物理選修3-2人教新課標(biāo)4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 學(xué)案

1、4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 學(xué)案（人教版選修3-2）1當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在附近導(dǎo)體中產(chǎn)生像水中旋渦樣的感應(yīng)電流，把這種感應(yīng)電流叫渦流利用渦流的熱效應(yīng)可進(jìn)行真空冶煉，利用它的磁效應(yīng)可進(jìn)行金屬探測(cè)2當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，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)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼；當(dāng)磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)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而運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng) 3下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是()A把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D把金屬塊放在變化的

2、磁場(chǎng)中答案D解析渦流就是整個(gè)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(guò)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(cuò)誤；把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，所以D項(xiàng)正確4磁電式儀表的線圈通常用鋁框當(dāng)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)的作用答案BC解析線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后較快停下來(lái)所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用圖1

3、5如圖1所示，光滑水平絕緣面上有兩個(gè)金屬環(huán)靜止在平面上，環(huán)1豎直，環(huán)2水平放置，均處于中間分割線上，在平面中間分割線正上方有一條形磁鐵，當(dāng)磁鐵沿中間分割線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A兩環(huán)都向右運(yùn)動(dòng) B兩環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)C環(huán)1靜止，環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)D兩環(huán)都靜止答案C解析條形磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)1中磁通量保持為零不變，無(wú)感應(yīng)電流，仍靜止環(huán)2中磁通量變化根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的變化，感應(yīng)電流的效果使環(huán)2向右運(yùn)動(dòng)【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一渦流及其應(yīng)用1如圖2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()圖2A

4、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、玻璃杯答案C 解析通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(chǎng)發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)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(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫點(diǎn)評(píng)渦流是在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，而且穿過(guò)回路的磁通量必須是變化的，此題能說(shuō)明電磁爐的原理2機(jī)場(chǎng)的安檢門(mén)可以利用渦流探測(cè)人身上攜帶的金屬物品，安檢門(mén)中接有線圈，線圈中通以交變電流，關(guān)于其工作原理，以下說(shuō)法正確的是()A人身上攜帶的金屬物品會(huì)被地磁場(chǎng)磁化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B人體在線圈交

5、變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)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(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流答案CD解析一般金屬物品不一定能被磁化，且地磁場(chǎng)很弱，即使金屬被磁化磁性也很弱，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，故A、B錯(cuò)誤；安檢門(mén)利用渦流探測(cè)金屬物品的工作原理是：線圈中交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使金屬物品中產(chǎn)生渦流，故C正確；該渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(cè)，故D項(xiàng)正確 點(diǎn)評(píng)金屬探測(cè)利用了渦流的磁效應(yīng)知識(shí)點(diǎn)二電磁阻尼3有一個(gè)銅盤(pán)，輕輕撥動(dòng)它，能長(zhǎng)時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)

6、動(dòng)如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤(pán)邊緣，但并不與銅盤(pán)接觸，如圖3所示，銅盤(pán)就能在較短時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，分析這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因圖3答案見(jiàn)解析 解析銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)如果加上磁場(chǎng)，則在銅盤(pán)中產(chǎn)生渦流，磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流的作用力阻礙它的轉(zhuǎn)動(dòng)，故在較短的時(shí)間內(nèi)銅盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 點(diǎn)評(píng)當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流受到安培力的作用阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，即安培力為電磁阻尼的阻力4. 如圖4所示，是稱為阻尼擺的示意圖，在輕質(zhì)桿上固定一金屬薄片，輕質(zhì)桿可繞上端O點(diǎn)為軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，一有界磁場(chǎng)垂直于金屬薄片所在的平面使擺從圖中實(shí)線位置釋放，擺很快就會(huì)停止擺動(dòng)；若將擺改成梳齒狀，還是從同一位置釋放，擺會(huì)擺動(dòng)較長(zhǎng)的時(shí)間試定性分析

7、其原因圖4答案見(jiàn)解析解析第一種情況下，阻尼擺進(jìn)入有界磁場(chǎng)后，在金屬薄片中會(huì)形成渦流，渦流使金屬薄片受安培力的作用，阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)很快停下來(lái)；第二種情況下，將金屬擺改成梳齒狀，阻斷了渦流形成的回路，從而減弱了渦流，受到安培力的阻礙會(huì)比先前小得多，所以會(huì)擺動(dòng)較長(zhǎng)的時(shí)間點(diǎn)評(píng)防止電磁阻尼的途徑為阻止或減弱渦流的產(chǎn)生知識(shí)點(diǎn)三電磁驅(qū)動(dòng)5如圖5所示，讓一金屬圓盤(pán)接近磁鐵的兩極，但不接觸，使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為“電磁驅(qū)動(dòng)”，請(qǐng)你說(shuō)明電磁驅(qū)動(dòng)的原理圖5答案見(jiàn)解析解析當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)上不同位置的磁通量發(fā)生變化，因而圓盤(pán)中會(huì)有渦流形成，該渦流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化，使圓盤(pán)隨著磁鐵一

8、起轉(zhuǎn)動(dòng)，但圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵慢點(diǎn)評(píng)電磁驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力是渦流受到的安培力6位于光滑水平面的小車(chē)上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線以初速度v水平穿過(guò)，如圖6所示，在此過(guò)程中()圖6A磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)B磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C小車(chē)向右做加速運(yùn)動(dòng)D小車(chē)先加速后減速答案BC解析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)產(chǎn)生的相互作用力也阻礙磁鐵的運(yùn)動(dòng)，故整個(gè)過(guò)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(chē)上螺線管來(lái)說(shuō)，在此過(guò)程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個(gè)安培力使小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，且一直做加速運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)對(duì)點(diǎn)評(píng)發(fā)生電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用而使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)【方法技巧練】渦流能量問(wèn)題的處理技巧 7彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵將磁鐵托起到某一高度后放開(kāi)，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái)如圖7所示，如果在磁鐵下端放個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它，磁鐵就會(huì)很快地停下來(lái)，解釋這個(gè)現(xiàn)象，并說(shuō)明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況圖7答案見(jiàn)解析解析當(dāng)磁鐵穿過(guò)固定的