場時，若已知感生電場的方向，判斷磁場變化，通常有兩種情況，一種情況下磁場在增強，另一種情況下磁場在減弱，注意不要漏解。3.渦流問題的三點注意1渦流是整塊導體發(fā)生的電磁感應現象，同樣遵循法拉第電磁感應定律。2金屬能夠自身形成閉合回路，產生渦流。3磁場變化越快eq\a\vs4\al(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)越大))，導體的橫截面積S越大，導體材料的電阻率越小，形成的渦流就越強。eq\a\vs4\al([變式訓練1－1])電磁爐熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，“火力”強勁，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．當恒定電流通過線圈時，會產生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產生渦流，進而發(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熱性能較差答案B解析根據電磁爐的工作原理可知，電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產生渦流，進而發(fā)熱工作，A錯誤，B正確；在鍋和電磁爐中間放一紙板，不會影響電磁爐的加熱作用，C錯誤；金屬鍋自身產生無數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，里面不會產生渦流，D錯誤。eq\a\vs4\al([變式訓練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，有一質量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內沿順時針方向做勻速圓周運動，現加一豎直向上的均勻變化的勻強磁場，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解析若磁場均勻增強，由楞次定律與安培定則知感生電場方向與帶電小球運動方向相同，其速度變大；若磁場均勻減弱，由楞次定律與安培定則知感生電場方向與帶電小球運動方向相反，其速度變小。故D正確。課堂任務電磁阻尼與電磁驅動仔細觀察下列圖片，認真參與“師生互動”?；顒?：如圖甲，一個單匝線圈落入磁場中，此時因為感應電流，安培力對線圈的運動有什么影響？提示：線圈下邊切割磁感線，線圈中產生逆時針方向的感應電流，所以線圈下邊受到向上的安培力，即安培力對線圈的運動有阻礙作用?；顒?：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。假定儀表工作時指針向右轉動，由于鋁框轉動時其中有感應電流，鋁框要受到安培力，安培力對鋁框的轉動產生什么影響？提示：根據楞次定律的推論“來拒去留”，鋁框受到的安培力會阻礙鋁框相對磁極的轉動?；顒?：如圖丙，轉動蹄形磁體，鋁框也跟著轉動，為什么會這樣？提示：蹄形磁體轉動時，磁場相對于鋁框轉動，穿過鋁框的磁通量變化，鋁框中就產生了感應電流，因而鋁框會受到安培力作用，安培力使鋁框運動起來。1．電磁阻尼(1)產生當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，根據楞次定律，安培力總是阻礙導體的運動，于是產生電磁阻尼。電磁阻尼是一種十分普遍的物理現象，任何相對磁場運動的導體，只要有感應電流通過，就會存在電磁阻尼作用。(2)應用電磁阻尼有不少應用。使用磁電式電表進行測量時，若不采取措施，線圈及指針將會在指示值附近來回擺動，不易穩(wěn)定下來。為此，許多電表把線圈繞在閉合的鋁框上，當線圈擺動時，在閉合的鋁框中將產生感應電流，從而產生電磁阻尼，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器也是根據電磁阻尼原理制成的。2．電磁驅動(1)產生如果磁場相對于導體運動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動。如圖所示，當轉動蹄形磁體時，線圈也跟著轉動起來，產生這種現象的原因就是電磁驅動。(2)原因分析當蹄形磁體轉動時，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，穿過線圈的磁通量為零，蹄形磁體一轉動，穿過線圈的磁通量就增加了。根據楞次定律，此時線圈中就有感應電流產生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會跟著同向轉動起來。3．電磁阻尼與電磁驅動的比較電磁阻尼、電磁驅動現象中安培力的作用效果都是阻礙相對運動，應注意電磁驅動中阻礙的結果——導體的運動速度仍小于磁場的運動速度。例2如圖所示為電磁驅動器的原理圖。其中①為磁極，它被固定在電動機②的轉軸上，金屬圓盤③可以繞中心軸轉動，圓盤與轉軸間的阻力較小。整個裝置固定在一個絕緣支架④上。當電動機的轉軸轉動時，金屬圓盤也將轉動起來。下列有關說法中正確的是()A．金屬圓盤轉動的方向和磁極的轉動方向相同，轉速小于磁極的轉速B．金屬圓盤轉動的方向和磁極的轉動方向相同，轉速等于磁極的轉速C．將金屬圓盤換成絕緣圓盤，它也會跟著磁極轉動D．當電動機突然被卡住不轉時，金屬圓盤將轉動較長時間才會停下來(1)磁極相對金屬圓盤轉動，會產生什么現象？提示：電磁驅動。(2)磁極突然停止運動時，金屬圓盤中會產生感應電流嗎？提示：會。[規(guī)范解答]當磁極轉動時，在金屬圓盤中會產生渦流，渦流所受安培力阻礙其相對運動，金屬圓盤轉動方向與磁極的轉動方向相同，但轉速一定小于磁極的轉速，這樣才會有持續(xù)的安培力，讓其持續(xù)轉動下去，故A正確，B錯誤；如果將金屬圓盤換成絕緣圓盤，圓盤中不能產生感應電流，所以它不會跟著磁極轉動，故C錯誤；當電動機突然被卡住不轉時，金屬圓盤與磁極有相對運動，仍會產生渦流，金屬圓盤的動能因電磁阻尼將轉化為焦耳熱，所以很快停下來，故D錯誤。[完美答案]A規(guī)律點撥電磁阻尼、電磁驅動的幾點說明1電磁阻尼是感應電流受到的安培力對導體做負功，阻礙導體運動，而電磁驅動是感應電流受到的安培力對導體做正功，推動導體運動。2在電磁驅動中，主動部分與被動部分的運動或轉動方向一致，被動部分的速度或角速度較小。3電磁阻尼、電磁驅動都是電磁感應現象，在這兩種現象中可以運用楞次定律的推論分析導體的受力情況，運用動力學知識和能量守恒定律分析導體的運動情況和能量轉化情況。4從能量轉化的情況看，電磁驅動過程是磁體的機械能先轉化為電能，電能再轉化為導體的機械能，而電磁阻尼過程是導體的機械能轉化成電能，最終轉化為內能。eq\a\vs4\al([變式訓練2])如圖所示為游樂場中過山車的“磁力剎車裝置”。在過山車兩側安裝銅片，停車區(qū)的軌道兩側安裝強力磁體，當過山車進入停車區(qū)時，銅片與強力磁體的相互作用使過山車能很快地停下，下列說法中錯誤的是()A．過山車進入停車區(qū)時其動能轉化為電能B．過山車進入停車區(qū)的過程中兩側的銅片中會產生感應電流C．把銅片換成有機玻璃片，也能達到相同的剎車效果D．過山車進入停車區(qū)的過程中銅片受到的安培力使過山車減速答案C解析當過山車進入停車區(qū)時，兩側銅片切割磁感線，產生感應電流，此電流在磁場中受到安培力的作用，阻礙磁體與銅片的相對運動，即產生電磁阻尼現象，使過山車減速，此過程中過山車的動能轉化成電能，最終轉化為內能，故A、B、D正確。把銅片換成有機玻璃片，因有機玻璃不導電，無法產生感應電流，達不到同樣的剎車效果，C錯誤。1.(感生電場的理解)(多選)如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產生了感應電動勢，下列說法中正確的是()A．磁場變化時，會在空間激發(fā)一個電場B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力D．以上說法都不對答案AC解析磁場變化時，會在空間產生感生電場，感生電場的電場力使電荷定向移動形成電流，A、C正確。2．(感生電場的理解)在下列所示的四種磁場中，能產生恒定感生電場的是()答案C解析要產生恒定的感生電場，則所產生的感應電動勢一定是恒定的，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，磁場必須是均勻變化的，故C正確，A、B、D錯誤。3．(感生電場的理解)(多選)下列說法中正確的是()A．感生電場是由變化的磁場產生的B．恒定的磁場也能在周圍空間產生感生電場C．感生電場的方向同樣可以用楞次定律和右手螺旋定則來判定D．感生電場的電場線是閉合曲線，所以感生電場對自由電荷不做功答案AC解析磁場變化時在空間激發(fā)感生電場，其方向與所產生的感應電流方向相同，可由楞次定律和右手螺旋定則判斷，A、C正確，B錯誤；感生電場的電場線雖然是閉合曲線，但自由電荷沿感生電場的電場線運動一周時，感生電場對自由電荷做功不為零，D錯誤。4.(渦流的應用)如圖所示是冶煉金屬的感應爐的示意圖，感應爐中裝有待冶煉的金屬，線圈中通有電流，則()A．感應爐的線圈中必須通有變化的電流，才會產生渦流B．感應爐的線圈中通有恒定的電流，也可以產生渦流C．感應爐是利用線圈中電流產生的焦耳熱使金屬熔化的D．感應爐是利用線圈中電流產生的磁場使金屬熔化的答案A解析根據電磁感應的條件可知，感應爐的線圈中必須通有變化的電流，才會產生渦流，A正確，B錯誤；感應爐的線圈中變化的電流產生變化的磁場，變化的磁場穿過金屬，在金屬內產生強渦流，從而產生大量的熱使金屬熔化，C、D錯誤。5．(渦流的危害與防止)(多選)對變壓器和電動機中的渦流的認識，以下說法正確的是()A．渦流會使鐵芯溫度升高，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．為了不產生渦流，變壓器和電動機用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯D．渦流產生于線圈中，對原電流起阻礙作用答案AB解析變壓器和電動機中產生的渦流會使鐵芯溫度升高，消耗能量，同時會減少線圈絕緣材料的壽命，A、B正確；變壓器和電動機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，減少產生的熱量，C錯誤；渦流產生于鐵芯中，對原電流無阻礙作用，D錯誤。6．(渦流的應用)(多選)如圖所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測器內的探測線圈會產生變化的磁場B．只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C．探測到地下的金屬物是因為探頭中產生了渦流D．探測到地下的金屬物是因為金屬物中產生了渦流答案AD解析探測器內線圈通有變化的電流，產生變化的磁場，若地下有金屬，則金屬中會產生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。故A、D正確，B、C錯誤。7．(渦流的應用)(多選)安檢門是一個用于安全檢查的“門”，“門框”內有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內產生交變磁場，金屬物品通過“門”時能產生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警。以下關于這個安檢門的說法正確的是()A．這個安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個“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．這個安檢門工作時，既利用了電磁感應現象，又利用了電流的磁效應答案BD解析這個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錯誤，B正確；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產生恒定磁場，它不能使金屬物品產生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯誤；安檢門工作時，既利用了電磁感應現象，又利用了電流的磁效應，D正確。8．(電磁阻尼)(2019·江蘇省高二期中)(多選)關于電磁阻尼，下列說法正確的是()A．當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體運動的現象稱為電磁阻尼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C．電磁阻尼是導體因感應電流受到的安培力對導體做負功，阻礙導體運動D．電磁阻尼現象實質上不是電磁感應現象，但分析時同樣遵循楞次定律答案ABC解析根據電磁阻尼的定義知，當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力總是阻礙導體運動的現象稱為電磁阻尼，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，B正確；電磁阻尼是導體因感應電流受到的安培力對導體做負功，阻礙導體運動，C正確；電磁阻尼現象實質上是電磁感應現象，分析時不僅遵循楞次定律，同樣也遵循法拉第電磁感應定律，D錯誤。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動。為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運動方向，根據穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈。通過觀察圖示，判斷下列說法正確的是()A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈中感應電流方向從上向下看為逆時針B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運動時，磁場對線圈的作用力較大C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈答案BD解析若線圈閉合，進入磁場時，穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中的感應電流的磁場方向垂直于傳送帶向下，所以感應電流的方向從上向下看為順時針，故A錯誤；根據法拉第電磁感應定律，傳送帶以較大速度勻速運動時，線圈中產生的感應電動勢較大，則感應電流較大，磁場對線圈的作用力較大，故B正確；由題圖知第1、2、4、5、6個線圈都向后發(fā)生了相對滑動，而第3個線圈沒有向后滑動，則第3個線圈不閉合，沒有產生感應電流，故C錯誤，D正確。10.(電磁驅動)如圖所示，閉合導線環(huán)和條形磁體都可以繞水平的中心軸OO′自由轉動，開始時磁體和圓環(huán)都靜止在豎直平面內，若條形磁體突然繞OO′軸，N極向紙里，S極向紙外轉動，在此過程中，圓環(huán)將()A．產生逆時針方向的感應電流，圓環(huán)上端向里、下端向外隨磁體轉動B．產生順時針方向的感應電流，圓環(huán)上端向外、下端向里轉動C．產生逆時針方向的感應電流，圓環(huán)并不轉動D．產生順時針方向的感應電流，圓環(huán)并不轉動答案A解析磁體轉動時，穿過圓環(huán)向里的磁通量增加，根據楞次定律，圓環(huán)中產生逆時針方向的感應電流。磁體轉動時，為阻礙磁通量的變化，圓環(huán)與磁體同向轉動。故A正確。11．(感生電動勢的應用)英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場。如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置，環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B，環(huán)上套一電荷量為＋q的小球。已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對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解析變化的磁場產生的感生電動勢為E＝eq\f(ΔB,Δt)πr2＝kπr2，小球在環(huán)上運動一周，感生電場對其所做的功W＝qE＝πr2qk，D正確。12．(感生電場的應用)(2020·北京高二期末)(多選)電子感應加速器是利用感生電場來加速電子的一種設備。電子感應加速器主要由上、下電磁鐵的磁極和環(huán)形真空室組成，當電磁鐵通以變化的電流時，會在柱形電磁鐵的兩極間產生磁場，在磁場中安置一個環(huán)形真空室作為電子運行的軌道，如圖所示(圖中上部分為側視圖、下部分為俯視圖)。當磁場發(fā)生變化時，產生的感生電場就會不斷加速電子，電子在真空室中沿逆時針方向做圓周運動。下列說法正確的是()A．洛倫茲力充當電子做圓周運動的向心力B．使電子加速的是電場力C．勵磁電流必須從N端流入、從M端流出，且減小D．勵磁電流必須從M端流入、從N端流出，且增大答案ABD解析電子在電子感應加速器中受到洛倫茲力、電場力、重力。由于重力很小，可以忽略不計。洛倫茲力方向與電子速度方向垂直，提供電子做圓周運動的向心力，但洛倫茲力不做功，通過電場力做功使電子加速，故A、B正確。電子在真空室中沿逆時針方向做圓周運動，根據左手定則可知上、下電磁鐵間存在豎直向上的磁場，根據安培定則可判斷勵磁電流從M端流入、從N端流出；電子在真空室中沿逆時針方向做圓周運動，產生順時針的感應電流，產生豎直向