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粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应第五节 涡流现象及其应用课文配套ppt课件
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这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应第五节 涡流现象及其应用课文配套ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，涡流现象，电磁感应，感应电流，微思考，涡流的热效应，电磁炉，非接触，涡流的机械效应，涡流的磁效应等内容，欢迎下载使用。
1．定义：在整块导体内部发生____________而产生____________的现象称为涡流现象．2．产生：把金属块放在________的磁场中，金属块内会产生涡流．3．特点：电流在金属块内形成_______回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量．导体的外周长越________，交变磁场的频率越________，涡流就越大．
产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，发生涡流现象时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？【答案】金属块虽然没有接入闭合电路，但穿过金属块的磁通量变化时，金属块自行构成闭合回路，导体内部等效成许许多多闭合电路，所以能产生感应电流．
下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中【答案】D
【解析】涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中穿过金属块的磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．
1．感应加热(1)应用：________，涡流热疗系统等．(2)优点：①________式加热，热源和受热物体可以不直接接触；②加热效率________，速度________，可以减小表面氧化现象；③容易控制温度，提高加工精度；④可实现________加热；⑤可实现自动化控制；⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘．
2．电磁炉(1)原理：电磁炉采用变化磁场感应产生的涡流使锅体发热．(2)优点：①无明火，没有燃烧生成物污染室内；②热效高、环保、节能，且集煎、炒等多功能于一身．
交流电机、电器中为什么广泛采用叠片铁芯？【答案】可大大减小涡流损耗．
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是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗【答案】A
【解析】锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误．
1．电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生_______电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体________起来．2．电磁阻尼：闭合回路的部分导体在做________磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据________定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁________．
1．涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起________，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的________和________，从而探知金属物．2．应用：探测行李中的枪支、________________、金属覆盖膜厚度等．
(1)请说明涡流现象中的能量转化情况．(2)请说明金属块进出磁场时的能量转化情况．【答案】(1)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．(2)金属块进出磁场时，机械能转化为电能 ，电能又转化为内能．
高考考生入场时，监考老师会使用金属探测仪对考生逐个进行安全检查．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流
【答案】C【解析】金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会使金属物品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，故A、B、D错误，C正确．
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．
例1 (多选)如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快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【答案】AD【解析】交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，A正确；工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，D正确．
变式1 高频感应炉是用来熔化金属进行冶炼的．如图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冶炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．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
【答案】C【解析】高频感应炉的原理：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C正确．
1．闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象．2．电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用．
涡流的机械效应——电磁阻尼
例2 (2022年江苏海门期末)台风“烟花”登陆上海后，上海某大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振．如图所示为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流．下列说法正确的是( )A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电B．阻尼器最终将机械能转化成为内能C．导体板电阻率越大，阻尼越明显D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关
【答案】B【解析】阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使导体板内的磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，属于电磁感应现象，A错误；通过阻碍质量块和永磁体的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转为焦耳热，B正确；导体板电阻率越大，导体的电阻越大，电流越小，阻尼越不明显，C错误；质量块通过导体上方的速度越快，磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，D错误．
变式2 磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定．如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来．下列说法正确的是( )
A．磁力刹车利用了电流的磁效应B．磁力刹车属于电磁驱动现象C．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能D．过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大【答案】C
【解析】磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，并非是电流的磁效应，也不属于电磁驱动现象，A、B错误；磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，C正确；过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，D错误．
导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力作用，阻碍其运动，即为电磁阻尼．
1．如果磁场相对于导体运动，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，这种作用就是电磁驱动．2．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转速表．3．电磁驱动是现代产业中的重要技术．如磁悬浮机车的电磁驱动．
涡流的机械效应——电磁驱动
例3 如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO′转动．当线框abcd绕OO′轴逆时针转动时(俯视图)，下列关于线框ABCD的转动情况的说法正确的是( )A．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些B．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微快了些C．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微慢了些D．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微快了些
【答案】A【解析】由于线框abcd旋转时会使线框ABCD中产生感应电流，根据楞次定律可知，线框ABCD中的感应电流将阻碍abcd的逆时针转动，因此线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些， A正确．
变式3 (多选)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．下列说法正确的是( )
A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡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发生了变化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【答案】AB
【解析】当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势， A正确；铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后， B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零， C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转， D错误．
电磁阻尼与电磁驱动的比较(1)电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动．安培力的作用效果均是阻碍导体与磁场的相对运动．(2)电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功．
(1)电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况．(2)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，应注意电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度)．
电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STS问题中信息题的考查．命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等．
电磁感应在生活中的应用
例4 地铁、车站使用的安检金属探测器的结构原理图可简化为如图所示．探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)产生垂直于线圈平面大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)．随着磁场方向的反复变化，它会与所遇到的任何金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法中正确的是( )
A．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生的涡流俯视看沿顺时针方向B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向一定向上
【答案】C【解析】当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，感应电流方向俯视看沿逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，但不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误．
1．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是( )A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场恒定不变D．沿BA方向磁场在迅速减弱【答案】A
【解析】感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA方向增强，A正确．
2．电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命．多国科学家都致力于此项研究．据报道，某机构在真空中成功试验了电磁驱动引擎．如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场．在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理．如图所示，是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的【答案】B
【解析】当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确；该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，C错误；永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，D错误．
3．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )A．整个过程匀速运动B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度
【答案】D【解析】小球在进出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有涡流产生，要受到阻力．小球在磁场中运动时，穿过小球的磁通量不变，小球匀速运动，故小球在整个过程中先减速运动，再匀速运动，后减速运动，D正确．
4．(多选)位于光滑水平面的小车上水平固定一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v0穿入螺线管，并最终穿出， 如图所示，在此过程中( )A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速【答案】BC
【解析】磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理，磁铁穿出时，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动， A错误，B正确．对于小车上的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速运动， C正确，D错误．
5．(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，下列判断正确的是( )A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B．接近和离开线圈时都做减速运动C．一直在做匀速运动D．在线圈中运动时是匀速的【答案】BD
【解析】把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合的铝片框组成．当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流．产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，A、C错误，B正确；由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，做匀速运动，D正确．
1．定义：在整块导体内部发生____________而产生____________的现象称为涡流现象．2．产生：把金属块放在________的磁场中，金属块内会产生涡流．3．特点：电流在金属块内形成_______回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量．导体的外周长越________，交变磁场的频率越________，涡流就越大．
产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，发生涡流现象时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？【答案】金属块虽然没有接入闭合电路，但穿过金属块的磁通量变化时，金属块自行构成闭合回路，导体内部等效成许许多多闭合电路，所以能产生感应电流．
下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中【答案】D
【解析】涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中穿过金属块的磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．
1．感应加热(1)应用：________，涡流热疗系统等．(2)优点：①________式加热，热源和受热物体可以不直接接触；②加热效率________，速度________，可以减小表面氧化现象；③容易控制温度，提高加工精度；④可实现________加热；⑤可实现自动化控制；⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘．
2．电磁炉(1)原理：电磁炉采用变化磁场感应产生的涡流使锅体发热．(2)优点：①无明火，没有燃烧生成物污染室内；②热效高、环保、节能，且集煎、炒等多功能于一身．
交流电机、电器中为什么广泛采用叠片铁芯？【答案】可大大减小涡流损耗．
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是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗【答案】A
【解析】锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误．
1．电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生_______电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体________起来．2．电磁阻尼：闭合回路的部分导体在做________磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据________定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁________．
1．涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起________，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的________和________，从而探知金属物．2．应用：探测行李中的枪支、________________、金属覆盖膜厚度等．
(1)请说明涡流现象中的能量转化情况．(2)请说明金属块进出磁场时的能量转化情况．【答案】(1)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．(2)金属块进出磁场时，机械能转化为电能 ，电能又转化为内能．
高考考生入场时，监考老师会使用金属探测仪对考生逐个进行安全检查．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流
【答案】C【解析】金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会使金属物品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，故A、B、D错误，C正确．
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．
例1 (多选)如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快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【答案】AD【解析】交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，A正确；工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，D正确．
变式1 高频感应炉是用来熔化金属进行冶炼的．如图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冶炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．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
【答案】C【解析】高频感应炉的原理：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C正确．
1．闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象．2．电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用．
涡流的机械效应——电磁阻尼
例2 (2022年江苏海门期末)台风“烟花”登陆上海后，上海某大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振．如图所示为该阻尼器的简化图，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块在导体板上方摆动时，导体板内产生电涡流．下列说法正确的是( )A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电B．阻尼器最终将机械能转化成为内能C．导体板电阻率越大，阻尼越明显D．导体板的电涡流大小与质量块摆动速率无关
【答案】B【解析】阻尼器摆动时，永磁体通过导体板上方使导体板内的磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，属于电磁感应现象，A错误；通过阻碍质量块和永磁体的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转为焦耳热，B正确；导体板电阻率越大，导体的电阻越大，电流越小，阻尼越不明显，C错误；质量块通过导体上方的速度越快，磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，D错误．
变式2 磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定．如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来．下列说法正确的是( )
A．磁力刹车利用了电流的磁效应B．磁力刹车属于电磁驱动现象C．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能D．过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大【答案】C
【解析】磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，并非是电流的磁效应，也不属于电磁驱动现象，A、B错误；磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，C正确；过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，D错误．
导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力作用，阻碍其运动，即为电磁阻尼．
1．如果磁场相对于导体运动，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，这种作用就是电磁驱动．2．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转速表．3．电磁驱动是现代产业中的重要技术．如磁悬浮机车的电磁驱动．
涡流的机械效应——电磁驱动
例3 如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO′转动．当线框abcd绕OO′轴逆时针转动时(俯视图)，下列关于线框ABCD的转动情况的说法正确的是( )A．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些B．线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微快了些C．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微慢了些D．线框ABCD顺时针转动，只不过稍微快了些
【答案】A【解析】由于线框abcd旋转时会使线框ABCD中产生感应电流，根据楞次定律可知，线框ABCD中的感应电流将阻碍abcd的逆时针转动，因此线框ABCD也随abcd逆时针转动，只不过稍微慢了些， A正确．
变式3 (多选)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．下列说法正确的是( )
A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡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发生了变化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【答案】AB
【解析】当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势， A正确；铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后， B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零， C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转， D错误．
电磁阻尼与电磁驱动的比较(1)电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动．安培力的作用效果均是阻碍导体与磁场的相对运动．(2)电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功．
(1)电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况．(2)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，应注意电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度)．
电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STS问题中信息题的考查．命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等．
电磁感应在生活中的应用
例4 地铁、车站使用的安检金属探测器的结构原理图可简化为如图所示．探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)产生垂直于线圈平面大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)．随着磁场方向的反复变化，它会与所遇到的任何金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法中正确的是( )
A．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生的涡流俯视看沿顺时针方向B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向一定向上
【答案】C【解析】当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，感应电流方向俯视看沿逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，但不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误．
1．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是( )A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场恒定不变D．沿BA方向磁场在迅速减弱【答案】A
【解析】感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA方向增强，A正确．
2．电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命．多国科学家都致力于此项研究．据报道，某机构在真空中成功试验了电磁驱动引擎．如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场．在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理．如图所示，是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A．铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的【答案】B
【解析】当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确；该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，C错误；永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，D错误．
3．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )A．整个过程匀速运动B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度
【答案】D【解析】小球在进出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有涡流产生，要受到阻力．小球在磁场中运动时，穿过小球的磁通量不变，小球匀速运动，故小球在整个过程中先减速运动，再匀速运动，后减速运动，D正确．
4．(多选)位于光滑水平面的小车上水平固定一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v0穿入螺线管，并最终穿出， 如图所示，在此过程中( )A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速【答案】BC
【解析】磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理，磁铁穿出时，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动， A错误，B正确．对于小车上的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速运动， C正确，D错误．
5．(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，下列判断正确的是( )A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B．接近和离开线圈时都做减速运动C．一直在做匀速运动D．在线圈中运动时是匀速的【答案】BD
【解析】把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合的铝片框组成．当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流．产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，A、C错误，B正确；由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，做匀速运动，D正确．
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