（通用）高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1.7 渦流(選學(xué))課件 教科選修32

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1、7渦流(選學(xué))第一章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的，了解渦流現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用和危害.2.了解高頻感應(yīng)爐與電磁灶的工作原理.3.了解什么是電磁阻尼，了解電磁阻尼在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ)重點探究啟迪思維 探究重點達標(biāo)檢測檢測評價 達標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、渦流一、渦流由于 ，在大塊金屬中會形成感應(yīng)電流， 在金屬塊內(nèi)組成閉合回路，很像水的旋渦，因此叫做 ，簡稱渦流.二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶1.高頻感應(yīng)爐是利用 熔化金屬，這種冶煉方法速度快，溫度_ ，能 被冶煉的金屬中.2.電磁灶：在灶內(nèi)的勵磁線圈中通入 時，形成 ，作用于鐵磁材

2、料制成的烹飪鍋，使鍋底產(chǎn)生 ，鍋底有適當(dāng)?shù)碾娮瑁a(chǎn)生 ，使鍋底發(fā)熱.電磁感應(yīng)電流渦電流渦流容易控制避免有害雜質(zhì)混入交變電流渦流交變磁場焦耳熱三、電磁阻尼三、電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在 中運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生 ，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是 導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象叫電磁阻尼.磁場感應(yīng)電流阻礙即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)導(dǎo)體中有渦流時，導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會發(fā)熱.()(2)電磁阻尼遵循楞次定律.()(3)電磁阻尼發(fā)生的過程，存在機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化.()(4)高頻感應(yīng)爐是利用高頻電流的熱效應(yīng)冶煉金屬的.()(5)電磁灶烹飪食物時，鍋上的電流容易造成觸電事故，故使用時

3、要小心操作.()答案2.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖1所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(如圖中的虛線所示).一個質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線上yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長，重力加速度為g，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量為 .圖1答案重點探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示，線圈中的電流隨時間變化時，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？一、渦流答案圖2答案答案有.變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生感生電場，使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫做渦

4、電流，簡稱渦流.知識深化知識深化1.產(chǎn)生渦流的兩種情況產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中.(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動.2.產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.3.渦流的應(yīng)用與防止渦流的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門等.(2)防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用相互絕緣的薄硅鋼片疊合成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.例例1(多選)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機

5、”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，如圖3所示為一手持式封口機，它的工作原理是：當(dāng)接通電源時，內(nèi)置線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁感線穿過封口鋁箔材料時，瞬間產(chǎn)生大量小渦流，致使鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在承封容器的封口處，達到迅速封口的目的.下列有關(guān)說法正確的是 A.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔B.該封口機可用干電池作為電源以方便攜帶C.封口過程中溫度過高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率來解決D.該封口機適用于玻璃、 塑料等多種材質(zhì)的容器封口， 但不適用于金屬容器圖3答案解析解析解析由于封口機利用了電磁感應(yīng)原理，故封口材料必須是金屬類材料，而且電源必須是交流電，A

6、、B錯誤；減小內(nèi)置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產(chǎn)生的熱量，即控制溫度，C正確；封口材料應(yīng)是金屬類材料，但對應(yīng)被封口的容器不能是金屬，否則同樣會被熔化，只能是玻璃、塑料等材質(zhì)，D正確.例例2(多選)如圖4所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則 A.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度小于hB.若是勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hC.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度等于hD.若是非勻強磁場，環(huán)上升的高度小于h圖4答案解析解析解析若磁場為勻強磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即無機械能向電能轉(zhuǎn)化，機械能守恒，故A錯誤，B正確；若

7、磁場為非勻強磁場，環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能，機械能減少，故C錯誤，D正確.導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖5所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.二、電磁阻尼圖5答案答案當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外，還要受到線圈的磁場阻力，克服阻力需要做的功較多，機械能損失較快，因而會很快停下來.答案知識深化知識深化1.閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，導(dǎo)體在磁

8、場中就要受到磁場力的作用，根據(jù)楞次定律，磁場力總是阻礙導(dǎo)體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼現(xiàn)象.2.電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何在磁場中運動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.例例3如圖6所示，上端開口、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(不計空氣阻力) A.在P和Q中都做自由落體運動B.在兩個下落過程中的機械能都守恒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中的大圖6答案解析解析解析小磁塊下落過程中，在銅管P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁塊受到向上的磁場力，不做自由落體運動，而在塑料管Q中只受到重

9、力，在Q中做自由落體運動，故選項A錯誤；根據(jù)功能關(guān)系知，在P中下落時，小磁塊機械能減少，在Q中下落時，小磁塊機械能守恒，故選項B錯誤；在P中加速度較小，在P中下落時間較長，選項C正確；由于在P中下落時要克服磁場力做功，機械能有損失，故落至底部時在P中的速度比在Q中的小，選項D錯誤.達標(biāo)檢測1.(渦流的應(yīng)用與防止渦流的應(yīng)用與防止)(多選)變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成，而不采用一塊整硅鋼，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.增大渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量D.減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量答案123解析解析解析采用薄硅鋼片疊壓在一起，目的是減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱

10、量，進而提高變壓器的效率，故選項B、D正確.2.(渦流的應(yīng)用與防止渦流的應(yīng)用與防止)(多選)如圖7所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是 A.探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生交變磁場B.只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C.探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦流D.探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流答案圖7123解析解析線圈通電后在安培力作用下轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，在鋁框內(nèi)產(chǎn)生渦流.渦流將阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，這樣做是利用渦流來起電磁阻尼的作用，故B、C正確.3.(對電磁阻尼的理解對電磁阻尼的理解)(多選)如圖8所示，磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是 A.防止渦流而設(shè)計的 B.利用渦流而設(shè)計的C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動的作用答案圖8123解析