（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册第2章 3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动讲义.doc

1、3 3涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习目标学习目标：1.物理观念物理观念了解涡流的产生过程了解涡流的产生过程。2.物理观念物理观念了解涡流现象了解涡流现象 的利用和危害的利用和危害。3.物理观念物理观念了解电磁阻尼了解电磁阻尼、电磁驱动电磁驱动。4.科学态度和责任科学态度和责任 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。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。 一、涡流一、涡流 1定义：由于定义：由于电磁感应电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的在导体中产生的像水中旋涡样的感应感应电流电流。 2特点：若金属的电阻率小特点：若金属的电阻率小，涡

2、流往往涡流往往很强很强，产生的热量产生的热量很多很多。 3应用应用 (1)涡流热效应：如涡流热效应：如真空冶炼炉真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应：如涡流磁效应：如探雷器探雷器、安检门安检门。 4防止防止 电动机电动机、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，损坏电损坏电 器器。 (1)途径一：增大铁芯材料的途径一：增大铁芯材料的电阻率电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的途径二：用相互绝缘的硅钢片硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 二、电磁阻尼和电磁驱动二、电磁阻尼和电磁驱动 1电磁阻尼电磁阻尼 (1)概念：当导体

3、在磁场中运动时概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到感应电流会使导体受到安培力安培力，安培力安培力 的方向总是的方向总是阻碍阻碍导体运动的现象导体运动的现象。 (2)应用应用：磁电式仪表中利用磁电式仪表中利用电磁阻尼电磁阻尼使指针迅速停止到某位置使指针迅速停止到某位置，便于读数便于读数。 2电磁驱动电磁驱动 (1)概念：磁场相对导体转动时概念：磁场相对导体转动时，导体中产生导体中产生感应电流感应电流，感应电流使导体受感应电流使导体受 到安培力的作用到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象安培力使导体运动起来的现象。 (2)应用：交流感应电动机应用：交流感应电动机。 1思考判断思考判

4、断(正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“”“”) (1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律不遵从法拉第电磁感应定律。 ( () ) (2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。( () ) (3)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。( () ) (4)在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同。( () ) (5)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把

5、其他形式的能把其他形式的能 转化为电能转化为电能，最终转化为内能最终转化为内能。( () ) 2(多选多选)如图所示如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯， ，现接通交流电现接通交流电 源源，过了几分钟过了几分钟，杯内的水沸腾起来杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间若要缩短上述加热时间，下列措施可行下列措施可行 的有的有() A增加线圈的匝数增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯取走线圈中的铁芯 AB考查涡流现象考查涡流现象、影响感应电动势大小的因素及分析问题的能力影响感应电动势大小的

6、因素及分析问题的能力。增大增大 线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属 杯中产生感应电流的大小杯中产生感应电流的大小，增大加热功率增大加热功率，缩短加热时间缩短加热时间，A 正确正确；提高交流电提高交流电 的频率，最大磁通量不变，但电流交替变化加快也能提高磁通量的变化率，产的频率，最大磁通量不变，但电流交替变化加快也能提高磁通量的变化率，产 生更大的感应电流生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的达到缩短加热时间的目的，B 正确正确；瓷杯是绝缘体瓷杯是绝缘体，不能产不能产 生感应电流生感应电流，不

7、能加热不能加热，C 错误错误；取走铁芯取走铁芯，金属杯中的磁通量变小金属杯中的磁通量变小，磁通量的磁通量的 变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，D 错误。错误。 3 (多选多选)如图所示如图所示， 是电表中的指针和电磁阻器是电表中的指针和电磁阻器， ， 下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A2 是磁铁是磁铁，在在 1 中产生涡流中产生涡流 B1 是磁铁是磁铁，在在 2 中产生涡流中产生涡流 C该装置的作用是使指针能够转动该装置的作用是使指针能够转动 D该装置的作用是使指针能很快地稳定该装置的作用是使指针能很快地稳定 AD当电

8、表的指针摆动时当电表的指针摆动时，金属框金属框 1 在蹄形磁铁在蹄形磁铁 2 中同时转动中同时转动，则则 1 中产中产 生感应电流生感应电流即涡流，磁场对涡流产生安培力阻碍其指针的相对运动，使指即涡流，磁场对涡流产生安培力阻碍其指针的相对运动，使指 针很快稳定下来，故针很快稳定下来，故 A、D 正确。正确。 对涡流的理解及应用对涡流的理解及应用 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢？而不是采用一整块硅钢？ 提示：提示：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯 中

9、的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是为了中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是为了 防止涡流而采取的措施。防止涡流而采取的措施。 1涡流的特点涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流产生涡流)时时，由于整块金属的电阻很小由于整块金属的电阻很小， 涡流往往很强涡流往往很强，根据公式根据公式 PI2R 知知，热功率的大小与电流的平方成正比热功率的大小与电流的平方成正比，故金故金 属块的发热功率很大属块的发热功率很大。 2涡流中的能量转化涡流中的能量转化 涡流现象中涡流现象中，其他形式的能转化成电能其他形式的能

10、转化成电能，并最终在金属块中转化为内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如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果最终转化为内能；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则由于克服安培力做功，金属块的机金属块的机 械能转化为电能械能转化为电能，最终转化为内能最终转化为内能。 3注意注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象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同样遵循法拉第电磁感 应定律应定律。 (2)磁场变化越快磁场变化越快 B t 越大越大 ，导体

11、的横截面积导体的横截面积 S 越大越大，导体材料的电阻率越导体材料的电阻率越 小小，形成的涡流就越大形成的涡流就越大。 【例【例 1】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示如图所示，抛物线的方程抛物线的方程 为为 yx2， 其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中， 磁场的上边界是磁场的上边界是 ya 的直的直 线线(如图中的虚线所示如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上一个小金属块从抛物线上 yb(ba)处以速度处以速度 v 沿抛物沿抛物 线下滑线下滑，假设曲面足够长假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳

12、热总量则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量 是是() AmgbB1 2mv 2 Cmg(ba)Dmg(b a)1 2mv 2 D由初状态到末状态由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒能量守恒。 初状态机初状态机 械能械能 E1mgb1 2mv 2，末状态机械能 ，末状态机械能 E2mga，焦耳热，焦耳热 QE1E2mg(ba) 1 2mv 2。 。 上例中上例中，若将匀强磁场改为非匀强磁场若将匀强磁场改为非匀强磁场，其他条件不变其他条件不变，那么金属块在曲那么金属块在曲 面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是多少？面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是

13、多少？ 提示：提示：Q1 2mv 2 mgb 求解此题应把握以下两点：求解此题应把握以下两点： (1)金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能。金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能。 (2)金属块整体在磁场中运动时金属块整体在磁场中运动时，其机械能不再损失其机械能不再损失，在磁场中做往复运动在磁场中做往复运动。 跟进训练跟进训练 1如图所示为高频电磁炉的工作示意图如图所示为高频电磁炉的工作示意图， ，它是采用电磁感应原理产生涡流它是采用电磁感应原理产生涡流 加热的加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场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当变化的磁场通过含铁

14、质锅的底部时质锅的底部时，即会产生无数小涡流即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温使锅体本身自行高速升温，然后再加热然后再加热 锅内食物锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波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完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的 含铁质锅所吸收含铁质锅所吸收，不会泄漏不会泄漏，对人体健康无危害对人体健康无危害。关于电磁炉关于电磁炉，以下说法中正以下说法中正 确的是确的是() 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电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升

15、温使含铁质锅底迅速升温，进而对锅进而对锅 内食物加热的内食物加热的 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 B电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化 的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、 D 错误，错误

16、，B 正确；正确；C 项是微波炉的加热原理，项是微波炉的加热原理，C 错误。错误。 电磁阻尼与电磁驱动的理解电磁阻尼与电磁驱动的理解 用手晃动微安表的表壳用手晃动微安表的表壳，发现指针来回振动后发现指针来回振动后，会因超出刻度所标的偏转会因超出刻度所标的偏转 范围而卡住范围而卡住，而在车辆长途运输微安表时而在车辆长途运输微安表时，都要用导线把微安表两个接线柱连都要用导线把微安表两个接线柱连 在一起在一起，这又是为什么？这又是为什么？ 提示：提示：微安表是一种高灵敏度、高精度电流表，表内的指针因振动会产生微安表是一种高灵敏度、高精度电流表，表内的指针因振动会产生 摇摆摇摆，剧烈摇摆会使微安表造成

17、指针打偏剧烈摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度或失灵等降低灵敏度或失灵等。故在运输中故在运输中， 用导线短路两接线柱用导线短路两接线柱，使内部表头线圈闭合产生磁阻使内部表头线圈闭合产生磁阻，大大降低因外界的摇摆大大降低因外界的摇摆、 振动对表头的影响。振动对表头的影响。 电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动 不同不同 点点 成因成因由导体在磁场中运动形成由导体在磁场中运动形成由磁场运动形成由磁场运动形成 效果效果 安培力的方向与导体运动方向安培力的方向与导体运动方向 相反相反，为阻力为阻力 安培力的方向与导体运动方向安培力的方向与导体运动方向 相同相同，为动力为动力 能量能量 转化转化 导体克

18、服安培力做功导体克服安培力做功，其他形式其他形式 的能转化为电能的能转化为电能，最终转化为内最终转化为内 能能 磁场能转化为电能磁场能转化为电能，通过安培力通过安培力 做功做功，电能转化为导体的机械能电能转化为导体的机械能 相同点相同点 两者都是电磁感应现象两者都是电磁感应现象， 导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的 相对运动相对运动 【例【例 2】(多选多选)如图所示如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴 OO转动转动。 从上向下看从上向下看，当磁铁逆时针转动时当磁铁逆时针转动时，则则() A线圈将逆时针转动线圈将逆时针转动

19、，转速与磁铁相同转速与磁铁相同 B线圈将逆时针转动线圈将逆时针转动，转速比磁铁小转速比磁铁小 C线圈转动时将产生感应电流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线圈转动时感应电流的方向始终是 abcda BC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，故线，线圈中产生感应电流，故 C 正确；线圈相对磁铁转过正确；线圈相对磁铁转过 90 时，其感应电流时，其感应电流 方向不再是方向不再是 abcda，D 错误错误；由楞次定律的推广含义可知由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转

20、线圈将与磁极同向转 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 感线与线圈会处于相对静止状态感线与线圈会处于相对静止状态， 线圈不切割磁感线线圈不切割磁感线， 无感应电流产生无感应电流产生， A 错误错误， B 正确。正确。 【例【例 3】如图所示如图所示，条形磁铁用细线悬挂在条形磁铁用细线悬挂在 O 点点，O 点正下方固定一个水点正下方固定一个水 平放置的铝线圈平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A磁铁左右摆动一次磁铁左右摆动一次，线圈

21、内感应电流的方向改变线圈内感应电流的方向改变 2 次 次 B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 C磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从从 上面看上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上 摆动时摆

22、动时，根据楞次定律根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看从上面看)，磁场受感磁场受感 应电流对它的作用力仍为阻力应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中所以磁铁在左右摆动一次过程中， 电流方向改变电流方向改变 3 次，感应电流对它的作用力始终是阻力，次，感应电流对它的作用力始终是阻力，C 项正确。项正确。 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。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

23、作用效果均为阻碍相对运动，应注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，主动部分的速度意电磁驱动中，主动部分的速度 或角速度或角速度 大于被动部分的速度大于被动部分的速度 或角速度或角速度 。 跟进训练跟进训练 2.如图所示如图所示，上端开口上端开口、内壁光滑的铜管内壁光滑的铜管 P 和塑料管和塑料管 Q 竖直放置竖直放置。小磁块小磁块 先后在两管中从相同高度处由静止释放先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部并落至底部，则小磁块则小磁块() A在在 P 和和 Q 中都做自由落体运动中都做自由落体运动 B在两个下落过程中的机械能都守恒在两个下落过程中的

24、机械能都守恒 C在在 P 中的下落时间比在中的下落时间比在 Q 中的长中的长 D落至底部时在落至底部时在 P 中的速度比在中的速度比在 Q 中的大中的大 C小磁块下落过程中小磁块下落过程中，在铜管在铜管 P 中产生感应电流中产生感应电流，小磁块受到向上小磁块受到向上 的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管 Q 中只受到重力，在中只受到重力，在 Q 中做自由落中做自由落 体运动体运动，故选项故选项 A 错误错误；根据功能关系知根据功能关系知，在在 P 中下落时中下落时，小磁块机械能减少小磁块机械能减少， 在在 Q 中下落时，小磁块机械能守恒，故选项中下落时，

25、小磁块机械能守恒，故选项 B 错误；在错误；在 P 中加速度较小，在中加速度较小，在 P 中下落时间较长，选项中下落时间较长，选项 C 正确；由于在正确；由于在 P 中下落时要克服磁场力做功，机械能中下落时要克服磁场力做功，机械能 有损失，故落至底部时在有损失，故落至底部时在 P 中的速度比在中的速度比在 Q 中的小，选项中的小，选项 D 错误。错误。 1下列关于涡流的说法中正确的是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都是因为穿过导体的磁通量变化而产 生的生的 B涡流不是感应电流涡流不是感应电流，而是一

26、种有别于感应电流的特殊电流而是一种有别于感应电流的特殊电流 C涡流有热效应涡流有热效应，但没有磁效应但没有磁效应 D在硅钢片中不能产生涡流在硅钢片中不能产生涡流 A涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有 磁效应。硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项磁效应。硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项 A 正确。正确。 2如图所示如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上， ，环环 1 竖直竖直， 环环 2 水平放置水平放置，均处于中间分割线上均处于中间分割线上，在平面中

27、间分割线正上方有一条形磁铁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当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是下列说法正确的是() A两环都向右运动两环都向右运动 B两环都向左运动两环都向左运动 C环环 1 静止静止，环环 2 向右运动向右运动 D两环都静止两环都静止 C条形磁铁向右运动时，环条形磁铁向右运动时，环 1 中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍 静止；环静止；环 2 中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的 效果使环效果使环 2 向右运动。向右

28、运动。 3(多选多选)如图所示如图所示，在在 O 点正下方有一个具有理想边界的磁场点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在铜环在 A 点由静止释放点由静止释放， 向右摆至最高点向右摆至最高点 B， 不考虑空气阻力不考虑空气阻力， 则下列说法正确的是则下列说法正确的是() AA、B 两点在同一水平线上两点在同一水平线上 BA 点高于点高于 B 点点 CA 点低于点低于 B 点点 D铜环最终将做等幅摆动铜环最终将做等幅摆动 BD铜环在进入和穿出磁场的过程中铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化穿过环的磁通量发生变化，环中有环中有 感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以感应电流产生，将

29、损耗一定的机械能，所以 A 点高于点高于 B 点。铜环的摆角会越来点。铜环的摆角会越来 越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动。越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动。 4 如图所示如图所示， 在一蹄形磁铁下面放一个铜盘在一蹄形磁铁下面放一个铜盘， 铜盘和磁铁均可以自由绕铜盘和磁铁均可以自由绕 OO 轴转动轴转动，两磁极靠近铜盘两磁极靠近铜盘，但不接触但不接触。当磁铁绕轴转动时当磁铁绕轴转动时，铜盘将铜盘将() A以相同的转速与磁铁同向转动以相同的转速与磁铁同向转动 B以较小的转速与磁铁同向转动以较小的转速与磁铁同向转动 C以相同的转速与磁铁反向转动以相同的转速与磁铁反向转动 D静止不动静止不动 B因

30、磁铁的转动，引起铜盘中部分导体切割磁感线而产生感应电流，进因磁铁的转动，引起铜盘中部分导体切割磁感线而产生感应电流，进 而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动， 所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应 电流的条件必须是切割磁感线，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，故电流的条件必须是切割磁感线，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，故 B 正正 确。确。 5如图所示如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨

31、道相连光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连， ，水平轨道上水平轨道上 方有一足够长的金属杆方有一足够长的金属杆， 杆上挂有一光滑螺线管杆上挂有一光滑螺线管 A。 在弧形轨道上高为在弧形轨道上高为 h 的地方的地方， 无初速度释放一磁铁无初速度释放一磁铁 B(可视为质点可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺线管下滑至水平轨道时恰好沿螺线管 A 的中的中 心轴运动心轴运动，设设 A、B 的质量分别为的质量分别为 M、m，若最终若最终 A、B 速度分别为速度分别为 vA、vB。 (1)螺线管螺线管 A 将向哪个方向运动？将向哪个方向运动？ (2)求全过程中整个电路所消耗的电能求全过程中整个电

32、路所消耗的电能。 解析解析(1)磁铁磁铁 B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电 磁驱动作用，使得螺线管磁驱动作用，使得螺线管 A 向右运动。向右运动。(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化全过程中，磁铁减少的重力势能转化 为为 A、B 的动能和螺线管中的电能，故的动能和螺线管中的电能，故 mgh1 2Mv 2 2 A A 1 2mv 2 2 B B E 电电 即即 E电 电 mgh1 2Mv 2 2 A A 1 2mv 2 2 B B。 。 答案答案(1)向右运动向右运动(2)mgh1 2Mv 2 2 A A 1 2mv 2 2 B B