备考2024届高考物理一轮复习讲义第十二章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流考点3自感涡流电磁阻尼和电磁驱动

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1.感生电动势
2.自感
3.涡流
4.感应电流的机械效应——电磁阻尼和电磁驱动
判断下列说法的正误.
（1）真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置.（ √ ）
（2）家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的.（ ✕ ）
（3）阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动.（ √ ）
（4）变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，不能减小涡流.（ ✕ ）
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上（如图）.铝框的作用是什么？
答案 假定仪表工作时指针向右转动，则铝框中有感应电流，铝框要受到安培力阻碍指针向右偏转，使指针快速停下，防止打坏指针.
如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音响相连.当把小螺线管插入大螺线管中时，音乐就会从音响中响起来，大、小螺线管之间发生的物理现象是（ C ）
A.自感B.静电感应C.互感D.直接导电
解析 小螺线管与音乐播放器相连，小螺线管中输入了音频信号，当把小螺线管插入大螺线管中时，音乐就会从音响中响起来，说明大螺线管中激发出了感应电流，是互感现象，故C正确.
研透高考 明确方向
命题点1 通断电自感现象的分析
7.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈.实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是（ C ）
A.图甲中，A1与L1的电阻值相同
B.图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C.图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D.图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
解析 题图甲中，断开S1的瞬间，灯A1闪亮，故断开S1前，稳定时IL1＞IA1，又由于L1和A1两端电压相等，故电阻RL1＜RA1，所以A、B均错误；题图乙中，闭合S2瞬间，由于L2的自感作用，通过L2的电流很小，稳定时A2与A3亮度相同，故电流相等，所以变阻器R与L2的电阻值相同，C正确，D错误.
方法点拨
自感现象中的“三注意、三技巧”
命题点2 对涡流的理解
8.[2023广东佛山质检]涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术.检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图如图所示，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流.以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（ C ）
A.检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率
B.在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流不变
C.在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大
D.当检测仪从金属管道完好处进入破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流
解析 管道壁中产生涡流，有一定的热功率，P激励＝P检测＋P热，激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，故A错误；增大激励线圈中交流电的频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变大，则电流变大，故B错误；增大激励线圈中交流电的频率，检测线圈消耗的功率和管道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故C正确；当检测仪从金属管道完好处进入破损处检测时，管道壁中产生的涡流变小，故D错误.
方法点拨
产生涡流时的能量转化
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能.
（1）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.
（2）如果是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.
命题点3 电磁阻尼和电磁驱动
9.[电磁驱动/浙江高考]如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I.在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框.当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（ B ）
A.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动
B.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动
C.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动
D.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动
解析 由安培定则和磁场叠加原理可知线圈1、3所在处的合磁感应强度为零，穿过这两个线圈的磁通量为零，当电流在相同时间间隔内增加相同量时，磁通量仍为零，则没有感应电流产生，所以线圈1、3静止不动，C、D错误；线圈2中的合磁感应强度方向垂直于纸面向外，线圈4中的合磁感应强度方向垂直于纸面向里，当电流在相同时间间隔内增加相同量时，由楞次定律可知，两线圈应向磁通量减小的方向运动，即沿对角线向外运动，A错误，B正确.
10.[电磁阻尼/多选]以下哪些现象属于电磁阻尼现象（ ABC ）
A.图甲中线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来
B.图乙中无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动
C.图丙中U形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来
D.图丁中转动把手时下面的闭合铜线框会随U形磁铁同向转动
解析 线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来，是电磁阻尼现象；无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动，是电磁阻尼现象；U形磁铁能使高速转动的铝盘迅速停下来，铝盘受到的力是阻力，所以是电磁阻尼现象；转动把手时，U形磁铁转动，线框跟随转动，线框受到的力是动力，所以是电磁驱动现象.故选A、B、C.
产生原因
磁场的变化
移动电荷的非静电力
感生电场对自由电荷的电场力
回路中相当于
电源的部分
处于变化磁场中的闭合导体
方向判断方法
楞次定律
大小计算方法
E＝nΔΦΔt
电磁阻尼
电磁驱动
成因
导体在磁场中运动产生感应电流导致导体受到安培力
磁场运动引起磁通量变化产生感应电流导致导体受到安培力
效果
安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动
安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量转化
导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能
通过安培力做功，电能转化为机械能，从而对外做功
应用
磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针快速停下来，便于读数
交流感应电动机
相同点
两者均属于感应电流的机械效应，都是电磁感应现象，且本质都是感应电流的磁场阻碍磁通量的变化（遵循楞次定律），均符合能量守恒定律
三注意
三技巧
1.自感仅能使电流的变化过程延长，但不能改变最终的结果
1.通电自感时线圈相当于一个阻值变化的电阻：阻值由无穷大逐渐减小
2.断电自感时灯泡是否“闪亮”，关键在于通过灯泡的电流大小如何变化
2.断电自感时线圈相当于电源：电动势由某个值逐渐减小到零
3.断电时与自感线圈在同一支路中的用电器中的电流方向不变，否则一般会改变
3.电路稳定时，自感线圈相当于导体，是否需要考虑电阻要根据题意确定