高中物理人教版 (2019)選擇性必修第二冊3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動精品學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

2.3.2 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動學(xué)案一、自主預(yù)習(xí) 1. 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到__________，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為__________。 2．交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用__________的原理工作的。課堂探究情景設(shè)問仔細(xì)觀察電動機(jī)、變壓器鐵芯，它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多薄片疊合而成的。那么為什么要這樣做呢？用一個整塊的金屬做鐵心不是更省事兒？新知探究考點(diǎn)一：電磁阻尼 (1)定義:當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時,導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力,安培力總是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動,這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。 (2)應(yīng)用:磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停下來,便于讀數(shù)。如圖 2.3-7 所示，一個單匝線圈落入磁場中，分析它在圖示位置時感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對線圈的運(yùn)動有什么影響？思考與討論：磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上（圖 2.3-8）。假定儀表工作時指針向右轉(zhuǎn)動，鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向？由于鋁框轉(zhuǎn)動時其中有感應(yīng)電流，鋁框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力對鋁框的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生什么影響？取一只微安表，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況。用導(dǎo)線把微安表的兩個接線柱連在一起（圖 2.3-9），再次晃動表殼，表針相對表盤的擺動情況與剛才有什么不同？怎樣解釋這種差別？為什么靈敏電流表在運(yùn)輸時總要用導(dǎo)體把兩個接線柱連在一起？考點(diǎn)二：電磁驅(qū)動觀察鋁框的運(yùn)動 (1)定義:磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用, 安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來,這種作用稱為電磁驅(qū)動。 (2)應(yīng)用:交流感應(yīng)電動機(jī)。【實(shí)驗(yàn)情境】　某同學(xué)做了一個如圖所示的實(shí)驗(yàn):一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極間,可以繞支點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動。【問題探究】轉(zhuǎn)動磁鐵,請你觀察鋁框的運(yùn)動并思考: (1)怎樣解釋鋁框的運(yùn)動? 鋁框會跟隨著磁鐵轉(zhuǎn)動。原因是磁鐵轉(zhuǎn)動,穿過鋁框的磁通量發(fā)生變化,根據(jù)楞次定律,鋁框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而鋁框受到安培力的作用,在安培力的驅(qū)動下,鋁框會跟隨著磁鐵轉(zhuǎn)動。 (2)鋁框轉(zhuǎn)動的角速度能否等于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度? 電磁驅(qū)動中,感應(yīng)電流的作用是阻礙磁鐵與鋁框的相對運(yùn)動,但不能阻止這種相對運(yùn)動,所以鋁框轉(zhuǎn)動的角速度一定小于磁鐵轉(zhuǎn)動的角速度。思考與討論：電磁阻尼和電磁驅(qū)動的區(qū)別與聯(lián)系: 解析：如圖三、典例精講例題展示例1 如圖所示,在光滑水平桌面上放一條形磁鐵,分別將大小相同的鐵球、鋁球和木球放在磁鐵的一端且給它們一個相同的初速度,讓其向磁鐵滾去,觀察小球的運(yùn)動情況是(　　) A.都做勻速運(yùn)動 B.甲、乙做加速運(yùn)動 C.甲做加速運(yùn)動,乙做減速運(yùn)動,丙做勻速運(yùn)動 D.甲做減速運(yùn)動,乙做加速運(yùn)動,丙做勻速運(yùn)動例2:著名物理學(xué)家弗曼曾設(shè)計過一個實(shí)驗(yàn),如圖所示,在一塊絕緣圓盤上中部安一個線圈,并接有電源,圓盤的四周固定有許多帶負(fù)電的小球,整個裝置支撐起來。忽略各處的摩擦,當(dāng)電源接通的瞬間,下列關(guān)于圓盤(俯視)的說法中正確的是 (　　) A.圓盤將逆時針轉(zhuǎn)動 B.圓盤將順時針轉(zhuǎn)動 C.圓盤不會轉(zhuǎn)動 D.無法確定圓盤是否會動四、核心素養(yǎng)專練核心素養(yǎng)專練 1. 如圖所示是一種冶煉金屬的感應(yīng)爐的示意圖,此種感應(yīng)爐應(yīng)接怎樣的電源(　　) A.直流低壓 B.直流高壓 C.低頻交流電 D.高頻交流電 2. 如圖所示,在O點(diǎn)正下方有一個具有理想邊界的磁場,銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B。不考慮空氣阻力,則下列說法正確的是 (　　) A.A、B兩點(diǎn)在同一水平線 B.A點(diǎn)高于B點(diǎn) C.A點(diǎn)低于B點(diǎn) D.銅環(huán)將做等幅擺動 3. 金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場所，關(guān)于金屬探測器的論述正確的是（） A.金屬探測器可用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中 B.金屬探測器探測地雷時，探測器的線圈中產(chǎn)生渦流 C.金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應(yīng)出渦流 D.探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運(yùn)動探測效果相同 4. 物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用．在下面器件中，利用電磁感應(yīng)原理工作的是（） A.回旋加速器 B.電磁爐 C.質(zhì)譜儀 D.示波管五、參考答案參考答案自主預(yù)習(xí) 1. 安培力；電磁阻尼 2. 電磁驅(qū)動典例精講例1. 鐵球?qū)⒓铀龠\(yùn)動,其原因是鐵球被磁化后與磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引的磁力;鋁球?qū)p速運(yùn)動,其原因是鋁球內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙其相對運(yùn)動;木球?qū)蛩龠\(yùn)動,其原因是木球既不能被磁化,也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以磁鐵對木球不產(chǎn)生力的作用。故選：C。例2. 線圈接通電源瞬間,則變化的磁場產(chǎn)生變化的電場,從而導(dǎo)致帶電小球受到電場力,使其轉(zhuǎn)動。接通電源瞬間,由于金屬小球帶負(fù)電,再根據(jù)電磁場理論可知,變化的磁場會產(chǎn)生變化電場,因此向上磁場變大,則產(chǎn)生順時針方向的電場,帶負(fù)電的小球受到的電場力與電場方向相反,則有逆時針方向的電場力,故圓盤將沿逆時針方向運(yùn)動,A正確。故選：A。核心素養(yǎng)專練 1．線圈中的電流做周期性的變化,在附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而在導(dǎo)體中產(chǎn)生大量的熱,渦流現(xiàn)象也是電磁感應(yīng);而交流電的頻率越大,產(chǎn)生的熱量越多,故D正確,A、B、C錯誤。故選：D。 2．由于銅環(huán)剛進(jìn)入和要離開磁場過程中,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,所以銅環(huán)運(yùn)動不到與A點(diǎn)等高點(diǎn),即B點(diǎn)低于A點(diǎn),故B正確。故選：B 3．金屬探測器在探測金屬時，由于在被測金屬中產(chǎn)生的渦流從而使報警器工作．解：A、金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分?；故A錯誤； B、金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應(yīng)出渦流；故B錯誤，C正確； D、探測過程中工作時金屬探測器應(yīng)與被測物體相對運(yùn)動；相對靜止時無法得出探測效果；故D錯誤；故選：C． 4．回旋加速器利用磁場使帶電粒子旋轉(zhuǎn)，電場使粒子加速．電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理．質(zhì)譜儀是利用電場加速，磁場使粒子偏轉(zhuǎn)．示波器利用了電場加速和偏轉(zhuǎn)的原理．解：A、回旋加速器利用磁場使帶電粒子旋轉(zhuǎn)，電場使粒子加速．故A錯誤． B、電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理使產(chǎn)生渦流，將電能最終轉(zhuǎn)化成內(nèi)能．故B正確． C、質(zhì)譜儀是利用電場加速，磁場使粒子偏轉(zhuǎn)，不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故C錯誤． D、利用了電場加速和電場偏轉(zhuǎn)的原理．故D錯誤．故選B