模塊一 知識(shí)掌握
知識(shí)點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)
【情境導(dǎo)入】
如圖所示,B增強(qiáng)時(shí),就會(huì)在空間激發(fā)一個(gè)感生電場(chǎng)E.如果E處空間存在閉合導(dǎo)體,導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在感生電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流.
(1)感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系?如何判斷感生電場(chǎng)的方向?
(2)上述情況下,哪種作用扮演了非靜電力的角色?
答案 (1)感應(yīng)電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同.感生電場(chǎng)的方向與正電荷受力的方向相同,因此,感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向相同,感生電場(chǎng)的方向可以用楞次定律來(lái)判定.
(2)感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用.
【知識(shí)梳理】
1.感生電場(chǎng)
麥克斯韋認(rèn)為,磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng),這種電場(chǎng)叫作感生電場(chǎng).
2.感生電動(dòng)勢(shì)
由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì).
3.電子感應(yīng)加速器
電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備,當(dāng)電磁鐵線圈中電流的大小、方向發(fā)生變化時(shí),產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速.
【重難詮釋】
1.變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生感生電場(chǎng),與閉合電路是否存在無(wú)關(guān).如果在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路,自由電荷在感生電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng).
2.感生電場(chǎng)可用電場(chǎng)線形象描述.感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng),電場(chǎng)線是閉合的,而靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不閉合.
3.感生電場(chǎng)的方向根據(jù)楞次定律用右手螺旋定則判斷,感生電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律E=neq \f(ΔΦ,Δt)計(jì)算.
(2023春?南崗區(qū)校級(jí)月考)下列說(shuō)法中正確的是( )
A.磁生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生,磁生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線,其方向一定是沿逆時(shí)針?lè)较?br>B.磁生電場(chǎng)的方向同樣也可以用楞次定律和右手螺旋定則來(lái)判定
C.磁電式儀表運(yùn)輸過(guò)程中用導(dǎo)線將正負(fù)接線柱短接,利用了電磁驅(qū)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
【解答】解:A、磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng),其方向與垂直于磁場(chǎng)放置的閉合回路中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,可由楞次定律和安培定則判斷,方向不一定是沿逆時(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)誤;
B、磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng),其方向與垂直于磁場(chǎng)放置的閉合回路中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,可由楞次定律和安培定則判斷,故B正確;
C、磁電式儀表在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候用導(dǎo)線把兩個(gè)接線柱連一起,形成閉合回路,能快速將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能,對(duì)指針(與線圈一起)的振動(dòng)起到電磁阻尼作用,故C錯(cuò)誤;
D、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)同樣遵循楞次定律,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
(2022秋?市南區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,長(zhǎng)度均為1m的甲、乙空心鋁管豎直放置,其中乙管有一條豎直的裂縫。某同學(xué)把一塊圓柱形的強(qiáng)磁體先后從甲、乙兩管的上端由靜止放入管口,磁體在甲、乙兩管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為3s和0.6s。磁體的直徑略小于鋁管的內(nèi)徑,不計(jì)磁體與管壁的摩擦及空氣阻力。關(guān)于磁體在甲、乙兩管中的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )
A.磁體在甲管內(nèi)下落的過(guò)程中,所受合外力的沖量可能為0
B.磁體在甲管中加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí),鋁管對(duì)桌面的壓力將逐漸增大
C.磁體在乙管內(nèi)下落的過(guò)程中,乙管中沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流
D.磁體在乙管內(nèi)下落的過(guò)程中,其重力勢(shì)能的減少量小于動(dòng)能的增加量
【解答】解:A.磁體在甲管內(nèi)由靜止釋放,初動(dòng)量為零,下落過(guò)程中由楞次定律可知,過(guò)程中存在的磁場(chǎng)力會(huì)阻礙磁體的運(yùn)動(dòng),但不會(huì)阻止磁體的運(yùn)動(dòng),即磁體最終的速度不為零,故末動(dòng)量不為零,由動(dòng)量定理可知,合外力的沖量不為零,故A錯(cuò)誤;
B.磁體加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的磁場(chǎng)力方向向上,且逐漸增大,根據(jù)牛頓第三定律,鋁管受到的磁場(chǎng)力方向向下,且逐漸增大,因此鋁管對(duì)桌面的壓力將逐漸增大,故B正確;
C.磁體在乙管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于自由落體的時(shí)間,由此可知磁體受到了磁場(chǎng)力,乙管中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,故C錯(cuò)誤;
D.磁體在乙管下落過(guò)程中,受到了阻礙其運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)力,其機(jī)械能減小,可知減少的重力勢(shì)能大于動(dòng)能的增加量,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
(多選)(2023?湛江二模)可控核聚變的磁約束像一個(gè)無(wú)形的管道,將高溫等高子體束縛在其中,通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)給等離子體加速,此情境可以簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置,兩個(gè)半徑不同的同心環(huán)形光滑絕緣管道a、b處于垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間均勻增大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,甲、乙兩個(gè)完全相同的帶負(fù)電小球分別在a、b兩管道中同時(shí)由靜止釋放,之后兩小球在管道內(nèi)做速率隨時(shí)間均勻增大的加速運(yùn)動(dòng),不計(jì)小球受到的重力及小球間相互作用力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.小球甲沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)
B.小球乙沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)
C.小球甲受到的洛倫茲力保持不變
D.小球乙受到的洛倫茲力變大
【解答】解:AB、根據(jù)楞次定律可知,磁場(chǎng)在管道內(nèi)產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)為逆時(shí)針?lè)较颍瑑尚∏蚓鶐ж?fù)電,受力方向與電場(chǎng)方向相反,則小球被渦旋電場(chǎng)加速后在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、由于兩個(gè)帶電小球的速度方向始終垂直與磁場(chǎng)方向,會(huì)受到洛倫茲力的作用,根據(jù)洛倫茲力F=qvB,由于兩個(gè)小球速度增大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,則兩小球受到的洛倫茲力都變大,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:BD。
(2023春?莆田期末)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)渦旋電場(chǎng)。如圖所示,一個(gè)半徑為r的絕緣光滑細(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),環(huán)上套一電荷量為q的帶正電的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加,其變化率為k。若小球從靜止釋放,在環(huán)上運(yùn)動(dòng)兩圈回到初位置時(shí)的動(dòng)能是( )
A.0B.πr2qkC.2πr2qkD.4πr2qk
【解答】解:變化磁場(chǎng)在圓環(huán)所在位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)兩圈,則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是
W=2qE=2πr2qk
根據(jù)動(dòng)能定理可得
W=Ek﹣0
解得,故ABD錯(cuò)誤,C正確。
故選:C。
(2023春?東城區(qū)校級(jí)期中)麥克斯韋電磁理論認(rèn)為:變化的磁場(chǎng)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,稱為感生電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)。如圖甲所示,空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(范圍足夠大),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=k?t(k>0且為常量)。半徑為R的圓形導(dǎo)體環(huán)水平放置,處在該勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。該變化的磁場(chǎng)會(huì)在空間產(chǎn)生圓形的渦旋電場(chǎng),渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線與導(dǎo)體環(huán)具有相同圓心的同心圓,同一電場(chǎng)線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相同,方向沿切線。導(dǎo)體環(huán)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,或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),渦旋電場(chǎng)力充當(dāng)非靜電力,其大小與渦旋電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E'關(guān)系滿足F=E'q,問(wèn):
(1)感應(yīng)電流的方向?導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大???
(2)圖乙為圖甲的俯視圖,去掉導(dǎo)體環(huán),在半徑為R的圓形弧線上有M、N兩點(diǎn),MN之間所夾的小圓弧恰為整個(gè)圓周的,將一個(gè)帶電量為+q的帶電小球沿著圓弧分別沿順時(shí)針、逆時(shí)針從M移動(dòng)到N,則兩種情況下,渦旋電場(chǎng)力分別對(duì)該小球所做的功?
(3)對(duì)比渦旋電場(chǎng)和靜電場(chǎng),分析渦旋電場(chǎng)中是否存在電勢(shì)能的概念?請(qǐng)說(shuō)明理由。
【解答】解:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得,導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
根據(jù)楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針?lè)较颉?br>(2)半徑為R的圓形導(dǎo)體環(huán)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為
帶電量為+q的帶電小球沿順時(shí)針移動(dòng)時(shí)做功
帶電小球沿逆時(shí)針移動(dòng)時(shí)做功
(3)靜電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),存在電勢(shì)能的概念;帶電小球在渦旋電場(chǎng)中沿著不同路徑從M移動(dòng)到N,W順≠W逆,即渦旋電場(chǎng)力做功與路徑有關(guān),所以不存在電勢(shì)能的概念。
答:(1)感應(yīng)電流的方向?yàn)檠刂槙r(shí)針?lè)较?,?dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kπR2;
(2)則兩種情況下,渦旋電場(chǎng)力分別對(duì)該小球所做的功為,;
(3)見(jiàn)解析。
知識(shí)點(diǎn)二 渦流
【情境導(dǎo)入】
如圖所示,線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí),導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎?如果有,它的形狀像什么?
答案 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),使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,它的形狀像水中的漩渦,所以把它叫作渦電流,簡(jiǎn)稱渦流.
【知識(shí)梳理】
1.渦流:當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí),線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,用圖表示這樣的感應(yīng)電流,就像水中的漩渦,所以把它叫作渦電流,簡(jiǎn)稱渦流.
2.金屬塊中的渦流會(huì)產(chǎn)生熱量,利用渦流產(chǎn)生的熱量可以冶煉金屬.
【重難詮釋】
1.產(chǎn)生渦流的兩種情況
(1)塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中.
(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).
2.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
(1)金屬塊在變化的磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(2)金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),由于克服安培力做功,金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
3.渦流的應(yīng)用與防止
(1)應(yīng)用:真空冶煉爐、探雷器、安檢門(mén)等.
(2)防止:為了減小電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯上的渦流,常用電阻率較大的硅鋼做材料,而且用相互絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯.
(2023春?楊浦區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一杯玻璃水。給線圈通入電流,一段時(shí)間后,一個(gè)容器中的水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是( )
A.恒定電流,小鐵鍋
B.恒定電流,玻璃杯
C.正弦式交變電流,玻璃杯
D.正弦式交變電流,小鐵鍋
【解答】解:容器中的水溫升高,這是電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能所致,只有變化的電流才能導(dǎo)致磁通量變化,且只有小鐵鍋處于變化的磁通量時(shí),才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)致電流發(fā)熱,所以通入的電流是正弦式交變電流。玻璃杯是絕緣體,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,水溫升高的是小鐵鍋,故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
(2023春?白云區(qū)校級(jí)期中)圖甲為磁控健身車,圖乙為其車輪處結(jié)構(gòu)示意圖,在金屬飛輪的外側(cè)有磁鐵與飛輪不接觸,人用力蹬車帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí),需要克服磁鐵對(duì)飛輪產(chǎn)生的阻礙,通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕拉線可以實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度的健身需求(當(dāng)拉緊旋鈕拉線時(shí)可以減少磁鐵與飛輪間的距離),下列說(shuō)法正確的是( )
A.飛輪受到的阻力主要來(lái)源于磁鐵對(duì)它的摩擦力
B.人蹬車頻率一定時(shí),拉緊旋鈕拉線,飛輪受到的阻力越小
C.控制旋鈕拉線不動(dòng)時(shí),飛輪轉(zhuǎn)速越大,受到的阻力越大
D.控制旋鈕拉線不動(dòng)時(shí),飛輪轉(zhuǎn)速越大,內(nèi)部的渦流越弱
【解答】解:A.根據(jù)楞次定律和電磁感應(yīng)定律,飛輪受到的阻力主要來(lái)源于磁鐵對(duì)它的安培力,故A錯(cuò)誤;
B.人蹬車頻率一定時(shí),拉緊旋鈕拉線,磁鐵與飛輪間的距離減小,磁場(chǎng)越強(qiáng),飛輪受到的安培阻力越大,故B錯(cuò)誤;
CD.控制旋鈕拉線不動(dòng)時(shí),飛輪轉(zhuǎn)速越大,飛輪內(nèi)部的渦流越大,受到的安培阻力越大,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:C。
(2022秋?榆林期末)下列說(shuō)法正確的是( )
A.奧斯特提出分子電流假說(shuō)
B.金屬探測(cè)器是利用渦流工作的
C.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某點(diǎn)不受磁場(chǎng)對(duì)其作用力,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
D.工人進(jìn)行超高壓帶電作業(yè),所穿的工作服是由絕緣的絲織品制成,起靜電屏蔽的作用
【解答】解:A、安培提出分子電流假說(shuō),故A錯(cuò)誤;
B、金屬探測(cè)器中變化電流遇到金屬物體,在被測(cè)金屬中上產(chǎn)生渦流來(lái)進(jìn)行探測(cè),屬于渦流的應(yīng)用,故B正確;
C、根據(jù)F=BILsinθ,可知通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某點(diǎn)不受磁場(chǎng)對(duì)其作用力,可能是電流的方向與磁場(chǎng)的方向之間的夾角θ為零,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零,故C錯(cuò)誤;
D、超高壓帶電作業(yè)的工人穿上包含金屬絲的織物制成的工作服,可以起到靜電屏蔽的作用。故D錯(cuò)誤。
故選:B。
(多選)(2023春?玉林期中)如圖所示,條形磁鐵位于固定的半圓光滑軌道的圓心位置。一半徑為R、質(zhì)量為m的金屬球從半圓軌道的一端沿半圓軌道由靜止下滑。重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是( )
A.金屬球會(huì)運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的另一端
B.由于金屬球沒(méi)有形成閉合電路,所以金屬球中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.金屬球受到的安培力做負(fù)功
D.系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為mgR
【解答】解:ABC、金屬球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,穿過(guò)金屬球的磁通量不斷變化,在金屬球內(nèi)形成閉合回路,產(chǎn)生渦流,金屬球受到的安培力做負(fù)功,金屬球產(chǎn)生的熱量不斷地增加,機(jī)械能不斷地減少,所以金屬球不會(huì)運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的另一端,最終金屬球停在半圓軌道的最低點(diǎn),故AB錯(cuò)誤,C正確;
D、根據(jù)能量守恒定律得系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q=mgR,故D正確。
故選:CD。
(2022春?潮陽(yáng)區(qū)校級(jí)期中)學(xué)完電磁感應(yīng)渦流的知識(shí)后,某個(gè)同學(xué)回家制作了一個(gè)簡(jiǎn)易加熱器,如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的有( )
A.提高交流電源的頻率
B.減少線圈的匝數(shù)
C.將金屬杯換為陶瓷杯
D.將交流電源換成電動(dòng)勢(shì)更大的直流電源
【解答】解:AB、由題意可知,本題中是渦流現(xiàn)象的應(yīng)用;即采用線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使金屬杯產(chǎn)生感應(yīng)電流;從而進(jìn)行加熱的,則由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,增加線圈的匝數(shù)、提高交流電的頻率均可以提高發(fā)熱功率;則可以縮短加熱時(shí)間,故A正確,B錯(cuò)誤;
C、將杯子換作瓷杯不會(huì)產(chǎn)生渦流,則無(wú)法使水加熱,故C錯(cuò)誤;
D、將交流電源換成電動(dòng)勢(shì)更大的直流電源,由于直流電不會(huì)在金屬杯中產(chǎn)生感應(yīng)電流,故無(wú)法使水加熱,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
知識(shí)點(diǎn)三 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)
【情境導(dǎo)入】
彈簧上端固定,下端懸掛一個(gè)磁體.將磁體托起到某一高度后放開(kāi),磁體能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái).如果在磁體下端放一個(gè)固定的閉合線圈,使磁體上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它(如圖所示),磁體就會(huì)很快停下來(lái),解釋這個(gè)現(xiàn)象.
答案 當(dāng)磁體穿過(guò)固定的閉合線圈時(shí),在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁體靠近或離開(kāi)線圈,也就使磁體振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外,還要受到線圈的磁場(chǎng)阻力,克服阻力需要做的功較多,機(jī)械能損失較快,因而會(huì)很快停下來(lái).
【知識(shí)梳理】
電磁阻尼
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)體的運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.
電磁驅(qū)動(dòng)
若磁場(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)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái),這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng).
【重難詮釋】
電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的比較
(2023春?廣州期末)磁力剎車是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車采用的一種新型剎車裝置,該剎車裝置的原理圖(從車后朝前看)如圖所示,停車區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強(qiáng)力磁鐵,當(dāng)過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)銅片從強(qiáng)力磁鐵間穿過(guò),車很快停下來(lái),關(guān)于該裝置的剎車原理,下列判斷錯(cuò)誤的是( )
A.過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)其動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能
B.把銅片換成有機(jī)玻璃片,也能達(dá)到相同的剎車效果
C.過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)的過(guò)程中兩側(cè)的銅片中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
D.過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)的過(guò)程中銅片受到的安培力使過(guò)山車減速
【解答】解:C、過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)銅片從強(qiáng)力磁鐵間穿過(guò),銅片切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C正確;
D、根據(jù)上述,銅片切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,停車區(qū)的軌道兩側(cè)安裝的強(qiáng)力磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)銅片有安培力的作用,銅片所 受安培力是阻力,使過(guò)山車減速,故D正確,;
A、根據(jù)上述,銅片切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,停車區(qū)的軌道兩側(cè)安裝的強(qiáng)力磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)銅片有安培力的作用,銅片所 受安培力是阻力,安培力做負(fù)功,可知過(guò)山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)其動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能,故A正確,;
B、有機(jī)玻璃片不是導(dǎo)體,當(dāng)其進(jìn)入停車區(qū)從強(qiáng)力磁鐵間穿過(guò)時(shí),不能發(fā)生電磁感應(yīng),達(dá)不到同樣的剎車效果,故B錯(cuò)誤。
本題選擇判斷錯(cuò)誤的。
故選:B。
(2023春?普陀區(qū)校級(jí)期中)靈敏電流計(jì)的零刻度位于刻度盤(pán)中央,為了使靈敏電流計(jì)的指針在零刻度附近快速停下,實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)利用“電磁阻尼”來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩種方案,甲方案和乙方案中的相同磁場(chǎng)均位于零刻度線下方,甲方案在指針轉(zhuǎn)軸上裝上扇形鋁板,乙方案在指針轉(zhuǎn)軸上裝上扇形鋁框,下列說(shuō)法正確的是( )
A.因?yàn)殇X框較鋁板質(zhì)量小,所以乙方案比甲方案更加合理
B.乙方案中,鋁框小幅度擺動(dòng)時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.甲方案中,即使鋁板擺動(dòng)幅度很小,鋁板中也能產(chǎn)生渦流
D.因?yàn)榇┻^(guò)鋁框的磁通量更大,所以乙方案更合理
【解答】解:C、甲方案中,鋁板擺動(dòng)時(shí),扇形鋁板的半徑切割磁感應(yīng)線,在鋁板內(nèi)形成環(huán)狀電流,產(chǎn)生渦流,起電磁阻尼的作用,指針能很快停下來(lái),故C正確;
ABD、乙方案中,當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時(shí),鋁框中磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,起不到電磁阻尼的作用,指針不能很快停下,與鋁框質(zhì)量大小無(wú)關(guān),因此,甲方案更合理,故ABD錯(cuò)誤;
故選:C。
(2023春?定遠(yuǎn)縣校級(jí)期中)為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示。無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是( )
A.B.
C.D.
【解答】解:施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減STM的微小振動(dòng),其原理是電磁阻尼,在振動(dòng)時(shí)通過(guò)紫銅薄板的磁通量變化,紫銅薄板中產(chǎn)生渦流,則其受到安培力作用,該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng),即促使其振動(dòng)衰減。方案A中,無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng),通過(guò)它的磁通量都發(fā)生變化;方案B中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量可能不變,當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量可能變化;方案C中,紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量可能不變;方案D中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),紫銅薄板中磁通量可能不變。所以只有A選項(xiàng)上下左右振動(dòng)時(shí)穿過(guò)板的磁通量均變化,故A正確,BCD錯(cuò)誤;
故選:A。
(2022春?青海期末)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“阿拉果圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。如圖所示,實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是( )
A.圓盤(pán)中始終未發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象
B.該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與真空冶煉爐的原理相同
C.由于小磁針的磁性較弱,分析本現(xiàn)象時(shí)可以忽略小磁針的磁場(chǎng)
D.探測(cè)地雷的探雷器的工作原理與本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)關(guān)聯(lián)
【解答】解:小磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)銅圓盤(pán),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量發(fā)生改變,銅圓盤(pán)中產(chǎn)生渦流(旋渦似的感應(yīng)電流,以中心的豎直軸為圓心旋轉(zhuǎn)),
而渦流在磁場(chǎng)中受到安培力,小磁針受到安培力的反作用力隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),這種現(xiàn)象叫電磁驅(qū)動(dòng)。
AC.小磁針的磁場(chǎng)使銅圓盤(pán)中發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故AC錯(cuò)誤;
BD.真空冶煉爐是利用高頻電流使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生渦流加熱金屬,探雷器是利用高頻電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)遇到金屬時(shí)產(chǎn)生渦流而報(bào)警,與此原理相同,故BD正確。
故選:B。
(2021秋?天寧區(qū)校級(jí)期中)高速鐵路列車通常使用磁力剎車系統(tǒng)。磁力剎車工作原理可簡(jiǎn)述如下:將磁鐵的N極靠近一塊正在以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的圓形鋁盤(pán),使磁感線垂直鋁盤(pán)向內(nèi),鋁盤(pán)隨即減速,如圖所示。圖中磁鐵左方鋁盤(pán)的甲區(qū)域(虛線區(qū)域)朝磁鐵方向運(yùn)動(dòng),磁鐵右方鋁盤(pán)的乙區(qū)域(虛線區(qū)域)朝離開(kāi)磁鐵方向運(yùn)動(dòng)。下列有關(guān)鋁盤(pán)剎車的說(shuō)法正確的是( )
A.鋁盤(pán)甲區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤(pán)向里的磁場(chǎng)
B.鋁盤(pán)乙區(qū)域的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直鋁盤(pán)向外的磁場(chǎng)
C.磁鐵與甲、乙兩區(qū)域的感應(yīng)電流之間的作用力,都會(huì)使鋁盤(pán)減速
D.若將實(shí)心鋁盤(pán)換成布滿小空洞的鋁盤(pán),則磁鐵對(duì)空洞鋁盤(pán)的作用力變大
【解答】解:A、由題意可知,因圓形鋁盤(pán)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),那么穿過(guò)鋁盤(pán)甲區(qū)域的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)與原來(lái)磁場(chǎng)方向相反,即垂直鋁盤(pán)向外的磁場(chǎng),故A錯(cuò)誤;
B、同理,因圓形鋁盤(pán)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),那么穿過(guò)鋁盤(pán)乙區(qū)域的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)與原來(lái)磁場(chǎng)方向相同,即垂直鋁盤(pán)向里的磁場(chǎng),故B錯(cuò)誤;
C、依據(jù)楞次定律的”近斥遠(yuǎn)吸“,則有甲區(qū)域要靠近磁鐵,則相互排斥,而乙區(qū)域要遠(yuǎn)離磁鐵,則相互吸引,因此磁鐵與感應(yīng)電流之間的作用力,會(huì)使鋁盤(pán)減速,故C正確;
D、若將實(shí)心鋁盤(pán)換成布滿小空洞的鋁盤(pán),這樣會(huì)導(dǎo)致渦流減弱,則磁鐵對(duì)空洞鋁盤(pán)所產(chǎn)生的減速效果明顯低于實(shí)心鋁盤(pán)的,故D錯(cuò)誤;
故選:C。
模塊二 鞏固提高
(2023春?城西區(qū)校級(jí)月考)下列實(shí)例中屬于利用渦流的是( )
A.利用微波爐加熱食物
B.變壓器的鐵芯用薄硅鋼片疊合而成
C.利用真空冶煉爐冶煉合金鋼
D.電動(dòng)機(jī)的線圈繞在鐵芯上
【解答】解:A.微波爐加熱食物是利用電流產(chǎn)生的電磁波通過(guò)水分子吸收能量來(lái)給物體加熱,故A錯(cuò)誤;
B.變壓器的鐵芯用薄硅鋼片疊合增加了鐵芯電阻,進(jìn)而減小渦流,減少損耗能量,故B錯(cuò)誤;
C.真空冶煉爐冶煉合金鋼是在線圈中通入高頻交流電,在合金鋼中產(chǎn)生渦流,故C正確;
D.電動(dòng)機(jī)的線圈繞在鐵芯上,所用的鐵芯不會(huì)用整塊的金屬,是為了減小渦流,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
(2023春?楊浦區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,條形磁鐵固定在光滑水平桌面上?,F(xiàn)有三個(gè)大小相同的立方體a、b、c,其中a為鐵塊,b為鉛塊,c為木塊,它們分別從P點(diǎn)以相同的初速度正對(duì)著磁鐵的S極滑去,設(shè)它們與S極相碰時(shí)的速度分別為va、vb和vc,則有( )
A.va>vb>vcB.va<vb<vcC.va>vc>vbD.va=vb=vc
【解答】解:鐵塊a被磁化后受到引力而加速;
鉛塊b中產(chǎn)生渦流,根據(jù)楞次定律,阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),故會(huì)減速;
木塊c受重力、支持力、不受磁場(chǎng)力,二力平衡,做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以va>vc>vb,故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:C。
(多選)(2023?沈河區(qū)校級(jí)模擬)電子感應(yīng)加速器基本原理如圖所示,圖甲的上、下兩個(gè)電磁鐵線圈中電流的大小、方向可以變化,產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使真空室中的電子加速。如圖乙所示,從上向下看電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.磁場(chǎng)變化才能產(chǎn)生感生電場(chǎng)
B.變化的磁場(chǎng)在真空室中激發(fā)出的電場(chǎng)與靜電場(chǎng)完全相同
C.當(dāng)圖乙中感生電場(chǎng)沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí),電子沿逆時(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng)
D.圖甲線圈中的電流增大的過(guò)程中,圖乙中形成順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)
【解答】解:A.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知磁場(chǎng)變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng),故A正確;
B.變化的磁場(chǎng)在真空室中激發(fā)出的電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng),電場(chǎng)線為封閉曲線,而靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是不閉合曲線,故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)圖乙中感生電場(chǎng)沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí),電子受的電場(chǎng)力方向與感生電場(chǎng)的方向相反,所以電子沿順時(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;
D.圖甲線圈中的電流增大的過(guò)程中,則豎直向上的磁場(chǎng)增強(qiáng),由楞次定律可知圖乙中形成順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng),故D正確。
故選:AD。
(2022?南京模擬)如圖所示,一根兩端開(kāi)口的銅管豎直放置,一磁性較強(qiáng)的柱形磁體從上端放入管中,過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間才從銅管下端落出,比自由落體慢了許多,則( )
A.磁體下落變慢,主要是由于磁體受到了空氣的阻力
B.磁體下落變慢,主要是由于磁體受到金屬銅的吸引
C.磁體下落變慢,主要是變化的磁場(chǎng)在銅管內(nèi)激發(fā)出了渦流
D.銅管內(nèi)感應(yīng)電流方向保持不變
【解答】解:ABC.磁體下落變慢,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是磁體下落,變化的磁場(chǎng)在銅管內(nèi)激發(fā)出了渦流,渦流反過(guò)來(lái)又對(duì)強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生了很大的阻力,銅管對(duì)磁體的作用力方向始終向上,故AB錯(cuò)誤,C正確;
D.根據(jù)楞次定律知銅管對(duì)磁體先有向上的斥力,再有向上的吸引力,電流方向發(fā)生改變,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
(2022春?定遠(yuǎn)縣校級(jí)月考)如圖是汽車上使用的電磁制動(dòng)裝置示意圖。與傳統(tǒng)的制動(dòng)方式相比,電磁制動(dòng)是一種非接觸的制動(dòng)方式,避免了因摩擦產(chǎn)生的磨損。電磁制動(dòng)的原理是當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,使導(dǎo)體受到阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力。下列說(shuō)法正確的是( )
A.制動(dòng)過(guò)程中,導(dǎo)體不會(huì)產(chǎn)生熱量
B.制動(dòng)力的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)
C.線圈一定是通交流電
D.如果改變線圈中的電流方向,可以使導(dǎo)體獲得促進(jìn)它運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體(轉(zhuǎn)盤(pán))
【解答】解:A、電磁制動(dòng)的原理是當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,電流流過(guò)電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,故A錯(cuò)誤;
B、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度越大磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng),制動(dòng)器對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)的制動(dòng)力越大,故制動(dòng)力的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān),故B正確;
C、電磁制動(dòng)的原理是當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生渦流,故通電線圈可以通直流電,產(chǎn)生方向不變的磁場(chǎng)也是可以的,故C錯(cuò)誤;
D、如果改變線圈中的電流方向,鐵芯產(chǎn)生的磁感線的方向變?yōu)榉聪?,此時(shí)產(chǎn)生的渦流方向也相反,根據(jù)安培力的公式,電流和所處的磁場(chǎng)方向同時(shí)反向,安培力方向不變,故還是使導(dǎo)體受到阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
(2022春?阿拉善左旗校級(jí)期末)如圖所示為新一代炊具﹣﹣電磁爐,無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在.電磁爐是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物.下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是( )
A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的
B.恒定磁場(chǎng)越強(qiáng),電磁爐的加熱效果越好
C.鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的
D.降低磁場(chǎng)變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果
【解答】解:A、鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的。故A錯(cuò)誤,C正確。
B、提高磁場(chǎng)變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果。故BD錯(cuò)誤。
故選:C。
(2022?汨羅市校級(jí)模擬)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)加速電子的設(shè)備,其加速區(qū)域簡(jiǎn)化模型如圖所示,一個(gè)光滑的環(huán)形真空室放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0(按一定規(guī)律變化)、垂直紙面向外的磁場(chǎng)中,以O(shè)為圓心,半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=kt(其中k為大于零的常數(shù)),方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)。在t=0時(shí)真空室內(nèi)有一電子從A點(diǎn)由靜止釋放,電子做半徑為R(不變)的圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不變),R與r近似相等。下列說(shuō)法正確的是( )
A.電子在真空室內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)
B.電子沿切線方向的加速度不斷增大
C.電子在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)一周,動(dòng)能增加ekπr
D.B0和B1應(yīng)時(shí)刻相等
【解答】解:A、磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外隨時(shí)間均勻增大,由楞次定律可知,渦旋電場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針,電子帶負(fù)電,電子所受的電場(chǎng)力與渦旋電場(chǎng)的方向相反,則電子所受感生電場(chǎng)力的方向沿逆時(shí)針?lè)较?,電子在軌道?nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),故A正確;
B、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感生電動(dòng)勢(shì)大小為E電動(dòng)勢(shì)SkπR2
感生電場(chǎng)強(qiáng)度大小EkR,電子切向加速度大小為a切,則電子沿切線方向的加速度大小不變,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)動(dòng)能定理可得電子在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)一周,動(dòng)能增加ΔEk=eE?2πR=e?kR?2πR=ekπR2=ekπr2,故C錯(cuò)誤;
D、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=kt,則知B0和B1不相等,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
(多選)(2022春?賀州月考)下列哪些措施是為了防止渦流的危害( )
A.電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋
B.磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上
C.變壓器的鐵芯不做成整塊,而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成
D.變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層
【解答】解:A、電磁爐是采用電磁感應(yīng)原理,在金屬鍋上產(chǎn)生渦流,使鍋體發(fā)熱從而加熱食物的,屬于渦流的應(yīng)用,故A不符合題意;
B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架,起到電磁阻尼作用,是為了利用電磁感應(yīng),故B不符合題意;
C、變壓器的鐵芯不做成整塊,而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成,是為了減小變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的渦流,屬于渦流的防止。故C符合題意;
D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層,是為了減小變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的渦流,屬于渦流的防止。故D符合題意。
故選:CD。
(2021春?乃東區(qū)校級(jí)期末)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理,其原理圖如圖所示。它是通過(guò)電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變電流。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法正確的是( )
A.電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部
B.電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品
C.電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱
D.電磁爐的鍋具一般用鐵鍋,是因?yàn)殇X鍋、銅鍋中不能形成渦流
【解答】解:AB.電磁爐面板可采用陶瓷材料,如果采用金屬材料,在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流發(fā)熱,會(huì)使線圈燒毀,故A正確,B錯(cuò)誤;
C.用陶瓷器皿作為鍋具不能形成渦流,不能對(duì)食品加熱,故C錯(cuò)誤;
D.鋁鍋、銅鍋在電磁爐上也能形成渦流,但由于鋁、銅導(dǎo)磁性弱,通過(guò)它們的磁場(chǎng)只是一小部分,因此在鋁鍋、銅鍋中形成的渦流遠(yuǎn)比鐵鍋中的小,不是不能形成渦流,故D錯(cuò)誤.
故選:A。
(2021秋?海淀區(qū)校級(jí)期末)電源是通過(guò)非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置,在不同的電源中,非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同,物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表明電源的這種特性。由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),也是通過(guò)非靜電力做功而實(shí)現(xiàn)的。在磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)叫做感生電場(chǎng),也稱渦旋電場(chǎng),渦旋電場(chǎng)中的電場(chǎng)力充當(dāng)了非靜電力。如圖所示,空間存在一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R。一半徑為r的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi),其圓心O與圓形磁場(chǎng)區(qū)域的中心重合。已知電子的電荷量為e。
(1)如果磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Bt=B0+kt。求圓形導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε的大??;
(2)上述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力來(lái)自于渦旋電場(chǎng)對(duì)電子的作用。求上述導(dǎo)線環(huán)中電子所受非靜電力F的大?。?br>(3)求圓形導(dǎo)線環(huán)所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度E場(chǎng)。
【解答】解:(1)Bt=B0+kt,k根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:?πr2k;
(2)依題意,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力來(lái)自于渦旋電場(chǎng)對(duì)電子的作用,非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能,故F2πr=?e,故Fkre;
(3)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度定義式E,故E場(chǎng)kr
答:(1)圓形導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε的大小πr2k;
(2)導(dǎo)線環(huán)中電子所受非靜電力F的大小kre;
(3)圓形導(dǎo)線環(huán)所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度kr
電磁阻尼
電磁驅(qū)動(dòng)
不同點(diǎn)
成因
由導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)形成的
由磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而形成的
效果
安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反,為阻力
安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同,為動(dòng)力
能量
轉(zhuǎn)化
克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,通過(guò)安培力做功,電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能
共同點(diǎn)
兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

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3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

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