（通用版）2018-2019版高中物理 第一章 電磁感應 1.7 渦流(選學)課件 教科版選修3-2.ppt

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7渦流 選學 第一章電磁感應 學習目標 1 了解渦流是怎樣產生的 了解渦流現象在日常生活和生產中的應用和危害 2 了解高頻感應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中的應用 內容索引 自主預習預習新知夯實基礎 重點探究啟迪思維探究重點 達標檢測檢測評價達標過關 自主預習 一 渦流由于 在大塊金屬中會形成感應電流 在金屬塊內組成閉合回路 很像水的旋渦 因此叫做 簡稱渦流 二 高頻感應爐與電磁灶1 高頻感應爐是利用熔化金屬 這種冶煉方法速度快 溫度 能被冶煉的金屬中 2 電磁灶 在灶內的勵磁線圈中通入時 形成 作用于鐵磁材料制成的烹飪鍋 使鍋底產生 鍋底有適當的電阻 產生 使鍋底發(fā)熱 電磁感應 電流 渦電流 渦流 容易 控制 避免有害雜質混入 交變電流 渦流 交變磁場 焦耳熱 三 電磁阻尼當導體在中運動時 導體中會產生 感應電流使導體受到安培力 安培力總是導體的運動 這種現象叫電磁阻尼 磁場 感應電流 阻礙 即學即用 1 判斷下列說法的正誤 1 導體中有渦流時 導體沒有和其他元件組成閉合回路 故導體不會發(fā)熱 2 電磁阻尼遵循楞次定律 3 電磁阻尼發(fā)生的過程 存在機械能向內能的轉化 4 高頻感應爐是利用高頻電流的熱效應冶煉金屬的 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y x2 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y a的直線 如圖中的虛線所示 一個質量為m的小金屬塊從拋物線上y b b a 處以速度v沿拋物線下滑 假設曲面足夠長 重力加速度為g 則金屬塊在曲面上滑動的過程中產生的焦耳熱總量為 圖1 答案 重點探究 導學探究 如圖2所示 線圈中的電流隨時間變化時 導體中有感應電流嗎 如果有 它的形狀像什么 一 渦流 答案 圖2 答案有 變化的電流產生變化的磁場 變化的磁場產生感生電場 使導體中的自由電子發(fā)生定向移動 產生感應電流 它的形狀像水中的旋渦 所以把它叫做渦電流 簡稱渦流 知識深化 1 產生渦流的兩種情況 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 產生渦流時的能量轉化 1 金屬塊在變化的磁場中 磁場能轉化為電能 最終轉化為內能 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 金屬塊的機械能轉化為電能 最終轉化為內能 3 渦流的應用與防止 1 應用 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1 多選 電磁感應鋁箔封口機 被廣泛應用在醫(yī)藥 食品 化工等生產行業(yè)的產品封口環(huán)節(jié)中 如圖3所示為一手持式封口機 它的工作原理是 當接通電源時 內置線圈產生磁場 當磁感線穿過封口鋁箔材料時 瞬間產生大量小渦流 致使鋁箔自行快速發(fā)熱 熔化復合在鋁箔上的溶膠 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 塑料等多種材質的容器封口 但不適用于金屬容器 圖3 答案 解析 解析由于封口機利用了電磁感應原理 故封口材料必須是金屬類材料 而且電源必須是交流電 A B錯誤 減小內置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產生的熱量 即控制溫度 C正確 封口材料應是金屬類材料 但對應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 D正確 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 又沿曲面的另一側上升 設環(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 解析若磁場為勻強磁場 穿過環(huán)的磁通量不變 不產生感應電流 即無機械能向電能轉化 機械能守恒 故A錯誤 B正確 若磁場為非勻強磁場 環(huán)內要產生電能 機械能減少 故C錯誤 D正確 導學探究 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 解釋這個現象 二 電磁阻尼 圖5 答案當磁鐵穿過固定的閉合線圈時 在閉合線圈中會產生感應電流 感應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 1 閉合回路的部分導體在做切割磁感線運動產生感應電流時 導體在磁場中就要受到磁場力的作用 根據楞次定律 磁場力總是阻礙導體的運動 于是產生電磁阻尼現象 2 電磁阻尼是一種十分普遍的物理現象 任何在磁場中運動的導體 只要給感應電流提供回路 就會存在電磁阻尼作用 例3如圖6所示 上端開口 內壁光滑的銅管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 解析小磁塊下落過程中 在銅管P中產生感應電流 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中只受到重力 在Q中做自由落體運動 故選項A錯誤 根據功能關系知 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 達標檢測 1 渦流的應用與防止 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 1 2 3 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)熱量 進而提高變壓器的效率 故選項B D正確 2 渦流的應用與防止 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 探測器內的探測線圈會產生交變磁場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生了渦流D 探測到地下的金屬物是因為金屬物中產生了渦流 答案 圖7 1 2 3 解析線圈通電后在安培力作用下轉動 鋁框隨之轉動 在鋁框內產生渦流 渦流將阻礙線圈的轉動 使線圈偏轉后盡快停下來 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 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 防止渦流而設計的B 利用渦流而設計的C 起電磁阻尼的作用D 起電磁驅動的作用 答案 圖8 1 2 3 解析