第7節(jié)　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

1、.第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)見(jiàn)學(xué)生用書P021學(xué)習(xí)目的練法指導(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(guò)列舉生活中的實(shí)例，理解渦流的特點(diǎn)、應(yīng)用和防止。2通過(guò)磁電式電表利用電磁阻尼使指針迅速停下來(lái)和電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)等理解電磁阻尼的應(yīng)用。3通過(guò)理解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、汽車上的電磁式速度表的原理，理解電磁驅(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(jiàn)的感應(yīng)電流一樣，都是因?yàn)榇┻^(guò)導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的2渦流有熱效應(yīng)，但沒(méi)有磁效應(yīng)×3在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流×4電磁爐是

2、在金屬鍋體中產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而到達(dá)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(shuō)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以下應(yīng)用哪些與渦流無(wú)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(chǎng)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(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，不同于渦流，D與渦流無(wú)關(guān)。答案D2如下圖，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，那

3、么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(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。答案C3將一個(gè)閉合金屬環(huán)用絕緣絲線懸于O點(diǎn)，如下圖，虛線左邊有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而右邊沒(méi)有磁場(chǎng)，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(lái)，一直做等幅擺動(dòng)B金屬環(huán)的擺動(dòng)幅度越來(lái)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(lái)D金屬環(huán)最

4、終停頓在初始釋放位置解析當(dāng)金屬環(huán)進(jìn)入或分開磁場(chǎng)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(guò)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(cè)題組一 渦流1.多項(xiàng)選擇機(jī)場(chǎng)的安檢門可以利用渦流探測(cè)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，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)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人體在通有交變電流的線圈產(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

5、變磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流解析地磁場(chǎng)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(cè)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(chǎng)，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(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)，選項(xiàng)D正確。答案CD2多項(xiàng)選擇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，進(jìn)步變壓器的效率B減小渦流，進(jìn)步變壓器的效率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(chǎng)變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，因此渦流也就越強(qiáng)。渦流能

6、使導(dǎo)體發(fā)熱。變壓器的鐵芯是互相絕緣的薄片疊加而成的，從而減小回路的橫截面積來(lái)減小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，還增加鐵芯的電阻，以降低渦流強(qiáng)度，從而減少能量損耗，進(jìn)步變壓器的效率。答案BD題組二 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)3.多項(xiàng)選擇位于光滑程度面的小車上放置一螺線管，一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線程度穿過(guò)，如下圖，在此過(guò)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此題為電磁驅(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。磁鐵程度穿入螺線管時(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)生的互相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

7、知產(chǎn)生的互相作用力阻礙磁鐵的運(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)于小車上的螺線管來(lái)說(shuō)，在此過(guò)程中，螺線管受到的安培力都是程度向右的，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多項(xiàng)選擇如下圖是電表中的指針和電磁阻尼器，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)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可以轉(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(lái)。答案AD課/

8、后/鞏/固·快/速/提/能1如下圖，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?，F(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤，那么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(lái)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(lái)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。此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(wú)明火，無(wú)煙無(wú)廢氣，電磁“火力強(qiáng)勁，平安

9、可靠。如下圖是描繪電磁爐工作原理的示意圖，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A當(dāng)恒定電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)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，那么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(chǎng)。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(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱量，用來(lái)加熱和烹飪食物，從而到達(dá)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，

10、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(chǎng)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多項(xiàng)選擇如下圖，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)速與磁鐵一樣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。假如兩者的角速度一樣，磁感線

11、與線圈會(huì)處于相對(duì)靜止，線圈不切割磁感線，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案BC4如下圖，條形磁鐵從高h(yuǎn)處自由下落，中途穿過(guò)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，那么它們的大小關(guān)系正確的選項(xiàng)是At1>t2，v1>v2 Bt1t2，v1v2Ct1<t2，v1<v2 Dt1<t2，v1>v2解析開關(guān)S斷開時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流，對(duì)條形磁鐵無(wú)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a<g，所以t1<t2，v1>v2，選項(xiàng)D正確

12、。答案D5如下圖，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一樣高度處由靜止釋放，并落至底部，那么小磁塊A在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B在兩個(gè)下落過(guò)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(zhǎng)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，那么會(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(zhǎng)，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如下圖，矩形線圈放置在程度薄木板上

13、，有兩塊一樣的蹄形磁鐵，四個(gè)磁極之間的間隔 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，線圈有向右挪動(dòng)的趨勢(shì)，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，線圈仍有向右挪動(dòng)的趨勢(shì)，受到木板的摩擦力方向仍是向左的，選項(xiàng)D正確。答案D7.多項(xiàng)選擇如下圖，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(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。假設(shè)要縮短上述加熱時(shí)間，以下措施可行的有A增加線圈的匝數(shù)B進(jìn)步交流電源的頻率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(chǎng)，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)、進(jìn)步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(chǎng)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(chǎng)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.如下圖，質(zhì)量為m100 g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，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(zhǎng)度可忽略，以10 m/s的程度速度射入并穿過(guò)鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原