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

第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動見學(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知道渦流對我們的生活有不利和有利兩個方面的影響，以及如何利用和防止。3知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。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)車的電磁制動等了解電磁阻尼的應(yīng)用。3通過了解感應(yīng)電動機(jī)、汽車上的電磁式速度表的原理，了解電磁驅(qū)動的應(yīng)用。課/前/預(yù)/習(xí)輕/松/搞/定 要點(diǎn)辨析1渦流跟平時常見的感應(yīng)電流一樣，都是因為穿過導(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)動的實(shí)例可以說明，感應(yīng)電流只能提供動力不能提供阻力() 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，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，指針擺動時，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，一段時間后，一個容器中水溫升高，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，所產(chǎn)生的磁場不變，不會產(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升溫。答案c3將一個閉合金屬環(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)的擺動不會停下來，一直做等幅擺動b金屬環(huán)的擺動幅度越來越小，小到某一數(shù)值后做等幅擺動c金屬環(huán)的擺動最終會停下來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)域時磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙金屬環(huán)運(yùn)動，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，產(chǎn)生感應(yīng)電動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，且一般不會與金屬物品構(gòu)成回路，選項a、b錯誤；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c正確；該渦流產(chǎn)生的磁場又會在線圈中產(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3.(多選)位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個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b磁鐵做減速運(yùn)動c小車向右做加速運(yùn)動d小車先加速后減速解析本題為電磁驅(qū)動，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)動情況。磁鐵水平穿入螺線管時，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。同理，磁鐵穿出時，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，故整個過程中，磁鐵做減速運(yùn)動，選項b是正確的。而對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，這個安培力使小車向右運(yùn)動，且一直做加速運(yùn)動，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)指針擺動時，1隨之轉(zhuǎn)動，2是磁鐵，那么在1中產(chǎn)生渦流，2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動。不管1向哪個方向轉(zhuǎn)動，2對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，使一個銅盤繞其豎直的軸oo轉(zhuǎn)動，且假設(shè)摩擦等阻力不計，轉(zhuǎn)動是勻速的?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則()a銅盤轉(zhuǎn)動將變慢b銅盤轉(zhuǎn)動將變快c銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動d銅盤轉(zhuǎn)動速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來決定解析當(dāng)一個蹄形磁鐵移近銅盤時，銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，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運(yùn)動，所以銅盤轉(zhuǎn)動將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析，因為銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，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)動會逐漸變慢。選項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，會產(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，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，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；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。從上向下看，當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時()a線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同b線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小c線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生變化的電流d線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電流的方向始終是abcda解析磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于磁鐵不動而線圈順時針旋轉(zhuǎn)切割磁感線，線圈中產(chǎn)生變化的電流，故c對，d錯；由楞次定律的推廣含義可知，線圈將與磁極同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度。如果兩者的角速度相同，磁感線與線圈會處于相對靜止，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，中途穿過一個固定的空心線圈。開關(guān)s斷開，條形磁鐵至落地用時t1，落地時速度為v1；s閉合，條形磁鐵至落地用時t2，落地時速度為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，線圈中無感應(yīng)電流，對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，線圈中有感應(yīng)電流，對條形磁鐵有阻礙作用，故ag，所以t1v2，選項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b在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒c在p中的下落時間比在q中的長d落至底部時在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，機(jī)械能守恒；小磁塊在內(nèi)壁光滑的銅管p中，則會產(chǎn)生電磁阻尼阻礙小磁塊的運(yùn)動，相比q中自由落體運(yùn)動時間要長，c項正確，a項錯誤；由于電磁阻尼產(chǎn)生焦耳熱，機(jī)械能不守恒，b項錯誤；由于機(jī)械能有損失，落至底部時在p中的速度比在q中的小，d項錯誤。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)動時，線圈仍靜止不動，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，線圈要阻礙其靠近，線圈有向右移動的趨勢，受到木板的摩擦力方向向左，當(dāng)蹄形磁鐵遠(yuǎn)離線圈時，線圈要阻礙其遠(yuǎn)離，線圈仍有向右移動的趨勢，受到木板的摩擦力方向仍是向左的，選項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，可縮短加熱時間，選項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c錯誤；取走線圈中的鐵芯，會減小周圍的磁場的變化率，金屬杯產(chǎn)生的電流會減小，從而增加加熱的時間，選項d錯誤。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，