2019-2020年高中物理 第四章第七節(jié) 渦流電磁驅(qū)動(dòng)電磁阻尼教案 新人教版選修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第四章第七節(jié) 渦流電磁驅(qū)動(dòng)電磁阻尼教案 新人教版選修3-2學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解渦流是怎么產(chǎn)生的，了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。2、了解渦流現(xiàn)象的利用和危害。3、通過對(duì)渦流實(shí)例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：渦流的形成，電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼。難點(diǎn)：利用渦流及電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼解釋相關(guān)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)過程：一、渦流1、閱讀課本了解渦流是怎樣形成的？線圈中電流隨時(shí)間變化時(shí)，在線圈附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流。稱作渦流。 2、閱讀課本了解渦流在實(shí)際生產(chǎn)和生活中有何應(yīng)用？有何危害？應(yīng)用：真空冶煉金屬、高頻焊接、地雷探測器、安檢門、電磁爐。防止辦法：增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯實(shí)例：電動(dòng)機(jī)、變壓器等。二、電磁阻尼1、閱讀課本了解什么叫電磁阻尼？當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(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)體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電磁阻尼。2、閱讀課本“思考與討論”回答：磁電式儀表的指針為何偏轉(zhuǎn)？為什么用做線圈的骨架？外加電流使線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，指針偏轉(zhuǎn)；鋁框內(nèi)磁通量變化產(chǎn)生渦流，受安培力作用抑制指針的擺動(dòng)，使指針較快地穩(wěn)定在指示位置上。3、思考：運(yùn)輸靈敏電流表時(shí)為什么要用導(dǎo)體把兩個(gè)接線柱連在一起？與線圈構(gòu)成閉合回路，當(dāng)運(yùn)輸過程中指針擺動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生電磁阻尼抑制指針擺動(dòng)。三、電磁驅(qū)動(dòng)1、閱讀課本了解電磁驅(qū)動(dòng)是怎樣實(shí)現(xiàn)的？磁場相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受安培力作用而運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。2、右圖中，一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)磁極，鋁框會(huì)隨磁極一起轉(zhuǎn)動(dòng)。怎樣解釋鋁框的運(yùn)動(dòng)？當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋁框的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力阻礙磁通量的變化使鋁框隨蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。其他實(shí)例：發(fā)電機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等。3、思考：彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托到某一高度后放開，磁鐵能振動(dòng)較長一段時(shí)間才停下來。如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它（右圖所示），磁鐵就會(huì)很快停下來。解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情況。當(dāng)磁鐵上下振動(dòng)時(shí)，穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流阻礙磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彈簧及磁鐵的機(jī)械能損失較快，故磁鐵能很快停下來。鞏固提高：1、磁電式儀表的線圈通常用鋁框作骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是（）A、防止渦流而設(shè)計(jì)的 B、利用渦流而設(shè)計(jì)的C、起電磁阻尼的作用 D、起電磁驅(qū)動(dòng)的作用2、變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因?yàn)椋ǎ〢、增大渦流，提高變壓器的效率B、減小渦流，提高變壓器的效率C、增大鐵芯中的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量D、增大鐵芯中的電阻，以減小發(fā)熱量3、在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，右圖所示?，F(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去，各滑塊在未接觸磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況將是（）A、都做勻速運(yùn)動(dòng) B、甲、乙做加速運(yùn)動(dòng)C、甲、乙做減速運(yùn)動(dòng) D、乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng)4、一塊銅片置于右圖所示的磁場中，如果用力把這銅片從磁場拉出或把它進(jìn)一步推入，在這兩個(gè)過程中有關(guān)磁場對(duì)銅片的作用力，下列敘述正確的是（）A、拉出時(shí)受到阻力 B、推入時(shí)受到阻力C、推出時(shí)不受磁場力 D、推入時(shí)不受磁場力5、右圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B。不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（ ）A、此現(xiàn)象為電磁驅(qū)動(dòng) B、此現(xiàn)象為電磁阻尼C、A點(diǎn)低于B點(diǎn) D、銅環(huán)將做等幅擺動(dòng)6、右圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場中，則（ ）A、若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于hB、若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hC、若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hD、若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于h7、右圖所示，一光滑水平桌面的左半部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，當(dāng)一電阻不計(jì)的環(huán)形導(dǎo)線圈在此水平桌面上向右以某一速度開始滑行時(shí)（ ）A、若整個(gè)線圈在磁場內(nèi)，線圈一定做勻速運(yùn)動(dòng)B、線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做加速運(yùn)動(dòng)C、線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必做減速運(yùn)動(dòng)D、線圈從磁場內(nèi)滑到磁場外過程，必定放熱8、右圖所示，讓一金屬圓盤接近磁鐵的兩極，但不接觸。使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。請(qǐng)解釋其原因。當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，緊靠磁鐵的金屬圓盤因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，根據(jù)楞次定律，渦流與磁場相互作用，驅(qū)動(dòng)圓盤運(yùn)動(dòng)。9、右圖所示是利用高頻交流電焊接自行車車架的原理示意圖。當(dāng)線圖中通以高頻交流電時(shí)，待焊接的車架中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得焊縫處金屬熔化而焊接起來。(1)為什么在其他條件不變的情況下，交流電流的頻率越高，焊接越快?(2)為什么焊接過程中，待焊接的焊縫處已被熔化而車架的其他部分并不是很熱?（1）依據(jù)高頻焊接的原理可知，當(dāng)線圈中接入高頻電流時(shí)，待焊車架內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，出現(xiàn)渦電流，由電磁感應(yīng)的知識(shí)可判斷當(dāng)線圈中電流頻率越高時(shí)，車架中的磁通量改變?cè)娇?，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng)，在其他條件不變的情況下，渦電流的熱功率就越大。（2）在待焊處，顯然接觸電阻比其他部分大，而通過的渦電流又一樣，故焊接處的熱功率比其他位置大得多。10、右圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r=10 cm、電阻R=1、質(zhì)量m=1kg的金屬環(huán)，以速度v=10m/s向一有界磁場滑去，勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，B=0.5 T，從環(huán)剛進(jìn)入磁場算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場時(shí)，圓環(huán)釋放了32 J的熱量。求：（1）此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率；（2）此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度。參考答案1. BC2. BD 3. C4. AB 5. B 6. BD 7. A CD 8. 略 9.略10、解：（1）設(shè)此時(shí)環(huán)的速度為，由能量守恒可得：E=2BrI=E/RP=I2R得：P=0.36W（2）F安=2BIr