第十二章　電磁感應(yīng)章末教考銜接教師用

電磁阻尼的理解及拓展應(yīng)用【真題1】（2021·北京高考11題）某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）A.未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B.未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C.接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用解析：D未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中導(dǎo)線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；未接導(dǎo)線時，未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，故B錯誤；接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)楞次定律可知，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤，D正確?！菊骖}2】（多選）（2023·全國甲卷21題）一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離，如圖（a）所示。現(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t的變化如圖（b）所示。則（）A.小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B.下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C.下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D.與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大解析：AD對于小磁體，可以忽略其與較遠(yuǎn)線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只考慮與最近一匝線圈的電磁感應(yīng)，則由題圖（b）可知，小磁體依次通過每匝線圈時產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大值逐漸增大，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知，小磁體通過每匝線圈時的磁通量變化率越來越大，即小磁體在玻璃管內(nèi)下降的速度越來越快，A正確；下落過程中，小磁體在水平方向受的合力為零，故小磁體的N極、S極上下沒有顛倒，B錯誤；小磁體下落過程中受到的電磁阻力實質(zhì)就是安培力，根據(jù)安培力公式可知，下落過程中，小磁體受到的電磁阻力并不是始終保持不變的，C錯誤；由題圖（b）可知，與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，感應(yīng)電流的最大值更大，故磁通量變化率的最大值更大，D正確。1.人教版選擇性必修第二冊P38【做一做】欄目取一只微安表，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況。用導(dǎo)線把微安表的兩個接線柱連在一起（如圖），再次晃動表殼，表針相對表盤的擺動情況與剛才有什么不同？怎樣解釋這種差別？為什么靈敏電流表在運輸時總要用導(dǎo)體把兩個接線柱連在一起？2.粵教版選擇性必修第二冊P57第2題某同學(xué)在學(xué)習(xí)了渦流現(xiàn)象的知識后，制作了如圖所示的實驗裝置。將一個玩具小人連接彈簧懸掛起來，玩具的底部粘上一塊強磁鐵，并分別制作了鋁環(huán)、塑料環(huán)和帶缺口的鋁環(huán)。請利用上述實驗器材，通過比較的方式，分別設(shè)計一個能夠演示電磁驅(qū)動和演示電磁阻尼的實驗。銜接分析：1.人教版選擇性必修第二冊P38【做一做】欄目，通過比較微安表的兩個接線柱在不連接和連接兩種狀態(tài)下用手晃動微安表，觀察表針的擺動特點，并解釋其原因，從而理解電磁阻尼的原理及作用。2.粵教版選擇性必修第二冊P57第2題，利用玩具小人、彈簧、強磁鐵、鋁環(huán)、塑料環(huán)和帶缺口的鋁環(huán)，進(jìn)行對比實驗，理解電磁阻尼與電磁驅(qū)動的原理，并要求設(shè)計有關(guān)實驗。近幾年的高考也常以電磁阻尼的理解及應(yīng)用實例為情境，考查電磁阻尼的原理理解及有關(guān)遷移應(yīng)用進(jìn)行命題，成為高考的一個考查熱點，例如：（1）2021·北京高考11題，以安全搬運磁電式電流表為情境考查了電磁阻尼的應(yīng)用，此題與人教版選擇性必修第二冊P38【做一做】討論的問題幾乎相同，是一道典型的“源于課本而又高于課本”的高考命題。（2）2023·全國甲卷21題，從經(jīng)典的電磁阻尼現(xiàn)象演示實驗出發(fā)，從多個設(shè)問角度考查學(xué)生對楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律的深入理解和掌握情況。1.掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是（）解析：A感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化。施加磁場來快速衰減STM的微小振動，其原理是電磁阻尼，在振動時通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動，即促使其振動衰減。方案A中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，通過它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動時，通過它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動時，通過它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動、左右振動時，通過它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動時，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是A。2.（多選）電磁減震器是利用電磁感應(yīng)原理的一種新型智能化汽車獨立懸架系統(tǒng)。某同學(xué)也設(shè)計了一個電磁阻尼減震器，如圖所示為其簡化的原理圖。該減震器由絕緣滑動桿及固定在桿上的多個相互緊靠的相同矩形線圈組成，滑動桿及線圈的總質(zhì)量m＝1.0kg。每個矩形線圈abcd匝數(shù)n＝100匝，電阻值R＝1.0Ω，ab邊長L＝20cm，bc邊長d＝10cm，該減震器在光滑水平面上以初速度v0＝5.0m/s向右進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小B＝0.1T、方向豎直向下的勻強磁場中，磁場范圍足夠大，不考慮線圈個數(shù)變化對減震器總質(zhì)量的影響。則A.剛進(jìn)入磁場時減震器的加速度大小a＝0.2m/s2B.第二個線圈恰好完全進(jìn)入磁場時，減震器的速度大小為4.2m/sC.滑動桿上至少需安裝12個線圈才能使減震器完全停下來D.第1個線圈和最后1個線圈產(chǎn)生的熱量比k＝96解析：BD減震器受到的安培力為F安＝nBIL＝nB·nBLv0R·L＝n2B2L2v0R，剛進(jìn)入磁場減速瞬間減震器的加速度為a＝F安m＝n2B2L2v0mR＝20m/s2，選項A錯誤；設(shè)向