高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 第7講 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課件 新人教版選修32

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1、第四章電磁感應(yīng)第7講渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動知識內(nèi)容渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動考試要求必考加試b課時要求1.了解渦流的產(chǎn)生原因，知道渦流的本質(zhì)是感應(yīng)電流.2.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象.3.了解渦流的應(yīng)用和減小渦流危害的方法.內(nèi)容索引知識探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測知識探究1一、渦流一、渦流導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，線圈中的電流隨時間變化時，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？ 答案圖1有.變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生感生電場，使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.知識梳理知識梳理1.渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈

2、附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生，電流在導(dǎo)體中組成閉合回路，很像，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.2.渦流大小的決定因素：磁場變化越(越)，導(dǎo)體的橫截面積S越，導(dǎo)體材料的電阻率越，形成的渦流就越大.3.應(yīng)用：、安檢門等.4.防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.感應(yīng)電流水中的旋渦快真空冶煉爐相互絕緣的硅鋼片大大小探雷器即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)渦流也是一種感應(yīng)電流.()(2)導(dǎo)體中有渦流時，導(dǎo)體沒有和其它元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會發(fā)熱.()(3)利用渦流制成的探測器也可探測毒品.()(4)渦流是一種有害的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(

3、)當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，機械能損失較快，因而會很快停下來.二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究1.彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖2所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.圖2 答案 變化2.一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖3所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞軸轉(zhuǎn)動.當(dāng)蹄形磁鐵順時針

4、轉(zhuǎn)動時線圈也順時針轉(zhuǎn)動；磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時線圈也逆時針轉(zhuǎn)動.(1)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量是否變化？圖3 答案線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來.線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速. 答案(2)線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么力？線圈的轉(zhuǎn)動速度與磁鐵的轉(zhuǎn)動速度什么關(guān)系？(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.(2)電磁驅(qū)動：若磁場相對導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(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)體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動.(3)電磁阻尼中克服做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)

5、能；電磁驅(qū)動中通過做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能而對外做功.磁場中知識梳理知識梳理安培力安培力阻礙即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)電磁阻尼和電磁驅(qū)動均遵循楞次定律.()(2)電磁阻尼發(fā)生的過程，存在機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化.()(3)電磁驅(qū)動現(xiàn)象中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電磁阻尼中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生.()(4)電磁驅(qū)動可以被利用，而電磁阻尼不能被利用.()2題型探究一、渦流的理解、利用和防止1.產(chǎn)生渦流的兩種情況產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中.(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強磁場中運動.2.產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化

6、為內(nèi)能.(2)金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.例例1(2015衢州統(tǒng)考)(多選)高頻焊接原理示意圖如圖4所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫融化焊接，要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大，可采用A.增大交變電流的電壓B.增大交變電流的頻率C.增大焊接縫的接觸電阻D.減小焊接縫的接觸電阻圖4 答案解析當(dāng)增大交變電流的電壓時，線圈中交變電流增大，那么磁通量變化率增大，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流也增大，那么焊接時產(chǎn)生的熱量也增大，A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產(chǎn)

7、生的感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，焊縫處的溫度升高的越快，B正確；增大電阻，在相同電流下，焊縫處熱功率大，溫度升的越高，故C正確，D錯誤.A.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度小于hB.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hC.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hD.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度小于h例例2(多選)如圖5所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則圖5 答案解析若磁場為勻強磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即無機械能向電能轉(zhuǎn)化，機械能守恒，故A錯，B正確；若磁場為非勻強磁場，環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能，機械能減少，故D正確.二、電

8、磁阻尼電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何在磁場中運動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.例例3在水平放置的光滑絕緣導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個條形磁鐵，如圖6所示.現(xiàn)有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們分別從導(dǎo)軌上的A點以某一初速度向磁鐵滑去.各滑塊在向磁鐵運動的過程中 答案解析圖6A.都做勻速運動B.甲、乙做加速運動C.甲、乙做減速運動D.乙、丙做勻速運動甲、乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運動，丙則不會產(chǎn)生渦流，只能勻速運動.例例4如圖7所示，在一蹄形磁鐵下面放一個銅盤，銅盤和磁鐵均可以自由繞OO軸轉(zhuǎn)動，兩磁極靠近銅盤，但不接觸，當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動時，

9、銅盤將 答案解析圖6A.以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動B.以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動C.以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵反向轉(zhuǎn)動D.靜止不動三、電磁驅(qū)動因磁鐵的轉(zhuǎn)動，引起銅盤中磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而受安培力作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動，由楞次定律可知安培力的作用是阻礙相對運動，所以銅盤與磁鐵同向轉(zhuǎn)動，又由產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件可知，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件必須是磁通量發(fā)生變化，故要求銅盤轉(zhuǎn)動方向與磁鐵相同而轉(zhuǎn)速較小，不能與磁鐵同速轉(zhuǎn)動，所以正確選項是B.達(dá)標(biāo)檢測31.下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是A.把金屬塊放在勻強磁場中B.讓金屬塊在勻強磁場中做勻速運動C.讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動D.把金屬塊放在變化的磁場中

10、答案解析渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化.而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，所以D正確.12342.(2015紹興高二檢測)電磁爐熱效率高達(dá)90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強勁，安全可靠，如圖8所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是 答案解析A.當(dāng)恒定電流通過線圈時，會產(chǎn)生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐加熱效果越好B.電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻

11、璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差D.在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用1234圖81234電磁爐采用的是渦流感應(yīng)加熱原理，其內(nèi)部通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)把含鐵質(zhì)鍋具底部放置在爐面時，鍋具切割交變磁感線從而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流，用來加熱和烹飪食物，從而達(dá)到煮食的目的，A錯誤，B正確；電磁爐工作時需要在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導(dǎo)體，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯誤；線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用，故D錯誤.A.A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B.A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C.A

12、管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D.A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的3.(多選)如圖9所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑、但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度.兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端距管口等高處無初速度釋放，穿過A管比穿過B管的小球先落到地面.下面對于兩管的描述中可能正確的是 答案1234圖9A.探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場B.只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C.探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦流D.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流4.(多選)如圖10所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是 答案圖101234