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人教版高中物理选修3-2_第4章_第7节_涡流、电磁阻尼和电磁驱动.docx

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高中物理学习材料

第四章 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、选择题
1．(2013·哈师大高二检测)下列应用与涡流有关的是( )
A．家用电磁炉 B．家用微波炉
C．真空冶炼炉 D．探雷器
解析：家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工作，探雷器利用涡流的磁效应工作，
而微波炉利用高频电磁波工作．
答案：ACD
2．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转
动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度为B且大小相同的匀强磁
场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环
同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )

A．甲环先停 B．乙环先停
C．两环同时停下 D．无法判断两环停止的先后
解析：甲不产生感应电流，乙产生感应电流，机械能不断转化为内能，故先停下来．B
对．
答案：B
3.(2013·合肥高二检测)如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁
铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运
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动，则小球的材料可能是( )
A．铁 B．木
C．铝 D．塑料
解析：木球、塑料球在光滑水平面上将做匀速运动，B、D错误；铁球受磁铁的吸引在
光滑水平面上将做加速运动，A错误；铝球受电磁阻尼作用在光滑水平面上将做减速运动，
C正确．
答案：C
4.(2010·全国高考Ⅱ)如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂
直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边
的距离很短，下边水平．线圈从水平面a开始下落．已知磁场上下边界
之间的距离大于水平面a、b之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b、
c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和F
d
，

则( )
A．Fd>Fc>Fb B．FcC．Fc>Fb>Fd D．Fc解析：金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安

培力，根据F＝IlB，E＝Blv，I＝Er可得：F＝B2l2vr，由此可知线圈所受到的磁场力大小与速
度大小成正比．当线圈完全进入磁场时，没有安培力，故Fc＝0；通过水平面b时，有v2b＝
2ghab，则vb＝2ghab；通过水平面d时设线圈刚完全进入时的速度为v′b，有v2d－vb′2＝2ghbd，
则vd＝v′2b＋2ghbd，而hbd>hab，故vd>vb，则Fd>Fb，所以本题答案为D.
答案：D
5.如图所示，闭合金属环从曲面上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，曲面处在图示磁场中，则( )
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
解析：若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失；A错误，B正确．若是非
匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能．C错误，D正确．
答案：BD
6．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加
速下落，在下落过程中，环面始终保持水平．铜环先后经过轴上1、2、3位置时
的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，
则( )
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A．a1＜a2＝g B．a3＜a1＜g
C．a1＝a3＜a2 D．a3＜a1＜a2
解析：圆环落入螺线管及从螺线管飞出时，环中感应电流所受安培力均向上，故a1＜g，

a3＜g，但经过位置3时速度较快，ΔΦΔt较大，所受安培力较大，故a3＜a1＜g
.圆环经过位置

2时，磁通量不变，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正确，C错误．
答案：ABD
二、非选择题
7.如图所示，在光滑的水平面上，有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、
质量m＝1 kg的金属环以速度v＝10 m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场
方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝0.5 T．从环刚进入磁场算起，到
刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32 J热量．求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率；
(2)此时圆环运动的加速度．
解析：(1)由能量守恒mv2/2＝Q＋mv′2/2
而P＝E2/R＝(B·2r·v′)2/R
二式联立可得P＝0.36 W.
(2)a＝BIL/m＝B2(2r)2v′/mR＝6×10－2 m/s2，向左．
答案：(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s2 向左
8．如图所示，质量为m＝100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央
距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M＝200 g的小磁铁(长度可忽略)，
以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平
距离为3.6 m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动
看做平抛运动)：
(1)铝环向哪边偏斜？
(2)若铝环在磁铁穿过后速度为v′＝2 m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生
了多少电能？(g＝10 m/s2)
解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．

(2)由能量守恒可得：由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过后的速度v＝3.62hg

m/s＝9 m/s
E电＝12Mv20－12Mv2－12mv
′2＝1.7 J.

答案：(1)铝环向右偏 (2)1.7 J

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人教版高二物理选修3-2第四章第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动(23ppt)

人教版高二物理选修3-2第四章第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动(23ppt)


(3)金属探测器
探雷器、安检门等。
探雷器
金属探测器
二、涡流的热效应：
2、危害：发热浪费能量，损坏电器
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是 由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠 合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时 避免破坏绝缘层。
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
三、涡流的机械效应
磁电式电流表
1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，
感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍 导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
2、电磁驱动：
当磁场相对于导体转动时， 在导体中会产生感应电流， 感应电流使导体受到安培力 的作用而运动起来的现象。 • 线圈转动与磁铁同向，但转 速小于磁铁，即同向异步。 • 应用：感应电动机、电能表、 汽车上用的电磁式速度表等。
电流频率越高，自感电动势 越大，产生的涡流越强，冶 炼过程越快。
例与练2
下列哪些措施是为了防止涡流的危害 （CD ） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨 架，把线圈绕在铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用 许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不 导电的氧化层
一、涡流
块状金属在变化的磁场中或在 磁场中运动时,金属块内产生 的感应电流.
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。 • 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。
二、涡流的热效应：
1、应用
(2)电磁炉
炉盘下的线圈中通入 使炉盘上 从而生热。 交流电， 的金属中产生涡流，
(1)真空冶炼炉
铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥
2021-2022版高中物理人教版选修3-2课件：第四章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

2021-2022版高中物理人教版选修3-2课件：第四章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动


4.防止:电动机、变压器等设备中为防止铁芯中_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_电__阻__率__。 (2)途径二:用相互绝缘的_硅__钢__片__叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。
二、电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼: (1)产生:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向 总是_阻__碍__导体的运动的现象。 (2)应用:电学仪表中利用_电__磁__阻__尼__使指针很快地停下来,便于读数。
2.电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节 能等优势。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质 锅底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食 物。下列相关说法中正确的是 ( ) A.锅体可以用不导电的陶瓷制成 B.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 C.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好 D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
【解析】选D。如果锅体是不导电的陶瓷制成,则在锅体不能产生涡流即不能加 热,故A错误;锅体中的涡流是由变化的磁场产生的,故B、C错误;提高磁场变化 的频率,可提高电磁炉的加热效果,故D正确。故选D。
(×)
(3)在硅钢中不能产生涡流。 ( × )
(4)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象,都遵循楞次定律和法拉第电磁感应 定律。 ( √ ) (5)电磁阻尼是由电磁感应中安培力阻碍导体与磁场的相对运动产生的,而电磁 驱动是由于电磁感应现象中安培力增强磁场与导体间的相对运动产生的。
(×)
关键能力·合作学习
2.电磁驱动: (1)产生:如果磁场相对于导体转动,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__使导体运动起来。 (2)应用: 交流感应电动机。
高中物理 第四章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动课件 新人教版选修3-2

高中物理 第四章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动课件 新人教版选修3-2

一、涡流 1．概念：当线圈中的电流随时间变化时，由于 ____电__磁__感__应____在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电 流，所以把这种感应电流叫作___涡__流____。 2．应用：___探__雷__器___、____真__空__冶__炼__炉_____、机场安 检等。
3．防止：将电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。 线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热 ，浪费了能量，还可能损坏电器。因此，我们要想办法减 小涡流。途径之一是增大铁芯材料的____电__阻__率_，常用的 铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大。另一个途径就是用 _______相__互__绝__缘__的__硅__钢__片___叠成的铁芯来代替整块硅钢铁 芯。
［课堂回顾 知识小结］
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念， 考试加油。
答案 AB
2．(多选)如图4－7－2所示为高频焊接原理示意图， 线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳 热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用
图4－7－2
A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率 C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一 看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体
率分配就越大，产生的热量就会越大。
减小焊接缝处的接触电阻，由 C 选项
D
×
分析知热量不能增大
答案 ABC
3．如图4－7－3所示，在一个绕有线圈的可拆变压 器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电 流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与 水温升高的是
高中物理第4章电磁感应7涡流电磁阻尼和电磁驱动课件新人教选修3-2

高中物理第4章电磁感应7涡流电磁阻尼和电磁驱动课件新人教选修3-2


了解电磁驱动和电磁阻尼
课堂情景切入
当人携带金属器件经过安检门时，报警器就会发出响声， 你知道其中的原理吗？
知识自主梳理
涡流 1．定义 感应电流 ，就像水中 在变化的磁场中的导体内产生的 _________ 的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 2．涡流的特点 若金属的电阻率小，涡流往往____ 很强 ，产生的热量____ 很多 。 3．涡流的应用 真空冶炼炉 。 (1)涡流热效应的应用：如___________ (2)涡流磁效应的应用：如______ 探雷器 、 设计
涡流的利用和防止
(银川一中2013～2014学年高二下学期期中)如 图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流 时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊 缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件 其他部分发热很少。以下说法正确的是 导学号 12220131 ( )
化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强
磁场中运动，则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。
特别提醒：
(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第 电磁感应定律。
ΔB ( 2)磁场变化越快 越大)，导体的横截面积S越大，导体 Δt t 材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。
成 因 不 效 同 果 点 能 量 转 化 相同点
特别提醒： 电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运 动，应注意电磁驱动中导体的运动速度仍要小于磁场的运动速 度。
如图所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把 线圈绕在铝框上，这样做的目的是 导学号 12220130 ( )
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