2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课前导学 2024-2025学年人教版(2019)高中物理选择性必修第二册

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名称 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课前导学 2024-2025学年人教版(2019)高中物理选择性必修第二册
格式 docx
文件大小 484.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-03-01 09:15:37

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文档简介

2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
基础知识导学
一、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电流,电流在导体内自成回路,就像水中的漩涡,故叫做涡电流,简称涡流。
(涡流:变化的磁场产生漩涡状的电场,若有导体,电场驱动电荷移动,形成涡流。)
2.特点:电流在金属块内自成闭合回路,如果金属的电阻小,涡流会很强。
3.应用:
(1)冶炼合金钢的真空冶炼炉;
(2)探测地雷的探雷器;
(3)机场、车站和重要活动场所的安检门。
4.如何减小电动机与变压器的铁芯中的涡流:
(1)选用电阻率大的硅钢;
(2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
二、电磁阻尼与电磁驱动
电磁阻尼 电磁驱动
概念 当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的运动的现象 当磁场相对导体运动时,在导体中会产生感应电流,感应电流会使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来
实例 运输中的微安表表头 交流感应电动机
不同点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流
效果 安培力的方向与导体运动方向相反 导体受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动
能量 转化 导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能 由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能,而对外做功
相同点 都是电磁感应现象,都是安培力阻碍相对运动
重难扩展问题
1.涡流定义: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_______,电流在导体内自成回路,就像水中的_______,故叫做涡电流,简称涡流。
2.应用:
(1)___________________________________
(2)___________________________________
(3)___________________________________
基础小题试练
1.下列说法正确的是( )
A.安培力的方向总是促进导体的运动,称为电磁阻尼
B.安培力阻碍导体的运动,称为电磁驱动
C.涡流都是有害的
D.安检门利用了涡流
2.以下哪个措施是为了防止涡流的危害( )
A.电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅
B.变压器用互相绝缘的硅片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯
C.利用金属探测器探测埋在地下的地雷
D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上
3.某同学学习了电磁感应相关知识之后,做了探究性实验:将闭合线圈按图示方式放在电子秤上,线圈上方有一N极朝下、竖直放置的条形磁铁,手握磁铁在线圈的正上方静止,此时电子秤的示数为。将磁铁N极( )
A.加速插向线圈的过程中,电子秤的示数小于
B.加速抽出线圈的过程中,电子秤的示数大于
C.加速插入线圈瞬间,线圈中感应电流沿逆时针方向(俯视)
D.加速插入线圈瞬间,线圈中感应电流沿顺时针方向(俯视)
4.如图所示是乘客通过“刷身份证”进高铁站时的情景,将身份证靠近检验口,机器感应电路中就会产生电流,从而识别乘客身份.下列物理教材上小实验能说明这一原理的是( )
A. B.
C. D.
5.动感单车车轮处的结构示意图如图所示,金属飞轮外侧的磁体与车轮不接触,但是飞轮转动时,磁体会对飞轮产生电磁阻力。拉动旋钮拉线可改变飞轮与磁体的间距。下列做法能使飞轮受到的电磁阻力增大的是( )
A.转速一定时,增大磁体和飞轮之间的距离
B.转速一定时,减小磁体和飞轮之间的距离
C.磁体和飞轮间的距离一定时,减小飞轮转速
D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定,将金属飞轮换为橡胶轮
6.如图所示为真空冶炼炉,真空冶炼涡流是一种利用电磁感应产生涡流的技术。通过在真空条件下对炼钢过程进行控制,可以有效地去除钢液中的气体、杂质和氧化物。下列说法正确的是( )
A.电源可以是高压直流电
B.增大电源频率,炉内金属中产生的电流增大
C.增大电源频率,炉内金属中产生的电流减小
D.增大电源频率,炉内金属中产生的电流不变
答案以及解析
1.答案:D
解析:A.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体运动的现象,称为电磁阻尼,故A错误;
B.磁场相对于导体转动时,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的现象,称为电磁驱动,故B错误;
C.真空冶炼炉熔化金属、安检门等都是利用了涡流原理,这些应用都是有益于人类生产生活的应用,故涡流不一定都是有害的,故C错误;
D.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品,故D正确。
故选D。
2.答案:B
解析:AC.电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅、利用金属探测器探测埋在地下的地雷都是对涡流的应用,故AC错误;
B.相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯,可减小变压器中的涡流,是防止涡流的危害,故B正确;
D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,是利用电磁阻尼尽快使得线圈停止运动,故D错误。
故选B。
3.答案:C
解析:AB.将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程,穿过线圈的通量发生了变化,线圈中产生了感应电流,线圈与条形磁铁会发生相互作用,根据楞次定律的准论“来拒去留”可知,在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,与磁铁相互排斥,导致电子的示数大于,在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线与磁铁相互吸引,导致电子秤的示数小于,故AB错误;
CD.根据楞次定律可判断,将一条形磁铁的N极加速插向线圈时,线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视),故D错误,C正确。
故选C。
4.答案:C
解析:由题意可知,刷身份证时会产生感应电流,即由磁产生电,有感应电流产生,所以其工作原理为电磁感应现象,A图中有电源,为电动机的工作原理,是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的,A错误;B图中的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系,利用了电流的磁效应,B错误;C图中没有电源,为发电机的工作原理,是根据电磁感应现象制成的,C正确;D图中为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,D错误.
5.答案:B
解析:AB.飞轮在磁场中转动,其内部产生的涡流使飞轮受到安培力,阻碍飞轮与磁场间的相对运动。飞轮转速一定时,减小磁体和飞轮之间的距离可以增强磁场,增强阻尼效应,电磁阻力增大,故A错误,B正确;
C.磁体和飞轮之间的距离一定时,减小飞轮的转速,则阻尼效应减小,电磁阻力减小,故C错误;
D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定,将金属飞轮换为橡胶轮,则不会发生电磁阻尼,电磁阻力消失,故D错误。
故选B。
6.答案:B
解析:A.该装置利用电磁感应产生涡流,电源应为高频交流电,故A错误;
BCD.增大电源频率,感应电动势增大,炉内金属中产生的感应电流增大,故B正确,CD错误。
故选B。