高二物理选修32第四章：4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动(部分答案)
高中物理人教版选修3-2：第四章电磁感应4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动检测试题含答案解析
【最新】高中物理人教版选修3-2：第四章电磁感应4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动检测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列关于涡流的说法中正确的是()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，而是一种区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．在硅钢中不能产生涡流2．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图4所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电3．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO’旋转，当两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止.若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是（）A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后顺序4．在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动时，转盘b()A．沿与a盘相同的方向转动B．沿与a盘相反的方向转动C．转动的角速度一定大于a盘的角速度D．转动的角速度可能等于a盘的角速度5．如图所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止6．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图，抛物线的方程为y＝x2，其下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)．一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线向上滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()A．mgbB．12mv2＋mgbC．mg(b－a)D．mg(b－a)＋12mv27．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左二、多选题8．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）A．铁B．木C．铜D．铝9．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h10．高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用( )A ．增大交变电流的电压B ．增大交变电流的频率C ．增大焊接缝的接触电阻D ．减小焊接缝的接触电阻11．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（ ）A ．增加线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯D ．取走线圈中的铁芯三、解答题 12．如图为电磁炉，是采用磁场感应涡流原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁感线，当磁感线通过导磁(如：铁质锅)的底部，而底部可看做由无数个导体圆环构成，当穿过圆环的磁通量发生变化时，圆环上就产生感应电流，即小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是15～30 kHz 的高频电流)．它和普通电流一样要放出焦耳热，会使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．（1）为什么锅体必须是导磁性材料？（2）如图所示为小天鹅电磁炉的结构示意图．电磁灶是根据涡流原理给锅加热的，调查研究电磁灶与一般烹饪灶具比较具有哪些优点？(写出两条即可)13．如图所示，质量为100m g =的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度0.8h m =.现有一质量为200M g =的小磁铁（长度可忽略），以010/v m s =的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平距离为 3.6x m =，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动.（1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？（2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为'2v m s =/，在小磁铁穿过铝环的整个过程中，铝环中产生了多少电能？（g 取10m/s 2）14．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，杆上挂有一光滑螺旋管A ．在弧形轨道上高为h 的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管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v A 、v B .（1）螺旋管A 将向哪个方向运动？（2）全过程中整个电路所消耗的电能．参考答案1．A【详解】涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的．A．涡流就是电磁感应的一种，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A对；B错．C、涡流既有磁效应也有热效应，C错；D、硅钢能被磁铁吸引，所以能产生涡流;D错；故答案选A.2．C【解析】线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多，故C正确，ABD错误．点睛：用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，高频交流电的频率越大，产生的热量越大．3．B【解析】甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，甲环磁通量不变，所以不会产生感应电流，乙在转动过程中磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，则乙环先停下来故选B4．B【解析】金属盘可看做由多根金属辐条组成，a盘在外力作用下逆时针转动时，圆盘切割磁感线，由右手定则可知，电动势方向由圆心到圆盘边缘通过导线和圆盘B组成闭合电路，而对b盘在安培力作用下顺时针转动，圆圈a产生的电能一部分转化为b的动能，另一部分转化为两个圆圈的内能，故圆圈b的角速度应小于圆圈a的角速度 ，B正确．5．C【解析】试题分析：由于线圈1竖直，所以当磁铁移动时，磁通量始终为零，即磁通量不变化，所以仍保持静止，当磁铁向右移动的过程中线圈2中的磁通量减小，所以根据楞次定律可得线圈2将向右运动，故选C考点：考查了楞次定律的应用点评：做本题的关键是先判断两个线圈中磁通量的变化，然后根据“来拒去留”判断线圈的运动情况6．D【解析】【详解】圆环最终在y=a以下来回摆动，以y=b（b＞a）处为初位置，y=a处为末位置，知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得，Q=mg（b-a）+12mv2．故D正确，ABC错误．7．D【解析】根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．8．CD【解析】A：铁球被磁化后受到引力做加速运动．故A项错误．B：磁场对木块无任何作用，木块做匀速运动．故B项错误．CD：铜铝是金属的，金属小球可看作许多线圈构成，在向磁铁方向运动过程中，由于条形磁铁周围的磁场是非匀强磁场，穿过金属线圈中的磁通量会发生改变，它们会产生感应电流，根据楞次定律的推论，来拒去留，它们的速度会减小．故CD两项均正确．点睛：楞次定律的常用表述有“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”等．9．BD【解析】【详解】AB．若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确；CD．若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故C错，D正确．故选BD。
最新人教版选修3-2高中物理4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动拔高习题及答案
第四章第7节一、选择题1．以下关于涡流的说法中，正确的是( )A．涡流跟平时常见感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变而产生的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．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流答案 A解析根据涡流的产生原因(变的磁场中的金属块、电流变的线圈附近的导体中都产生涡流)知，涡流就是平时常见的感应电流，是因为穿过导体的磁通量发生变而产生的，符合感应电流产生的原因，所以A正确，B错误；涡流和其他电流一样，也有热效应和磁效应，错误；硅钢的电阻率大，产生的感应电流——涡流较小，不是不能产生涡流，D错误。
2．(多选)如图所示，闭合金属环从曲面上高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于答案BD解析若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失，若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转为内能。
3．[2015·临沂高二检测]如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况( )A．都做匀速运动B．铁球、铝球都做减速运动．铁球做加速运动，铝球做减速运动D．铝球、木球做匀速运动答案解析解答本题应注意以下两点：(1)磁铁能够吸引具有磁性的铁、钴、镍金属；(2)当穿过金属块的磁通量变时，金属块中有涡流产生。
铁球靠近磁铁时被磁，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动。
高二物理人教版选修3-2第四章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
核心素养培养目标
1.了解涡流是怎样产生 的。 2.了解涡流现象的利用和 危害。 3.通过对涡流实例的分 析,了解涡流现象在生活 和生产中的应用。 4.了解电磁阻尼和电磁驱 动。 5.通过对涡流利弊的认 识,培养全面认识和对待 事物的科学素养。
核心素养思维导图
一、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。 2.特点:若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。 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
(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 Δ������越大 ,导体的横截面积 S 越大,导体材料的电
������
阻率越小,形成的涡流就越强。
探究一
探究二
典例剖析 【例题1】 (多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频 交变电流,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接, 要使焊接处产生的热量较大可采用 ( ) A.增大交变电流的电压 B.增大交变电流的频率 C.增大焊接缝的接触电阻 D.减小焊接缝的接触电阻
试定性分析其原因。
解析:第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在摆中会形成涡流, 涡流受磁场的阻碍作用,会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改 成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到的阻碍会 比先前小得多,所以会摆动较长的时间。
答案:见解析
12 3 4 5
1.如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO'转动,且假设摩擦等阻力 不计,转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则( )
高中物理选修3-2学案4：4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动自主学习一、涡流1．定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做涡流．2．决定因素：磁场变化越快(ΔB Δt越大)，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：真空冶炼、探测地雷、机场安检等．4．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．可增大铁芯材料的电阻率、用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)定义：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．(2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．2．电磁驱动(1)定义：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，这种作用常称为电磁驱动．注意：电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度．(2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，安培力做功，推动导体运动，电能转化为机械能．所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机．3．电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动．自主检测1．下列应用与涡流有关的是( )A ．高频感应冶炼炉B ．探雷器和安检门C ．收音机里的“磁性天线”D ．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流2．关于涡流的应用与危害，下列说法正确的是( )A．利用涡流的热效应制成了真空冶炼炉B．利用涡流的磁效应制成了地雷探测器和机场的安检门C．在各种电机中，涡流是非常有害的，它会使铁芯的温度升高，从而危害到线圈绝缘材料的寿命，严重时会使绝缘材料报废，又涡流是因发生电磁感应现象而产生的感应电流，因此不会消耗额外的能量，不会降低电机的效率D．由于涡流具有热效应，会使铁芯的温度快速升高，因此电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，其主要目的是增大散热的速度3．如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。
高中物理-有答案-人教版选修3选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动
高中物理人教版选修3选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、选择题（共5题；）1. 电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是（）A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗2. 如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则（）A.T1>mg，T2>mgB.T1<mg，T2<mgC.T1>mg，T2<mgD.T1<mg，T2>mg3. 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4. 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图所示，她把一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起，某同学另找来器材再探究此实验，他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（）A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同5. 在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。
人教版高中物理选择性必修第2册 第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(解析版)
第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课程标准课标解读 1.通过实验，了解涡流现象。
2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。
3.了解电磁炉的结构和原理。
1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。
2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用。
3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用。
知识点01 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电场，这种电场叫作感生电场．2．感生电动势由感生电场产生的电动势叫感生电动势．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，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速．【知识拓展1】1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁知识精讲目标导航场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动．2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合．3．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt计算． 【即学即练1】高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。
磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N 极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。
图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。
下列有关铝盘刹车的说法正确的是（ ）A ．铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场B ．铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场C ．磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速D ．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力变大【答案】C【解析】A ．铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A 错误；B ．铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B 错误；C ．由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C 正确；D ．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D 错误。
高中物理4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后习题(含解析)新人教版选修3-2
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时演练·促提升A组1.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物。
下列相关的说法中正确的是()A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递、减少热损耗解析:涡流是高频交变电流产生的磁场引起的电磁感应现象,故选项A正确,B错误;电磁炉表面一般用绝缘材料制成,避免产生涡流,锅体用金属制成,利用涡流加热物体,故选项C、D错误。
答案:A2.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水,给线圈通入电流一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是()A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯解析:通入恒定电流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流。
通入变化的电流,所产生的磁场发生变化,在空间产生感生电场,铁锅是导体,感生电场在导体内产生涡流,电能转化为内能,使水温升高。
涡流是由变化的磁场在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温,故C正确。
答案:C3.如图所示,蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都可以绕OO'轴转动,当磁铁按图示方向绕OO'轴转动,线圈的运动情况是()A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同C.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速D.线圈静止不动解析:磁铁相对线圈转动,通过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,则线圈受安培力作用,阻碍两者的相对运动,由“来拒去留”可知线圈跟着磁铁同方向转动。
如果转速相同,则没有相对运动,线圈中不产生感应电流,线圈不受安培力作用,则线圈不会转动,所以线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁转速。
答案:C4.如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO'转动,且各种摩擦等阻力不计。
高中物理人教版选修32课件第四章第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动
3．涡流的防止 电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁芯中产 生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，因此，要想办 法减小涡流。为了达到减小涡流的目的，采用了电阻率大的硅 钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼此绝缘的薄片，这样，就大 大减小了涡流。
4．涡流的利用 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入 反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流。涡流产生的热量 使金属达到很高的温度并熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整 个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金 属，可以冶炼高质量的合金。
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
[解析] 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温 越快，故 A 项对；工件上各处电流相同，电阻大处产生的热 量多，故 D 项对。
[答案] AD
[典例 2] 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物
线，如图所示，抛物线的方程为 y＝x2，其下半部处
动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( ) A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁大 C．线圈转动时将产生感应电流 D．线圈转动时感应电流的方向始终是 abcda
解析：当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋 转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故 C 对；当线圈相对磁 铁转过 90°时，其感应电流方向不再是 abcda，D 错；由楞次定 律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度 一定小于磁铁转动的角速度。如果两者的角速度相同，磁感线 与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产 生，故 A、B 错。 答案：C
A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方 向改变 2 次
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第七节：涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【课标转述】
1、通过实验，了解自感现象和涡流现象。
说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
2、观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理；观察家用电磁灶，了解其结构和原理。
【学习目标】
（1）、说出涡流是如何产生的
（2）、说出涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流
（3）、通过自己旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因
（3）、说出一些实际问题中的一些涡流现象并能说出原理.
【学习过程】
一、知能准备
1．涡流概念:
2．涡流产生原因:
3．涡流的利用与控制
(1)利用——
(2)控制——
4．电磁驱动原理:
二、疑难分析:
(一)涡流定义
块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。
“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应
当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯
内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起
涡流。
涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为
感应加热。
而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。
实际上,一般使用高频交流电激发涡流。
如：
A．高频焊接：
线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。
由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。
我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。
B．高频感应炉
高频感应炉利用涡流来熔化金属。
图是冶炼金属的感
应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高
频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从
而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度
容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此
适于冶炼特种合金和特种钢．
C．电磁炉
电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流
加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当
磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数
的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作
用于锅内食物。
这种最新的加热方式，能减
少热量传递的中间环节，可大大提升制热效
率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
2．控制：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。
涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。
变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁．为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。
因为在导体中涡流的大小和电阻有关，电阻越大涡流越小。
为了减小涡流造成的热损耗，电机和变压器的铁芯常采用多层彼此绝缘的硅钢片迭加而成(材料采用硅钢以增加电阻)。
这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘
的氧化物。
磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。
所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。
(三)涡流的磁效应
1．电磁阻尼现象：
把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁铁未通
电时，摆要往复多次，摆才能停止下来．如果电磁铁通电，
磁场在摆动的铜板中产生涡流。
涡流受磁场作用力的方向
与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止
下来。
这种现象称为电磁阻尼。
2．应用：电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。
此外，电气机车的电磁制动器也是根据这一效应制作的。
(四) 涡流的机械效应----电磁驱动
在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”作用。
当磁铁转动时，根据楞次定律此时在圆盘上将产生涡流，受到磁场的作用力将产生一个促使金属圆盘按磁场旋转方向发生转动的力矩。
但是如果圆盘的转速达到了与磁场转速一样，则两者的相对速度为零，感应电流便不会产生，这时电磁驱动作用便消失。
所以在电磁驱动作用下，金属圆盘的转速总要比磁铁或磁场的转速小，或者说两者的转速总是异步的。
感应式异步电动机就是根据这个原理制成的。
电磁驱动作用可用来制造测量转速的电表，这类转速表常称为磁性式转速表。
用磁性式转速表测量转速时，将被测机器的转轴通过连接器和传动机构与转速表中的永久磁铁的转轴相连，永久磁铁一般是由一块充以四个极的磁钢制成，这便形成一个旋转磁场。
在永久磁铁的上方有一个金属圆盘，称为感应片。
感应片与永久磁铁间有很小的气隙，两者互不接触。
当永久磁铁随着机器的转轴旋转时，感应片上将产生涡流。
这涡流又将受到这旋转磁场的作用力，结果感应片被驱动，从而沿永久磁铁的旋转方向运动。
感应片的转动将带动与感应片转轴相连的弹簧，将其扭紧，从而产生弹性恢复转矩。
最后，当感应片转过一定的角度，由电磁驱动作用产生的转矩刚巧与弹性恢复的转矩抵消时，便达到一个暂时平衡状态。
由机器带动转动的永久磁铁转速越快，感应片受到的电磁驱动作用所产生的转矩越大，因而指针的偏转角度就越大。
这样，便可通过指针的偏转角度来显示机器的转速。
三、方法点拨:
涡流是由于变化的磁场产生电场,这种电场称为涡旋电场，这时涡旋电场力可以在整块金属内部引起涡电流。
因此涡流的大小取决于回路电阻和磁场变化率
四、典型例题:
【例题1】用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀
强磁场，右边没有磁场。
金属环的摆动会很快停下来。
试解释
这一现象。
若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？
分析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于
磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。
【同类变式】如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则：（）
A．磁铁的振幅不变
B．磁铁做阻尼振动
C．线圈中有逐渐变弱的直流电
D．线圈中逐渐变弱的交流电
【例题2】如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，
用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖
直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场
区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和
空气阻力不计，则( )
A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反
B.线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大
C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小
D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能
【解析】线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；
当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D项错误.综上所述，正确答案是AC项.
【布置作业】：课本练习.
【作业布置】：。