2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义:第四章 电磁感应4.7 Word版含答案.docx
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1、7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用一、涡流1涡流: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感应电流,电流在导体中组成闭合回路,很像水中的旋涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流2涡流大小的决定因素:磁场变化越快(越大),导体的横截面积S越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡流就越大二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时,导体中产生的感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼三、电磁驱动若磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动
2、起来,这种作用常常称为电磁驱动即学即用1判断下列说法的正误(1)导体中有涡流时,导体没有和其他元件组成闭合回路,故导体不会发热()(2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律()(3)电磁阻尼发生的过程,存在机械能向内能的转化()(4)电磁驱动中有感应电流产生,电磁阻尼中没有感应电流产生()2光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图1所示,抛物线的方程为yx2,其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示)一个质量为m的小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设曲面足够长,重力加速度为g,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为_图1答案mg(
3、ba)mv2一、涡流导学探究如图2所示,线圈中的电流随时间变化时,导体中有感应电流吗?如果有,它的形状像什么?图2答案有变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生感生电场,使导体中的自由电子发生定向移动,产生感应电流,它的形状像水中的旋涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流知识深化1产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动2产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中,磁场能转化为电能,最终转化为内能(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能3涡流的应用与防止(1)应用:真空冶炼炉、探雷器、
4、安检门等(2)防止:为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流,常用电阻率较大的硅钢做材料,而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯例1(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中,如图3所示为一手持式封口机,它的工作原理是:当接通电源时,内置线圈产生磁场,当磁感线穿过封口铝箔材料时,瞬间产生大量小涡流,致使铝箔自行快速发热,熔化复合在铝箔上的溶胶,从而粘贴在承封容器的封口处,达到迅速封口的目的下列有关说法正确的是()图3A封口材料可用普通塑料来代替铝箔B该封口机可用干电池作为电源以方便携带C封口过程中温度过高,可适当减小所通电流的频率来解决D该封口机适
5、用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口,但不适用于金属容器答案CD解析由于封口机利用了电磁感应原理,故封口材料必须是金属类材料,而且电源必须是交流电,A、B错误;减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量,即控制温度,C正确;封口材料应是金属类材料,但对应被封口的容器不能是金属,否则同样会被熔化,只能是玻璃、塑料等材质,D正确例2(多选)如图4所示,闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图中磁场中,则()图4A若是匀强磁场,环上升的高度小于hB若是匀强磁场,环上升的高度等于hC若是非匀强磁场,环上升的高度等于hD若是非匀强磁场,环上
6、升的高度小于h答案BD解析若磁场为匀强磁场,穿过环的磁通量不变,不产生感应电流,即无机械能向电能转化,机械能守恒,故A错误,B正确;若磁场为非匀强磁场,环内要产生电能,机械能减少,故C错误,D正确二、电磁阻尼导学探究弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上下振动较长时间才停下来如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,使磁铁上下振动时穿过它(如图5所示),磁铁就会很快停下来,解释这个现象图5答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈,也就使磁铁振动时除了受空气阻力外,还要受到线圈的磁场阻力,克服阻力需要做的功较多,机械
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