（通用）高中物理 第一章 电磁感应 1.7 涡流(选学)课件 教科选修32

7涡流(选学)第一章电磁感应学习目标1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用.内容索引自主预习预习新知 夯实基础重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习一、涡流一、涡流由于 ，在大块金属中会形成感应电流， 在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做 ，简称涡流.二、高频感应炉与电磁灶二、高频感应炉与电磁灶1.高频感应炉是利用 熔化金属，这种冶炼方法速度快，温度_ ，能 被冶炼的金属中.2.电磁灶：在灶内的励磁线圈中通入 时，形成 ，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，使锅底产生 ，锅底有适当的电阻，产生 ，使锅底发热.电磁感应电流涡电流涡流容易控制避免有害杂质混入交变电流涡流交变磁场焦耳热三、电磁阻尼三、电磁阻尼当导体在 中运动时，导体中会产生 ，感应电流使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动，这种现象叫电磁阻尼.磁场感应电流阻碍即学即用即学即用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)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的.()(5)电磁灶烹饪食物时，锅上的电流容易造成触电事故，故使用时要小心操作.()答案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答案重点探究导学探究导学探究如图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？一、涡流答案图2答案答案有.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.知识深化知识深化1.产生涡流的两种情况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.涡流的应用与防止涡流的应用与防止(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、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，而且用相互绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯来代替整块硅钢铁芯.例例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 A.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图3答案解析解析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 A.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，环上升的高度小于h图4答案解析解析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.导学探究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.二、电磁阻尼图5答案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，机械能损失较快，因而会很快停下来.答案知识深化知识深化1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象.2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.例例3如图6所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(不计空气阻力) A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大图6答案解析解析解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.达标检测1.(涡流的应用与防止涡流的应用与防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了 A.增大涡流，提高变压器的效率B.减小涡流，提高变压器的效率C.增大涡流，减小铁芯的发热量D.减小涡流，减小铁芯的发热量答案123解析解析解析采用薄硅钢片叠压在一起，目的是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率，故选项B、D正确.2.(涡流的应用与防止涡流的应用与防止)(多选)如图7所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是 A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案图7123解析解析线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C正确.3.(对电磁阻尼的理解对电磁阻尼的理解)(多选)如图8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 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 D.起电磁驱动的作用答案图8123解析