河北地区高中物理第四章电磁感应4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动1学案无解答新人教选修.docx

4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用一、涡流问题设计1如图1所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？图12.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图2所示请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？图2要点提炼1定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于 ，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做 2决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大3应用： 、 、机场安检等4防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器可增大铁芯材料的 、用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯二、电磁阻尼和电磁驱动问题设计1电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象2电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO轴转动当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动图4根据以上现象，回答下列问题：(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？要点提炼1电磁阻尼(1)定义：当 时，感应电流会使导体受到 ，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为 (2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数2电磁驱动(1)定义：如果 转动，在导体中会产生 ，感应电流使导体受到安培力的作用， 使导体运动起来，这种作用常称为电磁驱动注意：电磁驱动中导体的运动速度要 磁场的运动速度(2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向 ， 做功， 导体运动，电能转化为机械能所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机3电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为 相对运动一、涡流的理解与应用例1 如图5所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )图5A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大针对训练 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以初速度v沿抛物线下滑假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 ( )图6Amgb B.mv2 Cmg(ba) Dmg(ba)mv2二、对电磁阻尼的理解例2 如图7所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图7三、对电磁驱动的理解例3 位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图8所示，在此过程中( )图8A磁铁做匀速直线运动 B磁铁做减速运动C小车向右做加速运动 D小车先加速后减速1(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是 ( )A把金属块放在匀强磁场中B让金属块在匀强磁场中做匀速运动C让金属块在匀强磁场中做变速运动D把金属块放在变化的磁场中2(涡流的应用)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警以下关于这个安检门的说法正确的是( )A这个安检门也能检查出毒品携带者B这个安检门只能检查出金属物品携带者C如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应3(电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，条形磁铁用细线悬挂在O点O点正下方固定一个水平放置的铝线圈让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是( )图9A磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B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4(电磁驱动的理解与应用)如图10所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是 ( )图10A图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动D用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥题组一涡流的理解与应用1下列仪器是利用涡流工作的有( )A电磁炉 B微波炉C金属探测器 D真空冶炼炉2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，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C涡流有热效应，但没有磁效应D在硅钢中不能产生涡流3.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被治炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种金属那么该炉的加热原理是( )图1A利用线圈中电流产生的焦耳热B利用线圈中电流产生的磁场C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电4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，这是为了( )A增大涡流，提高变压器的效率B减小涡流，提高变压器的效率C增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D增大铁芯中的电阻，以减小发热量5.如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的分别是( )图2A恒定直流、小铁锅 B恒定直流、玻璃杯C变化的电流、小铁锅 D变化的电流、玻璃杯6如图3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加热的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含铁质的锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害关于电磁炉，以下说法中正确的是( )图3A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，使含铁质的锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的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7人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流试分析这一现象中的能量转化情况，它对卫星的运动可能产生怎样的影响？题组二 对电磁阻尼的理解与应用8.如图4所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述中可能正确的是( )图4AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的9.如图5所示 ，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把金属球向上拉离平衡位置后释放，此后金属球的运动情况是(不计空气阻力)( )图5A做等幅振动 B做阻尼振动C振幅不断增大 D无法判定10如图6所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图6A2是磁铁，1中产生涡流B1是磁铁，2中产生涡流C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下来11磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，这样做的目的是( )A防止涡流而设计的 B利用涡流而设计的C起电磁阻尼的作用 D起电磁驱动的作用题组三 对电磁驱动的理解与应用12.如图7所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将 ( )图7A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C以相同的转速与磁铁反向转动D静止不