
(1)电磁驱动中的安培力是动力,即安培力阻碍导体与磁场间的相对运动;
(2)电磁驱动中,电能转化为机械能。
【典例7】如图甲所示是一个“简易电动机”,一节5号干电池的正极向上,一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极,将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框,线框上端的弯折位置与正极良好接触,下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触,放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示,关于该“简易电动机”,下列说法正确的是( )
A.线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系
B.从上往下看,该“简易电动机”顺时针旋转
C.其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动
D.电池消耗的电能全部转化为线框的动能
【答案】B
【详解】A.线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系。故A错误;
B.线框的上下两条边受到安培力的作用而发生转动的,根据左手定则可以判断从上往下看,线框将做顺时针转动。故B正确;
C.电动机的工作原理是通电导线在磁场中受安培力的作用。故C错误;
D.电池消耗的电能一部分用于线框发热产生的内能,一部分提供线框的动能。故D错误。
故选B。
【变式7-1】物理学中有很多关于圆盘的实验,第一个是法拉第圆盘,圆盘全部处于磁场区域,可绕中心轴转动,通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘,将一铜圆盘水平放置,圆盘可绕中心轴自由转动,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,以下说法正确的是( )
A.法拉第圆盘在转动过程中,圆盘中磁通量不变,无感应电动势,无感应电流
B.阿拉果圆盘实验中,转动圆盘,小磁针会同向转动,反之,转动小磁针,圆盘则不动
C.阿拉果圆盘实验中,转动圆盘,小磁针会同向转动,但会滞后于圆盘
D.法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
【答案】C
【详解】A.法拉第圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,在圆心和边缘之间产生了感应电动势,故A错误;
BC.阿拉果圆盘实验中,转动圆盘或小磁针,都产生感应电流,因安培力的作用,另一个物体也会跟着转动,则转动圆盘,小磁针会同向转动,但会滞后于圆盘,故B错误,C正确;
D.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,显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程,并不是电磁驱动,故D错误。
故选C。
【变式7-2】(多选)飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置,先后放置两个分别由铜和铝制成的闭合金属环。已知两环横截面积相等,形状、大小相同,且电阻率,合上开关S瞬间( )
A.铜环受到的安培力等于铝环受到的安培力 B.若将铜环放置在线圈右方,环将向右运动
C.从左侧看,环中感应电流的方向沿顺时针方向 D.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射
【答案】BC
【详解】A.铜环和铝环中产生的感应电动势相同,由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力要大于铝环,故A错误;
B.若环放在线圈右方,根据楞次定律判断线圈中产生从右边看逆时针方向的电流,则原线圈对环有向右的安培力,即环将向右运动,故B正确;
C.线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,感应电流由左侧看为顺时针,故C正确;
D.由增反减同可知,电池正负极调换后,放在左边的金属环仍受力向左,故仍将向左弹出,故D错误。
故选BC。
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