人教版選修32 第7節(jié)　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 學(xué)案.docx

第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)見學(xué)生用書p021學(xué)習(xí)目標(biāo)練法指導(dǎo)1.知道渦流是如何產(chǎn)生的。2知道渦流對(duì)我們的生活有不利和有利兩個(gè)方面的影響，以及如何利用和防止。3知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。1.通過列舉生活中的實(shí)例，了解渦流的特點(diǎn)、應(yīng)用和防止。2通過磁電式電表利用電磁阻尼使指針迅速停下來和電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)等了解電磁阻尼的應(yīng)用。3通過了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、汽車上的電磁式速度表的原理，了解電磁驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。課/前/預(yù)/習(xí)輕/松/搞/定 要點(diǎn)辨析1渦流跟平時(shí)常見的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的()2渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)()3在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流()4電磁爐是在金屬鍋體中產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而達(dá)到加熱和烹飪食物的目的()5由電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例可以說明，感應(yīng)電流只能提供動(dòng)力不能提供阻力() 預(yù)習(xí)自檢1下列應(yīng)用哪些與渦流無關(guān)()a高頻感應(yīng)冶煉爐b汽車的電磁式速度表c家用電能表d閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生的電流解析高頻感應(yīng)冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，不同于渦流，d與渦流無關(guān)。答案d2如圖所示，在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是()a恒定直流、小鐵鍋b恒定直流、玻璃杯c變化的電流、小鐵鍋d變化的電流、玻璃杯解析通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高；渦流是由變化的磁場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫。答案c3將一個(gè)閉合金屬環(huán)用絕緣絲線懸于o點(diǎn)，如圖所示，虛線左邊有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，而右邊沒有磁場，將金屬環(huán)拉至圖示位置釋放后()a金屬環(huán)的擺動(dòng)不會(huì)停下來，一直做等幅擺動(dòng)b金屬環(huán)的擺動(dòng)幅度越來越小，小到某一數(shù)值后做等幅擺動(dòng)c金屬環(huán)的擺動(dòng)最終會(huì)停下來d金屬環(huán)最終停止在初始釋放位置解析當(dāng)金屬環(huán)進(jìn)入或離開磁場區(qū)域時(shí)磁通量發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙金屬環(huán)運(yùn)動(dòng)，即有機(jī)械能通過安培力做負(fù)功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以環(huán)最終靜止，故a、b、d錯(cuò)誤，c正確。答案c課/堂/效/果題/組/檢/測題組一 渦流1.(多選)機(jī)場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品。安檢門中接有線圈，線圈中通以交變電流，關(guān)于其工作原理，下列說法正確的是()a人身上攜帶的金屬物品會(huì)被地磁場磁化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流b人體在通有交變電流的線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流c線圈產(chǎn)生的交變磁場會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流d金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流解析地磁場很弱，即使金屬物品被磁化，磁性也很弱，作為導(dǎo)體的人體電阻很大，且一般不會(huì)與金屬物品構(gòu)成回路，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；安檢門利用渦流探測金屬物品的工作原理是線圈中的交變電流產(chǎn)生交變磁場，使金屬物品中產(chǎn)生渦流，選項(xiàng)c正確；該渦流產(chǎn)生的磁場又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而線圈中交變電流的變化可以被檢測，選項(xiàng)d正確。答案cd2(多選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊加而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是為了()a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增大鐵芯的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量d增大鐵芯的電阻，以減小發(fā)熱量解析磁場變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大，因而渦流也就越強(qiáng)。渦流能使導(dǎo)體發(fā)熱。變壓器的鐵芯是相互絕緣的薄片疊加而成的，從而減小回路的橫截面積來減小感應(yīng)電動(dòng)勢，還增加鐵芯的電阻，以降低渦流強(qiáng)度，從而減少能量損耗，提高變壓器的效率。答案bd題組二 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)3.(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖所示，在此過程中()a磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)b磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)c小車向右做加速運(yùn)動(dòng)d小車先加速后減速解析本題為電磁驅(qū)動(dòng)，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運(yùn)動(dòng)情況。磁鐵水平穿入螺線管時(shí)，管中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)。同理，磁鐵穿出時(shí)，由楞次定律的擴(kuò)展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過程中，磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)b是正確的。而對(duì)于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右的，這個(gè)安培力使小車向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，c正確。答案bc4(多選)如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是()a2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流b1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流c該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)d該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定解析這是渦流的典型應(yīng)用之一。當(dāng)指針擺動(dòng)時(shí)，1隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對(duì)1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)。不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，2對(duì)1的效果總起到阻尼作用，所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來。答案ad課/后/鞏/固快/速/提/能1如圖所示，使一個(gè)銅盤繞其豎直的軸oo轉(zhuǎn)動(dòng)，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的。現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤，則()a銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢b銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變快c銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)d銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來決定解析當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤時(shí)，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析，因?yàn)殂~盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢。選項(xiàng)a正確。答案a2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(qiáng)勁，安全可靠。如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()a當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場，恒定磁場越強(qiáng)，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解析電磁爐就是采用的渦流感應(yīng)加熱原理，其內(nèi)部電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場。當(dāng)把鐵質(zhì)鍋具底部放置在爐面時(shí)，鍋具底部金屬部分產(chǎn)生渦流，使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱量，用來加熱和烹飪食物，從而達(dá)到煮食的目的，故a錯(cuò)誤，b正確；電磁爐工作時(shí)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(cuò)誤；通電線圈產(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，d錯(cuò)誤。答案b3(多選)如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸oo轉(zhuǎn)動(dòng)。從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()a線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同b線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁鐵小c線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生變化的電流d線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的方向始終是abcda解析磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)而線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生變化的電流，故c對(duì)，d錯(cuò)；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈會(huì)處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案bc4如圖所示，條形磁鐵從高h(yuǎn)處自由下落，中途穿過一個(gè)固定的空心線圈。開關(guān)s斷開，條形磁鐵至落地用時(shí)t1，落地時(shí)速度為v1；s閉合，條形磁鐵至落地用時(shí)t2，落地時(shí)速度為v2，則它們的大小關(guān)系正確的是()at1t2，v1v2 bt1t2，v1v2ct1t2，v1v2 dt1v2解析開關(guān)s斷開時(shí)，線圈中無感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵無阻礙作用，條形磁鐵自由下落，故ag；當(dāng)開關(guān)s閉合時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵有阻礙作用，故ag，所以t1v2，選項(xiàng)d正確。答案d5如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管p和塑料管q豎直放置。小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()a在p和q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)b在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒c在p中的下落時(shí)間比在q中的長d落至底部時(shí)在p中的速度比在q中的大解析小磁塊在內(nèi)壁光滑的塑料管q中，從高處由靜止釋放做自由落體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒；小磁塊在內(nèi)壁光滑的銅管p中，則會(huì)產(chǎn)生電磁阻尼阻礙小磁塊的運(yùn)動(dòng)，相比q中自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間要長，c項(xiàng)正確，a項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電磁阻尼產(chǎn)生焦耳熱，機(jī)械能不守恒，b項(xiàng)錯(cuò)誤；由于機(jī)械能有損失，落至底部時(shí)在p中的速度比在q中的小，d項(xiàng)錯(cuò)誤。答案c6如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵，四個(gè)磁極之間的距離兩兩相等，當(dāng)兩塊蹄形磁鐵勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈仍靜止不動(dòng)，那么線圈受到木板的摩擦力方向是()a先向左，后向右 b先向左，后向右，再向左c一直向右 d一直向左解析當(dāng)兩蹄形磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈要阻礙其靠近，線圈有向右移動(dòng)的趨勢，受到木板的摩擦力方向向左，當(dāng)蹄形磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，線圈要阻礙其遠(yuǎn)離，線圈仍有向右移動(dòng)的趨勢，受到木板的摩擦力方向仍是向左的，選項(xiàng)d正確。答案d7.(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有()a增加線圈的匝數(shù)b提高交流電源的頻率c將金屬杯換為瓷杯d取走線圈中的鐵芯解析交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，金屬杯會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流而發(fā)熱，從而使杯內(nèi)水沸騰。增加線圈的匝數(shù)、提高交流電源的頻率都可以增大金屬杯產(chǎn)生的電流，可縮短加熱時(shí)間，選項(xiàng)a、b正確；將金屬杯換成瓷杯，變化磁場不能使它產(chǎn)生電流，也就不能給水加熱，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；取走線圈中的鐵芯，會(huì)減小周圍的磁場的變化率，金屬杯產(chǎn)生的電流會(huì)減小，從而增加加熱的時(shí)間，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案ab8.如圖所示，質(zhì)量為m100 g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h0.8 m，有一質(zhì)量為m200 g的小磁鐵(長度可忽略)，以10 m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6 m，