2020高中物理 第四章 第七节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动导学案 新人教版选修3-2

2020高中物理 第四章 第七节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动导学案 新人教版选修3-2

涡流电磁阻尼和电磁驱动导学案 ‎ 一、学习目标 ‎（1）、说出涡流是如何产生的。‎ ‎（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流。‎ ‎（3）、通过対涡流实例的分析了解涡流现象在生产和生活中的应用。‎ 二、预习案 ‎1、涡流 ‎（1）定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生 :由于电流在导体内自成闭合回路，很像水中的漩涡，因此叫作涡流。‎ ‎（2）特点：如金属的电阻率小，涡流往往 ，产生的热量 。‎ ‎（3）应用：‎ ‎①涡流热效应用：如 ‎②涡流磁效应应用：如 .‎ ‎(4)防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。‎ ‎①途径一：增大铁芯材料的 ‎②途径二：用相互绝缘的 叠成铁芯代替整个铁芯 ‎2、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体收到安培力，安培力的方向总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。‎ ‎3、电磁驱动 当磁场相对于导体运动时，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体收到安培力，安培力使导体 ，这种作用常常称为电磁驱动。‎ 三、课上探究 ‎（一）涡流的产生 ‎1、涡流是怎样形成的？‎ ‎2、为什么变压器、电动机的铁芯都不是整块金属，而是许多薄片叠合而成的？‎ ‎3、分析金属块产生涡流的过程中，能量是如何转化的。‎ ‎（二）、电磁阻尼、电磁驱动 ‎1、如图一个线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向？安培力对线圈的运动有什么影响？‎ ‎2、磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图，假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力，安培力沿什么方向？安培力对铝框的转动产生什么影响，使用铝框做线圈骨架有什么好处？‎ ‎3、右图中，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。当转动磁极时，观察铝框的运动，怎样解释铝框的运动？‎ ‎(三)、电磁阻尼和电磁驱动的区别 ‎1、电磁阻尼和电磁驱动中感应电流的成因有何区别？‎ ‎2、电磁阻尼和电磁驱动中安培力的效果有何不同？‎ ‎3、电磁阻尼和电磁驱动中能量转化情况有何不同？‎ 四、课上练习 ‎1、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： （ ）‎ A．磁铁的振幅不变 B．磁铁做阻尼振动 C．线圈中有逐渐变弱的直流电 D．线圈中逐渐变弱的交流电 ‎2、如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )‎ A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反 B.线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大 C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小 D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能 ‎3、磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，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 ‎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，这是因为（）‎ 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 五、课后练习 ‎1．如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速滑下，又沿曲面的另一侧上升，则( )‎ A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h ‎2、电磁炉（或电磁灶）是采用电磁感应原理产生涡流加热的， 它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时， 即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。 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：‎ A.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 ‎3、如图所示，在水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右侧的P点无初速度滑下，下列判断正确的是：（ ）‎ A．圆环中将有感应电流产生 B．圆环能滑到轨道左侧与P点等高处 C．圆环最终停到轨道最低点 D．圆环将会在轨道上永远滑动下去 ‎4、.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速向磁铁滑去。各物块在向磁铁运动的过程中 （ ）‎ A．都做匀速运动 B．甲、乙做加速运动 C．甲、乙做减速运动 D．乙、丙做匀速运动 ‎5、地球是一个巨大的磁体，具有金属外壳的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，若不能忽略所经之处地磁场的强弱差别，则( )．‎ A. 运行速率将越来越小 B．运行周期将越来越小 C. 轨道半径将越来越小 D．向心加速度将越来越小 ‎6、如图所示，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这可能正确的是：（ ）‎ A B A、A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的；‎ B、A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的；‎ C、A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的；‎ D、A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的。‎ ‎7、横截面积S=‎0.2 m2‎、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内，磁感应强度变化率为0.02 T/s.开始时S未闭合，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30 μF，线圈内阻不计，求：‎ ‎（1）闭合S后，通过R2的电流的大小；‎ ‎（2）闭合S后一段时间又断开，问S断开后通过R2的电荷量是多少?‎ 参考答案 课上练习1、BD 2、AC 3、BC 4、BD 课后练习 1、D 2、B 3、AC 4、C 5、BC 6、AD ‎7、解：（1）磁感应强度变化率的大小为=0.02 T/s，B逐渐减弱，‎ 所以E=n=100×0.02×0.2 V=0.4 V I= A=‎0.04 A，方向从上向下流过R2.‎ ‎（2）R2两端的电压为U2=×0.4 V=0.24 V 所以Q=CU2=30×10-6×‎0.04 C=7.2×10-6 C. ‎