|学案下载
搜索
    上传资料 赚现金
    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案第五节 涡流现象及其应用
    立即下载
    加入资料篮
    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案第五节 涡流现象及其应用01
    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案第五节 涡流现象及其应用02
    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案第五节 涡流现象及其应用03
    还剩9页未读, 继续阅读
    下载需要10学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    选择性必修 第二册第二章 电磁感应第五节 涡流现象及其应用学案及答案

    展开
    这是一份选择性必修 第二册第二章 电磁感应第五节 涡流现象及其应用学案及答案,共12页。

    第五节 涡流现象及其应用

    [学习目标] 1.理解涡流产生的原理了解涡流在生产和生活中的应用.2.了解涡流的热效应及其应用.3.了解涡流的机械效应理解电磁阻尼和电磁驱动的原理了解其在生产和生活中的应用.4.了解涡流的磁效应及其应用

    一、涡流现象

    1涡流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感应电流用图表示这样的感应电流看起来就像水中的旋涡所以叫作涡电流简称涡流

    2金属块中的涡流会产生热量利用涡流产生的热量可以冶炼金属

    二、涡流的机械效应

    磁场中的涡流会受到安培力的作用表现出相应的机械效应

    1电磁驱动当磁场相对于导体运动时导体中产生的涡流使导体受到安培力安培力使导体运动起来的现象叫作电磁驱动

    2电磁阻尼当导体在磁场中运动时导体中产生的涡流使导体受到安培力安培力总是阻碍导体的运动这种现象叫作电磁阻尼

    三、涡流的磁效应

    1涡流也是电流而电流能够产生磁场因此涡流也具有磁效应

    2涡流探测

    (1)原理互感

    (2)应用探测行李包中的枪支埋于地表的地雷金属覆盖膜的厚度

    1判断下列说法的正误

    (1)涡流跟平时常见的感应电流一样都是因穿过导体的磁通量变化而产生的(  )

    (2)涡流有热效应但没有磁效应( × )

    (3)电磁炉是在金属锅体中产生热效应从而达到加热和烹饪食物的目的(  )

    (4)涡流制动时存在机械能向内能的转化(  )

    (5)利用涡流金属探测器可以探测出违法分子携带的毒品( × )

    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(b>a)处以速度v沿抛物线下滑假设曲面足够长重力加速度g则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为________________

    1

    答案 mg(ba)mv2

    一、涡流

    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

    2

    答案 它的形状像水中的旋涡所以把它叫作涡电流简称涡流

    知识深化

    1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

    (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

    (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硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯

    (多选)高频焊接原理示意图如图3所示线圈通以高频交变电流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通过(  )

    3

    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

    答案 ABC

    针对训练 (多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害(  )

    A电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅

    B探雷器的线圈中要通变化着的电流

    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

    答案 CD

    解析 电磁炉是采用电磁感应原理,在金属锅上产生涡流,使锅体发热从而加热食物的,属于涡流的应用,故A错误;探雷器的线圈中有变化的电流,如果地下埋着金属物品,金属中会感应出涡流,使仪器报警,这属于涡流的应用,故B错误;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,是为了减小变压器铁芯内产生的涡流,属于涡流的防止,故C正确;变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层,是为了减小变压器铁芯内产生的涡流,属于涡流的防止,故D正确

    二、电磁阻尼和电磁驱动

    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4所示)磁铁就会很快停下来解释这个现象

    4

    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

    知识深化 电磁阻尼和电磁驱动的比较

     

    电磁阻尼

    电磁驱动

    不同点

    成因

    由导体在磁场中运动形成的

    由磁场运动而形成的

    效果

    安培力方向与导体运动方向相反,为阻力

    安培力方向与导体运动方向相同,为动力

    能量转化

    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

    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

    共同点

    两者都是电磁感应现象,导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动

     

    扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌为了有效隔离外界振动对STM的扰动在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板并施加磁场来快速衰减其微小振动如图5所示无扰动时按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场出现扰动后对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(  )

    5

    答案 A

    解析 感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化A图中,系统振动时,紫铜薄板随之上下及左右振动,都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的振动,故A正确;在BD图中,只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流,而上下振动无感应电流产生,故BD错误;在C图中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,都不会产生感应电流,故C错误

    如图6所示蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动从上向下看当蹄形磁铁逆时针转动时(  )

    6

    A线圈将逆时针转动转速与磁铁相同

    B线圈将逆时针转动转速比磁铁小

    C线圈将逆时针转动转速比磁铁大

    D线圈静止不动

    答案 B

    解析 当蹄形磁铁转动时,线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电流,产生安培力,故线圈一定会转动,由楞次定律可知,线圈将与磁铁同向转动,但转速一定小于磁铁的转速,如两者的转速相同,磁感线与线圈处于相对静止状态,线圈不切割磁感线,无感应电流产生,B正确,ACD错误

    电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律阻碍的体现阻碍磁通量的变化,阻碍导体与磁场的相对运动

     

    1(涡流)(多选)7中的四个图都与涡流有关下列说法正确的是(  )

    7

    A真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

    B金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的

    C电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物

    D变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流

    答案 ABD

    解析 真空冶炼炉是利用线圈中的电流做周期性变化,在金属中产生涡流,从而产生大量的热量,熔化金属的,故A正确;金属探测器中通有变化的电流,遇到金属物体时,被测金属中产生涡流,涡流的磁场反过来影响探测器中的电流,从而进行探测,故B正确;电磁炉工作时,在锅体中产生涡流,加热食物,故C错误;当变压器中的电流变化时,在其铁芯中将产生涡流,使用硅钢片制成的铁芯可以减小涡流,从而减小能量损失,故D正确

    2(电磁阻尼)如图8甲所示是一个电磁阻尼现象演示装置铜锯条上端固定在支架上下端固定有强磁铁将磁铁推开一个角度释放它会在竖直面内摆动较长时间如图乙所示若在其正下方固定一铜块(不与磁铁接触)则摆动迅速停止关于该实验以下分析与结论正确的是(  )

    8

    A如果将磁铁的磁极调换重复实验将不能观察到电磁阻尼现象

    B用闭合的铜制线圈替代铜块重复实验将不能观察到电磁阻尼现象

    C在图乙情况中下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少

    D在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力

    答案 C

    解析 此实验的原理是:当磁铁在铜块正上方摆动时,在铜块中产生涡流,涡流的磁场阻碍磁铁的运动,如果将磁铁的磁极调换,重复实验仍能观察到电磁阻尼现象,选项A错误;用闭合的铜制线圈替代铜块,仍能在线圈中产生感应电流,从而对磁铁的运动产生阻碍作用,则重复实验仍能观察到电磁阻尼现象,选项B错误;在题图乙情况中,磁铁下摆和上摆过程中,铜块均会产生涡流,从而消耗机械能,则磁铁和锯条组成的系统机械能均减少,选项C正确;在摆动过程中,铜块对磁铁有阻碍作用,同时铜块也要受磁铁的作用力,选项D错误

    3.(电磁驱动)如图9所示矩形线圈放置在水平薄木板上有两块相同的蹄形磁铁四个磁极之间的距离相等当两块磁铁以相同的速度匀速向右通过线圈时线圈始终静止不动那么线圈受到木板的摩擦力方向是(  )

    9

    A先向左后向右

    B先向左后向右再向左

    C一直向右

    D一直向左

    答案 D

    解析 根据楞次定律的来拒去留结论可知,当两磁铁靠近线圈时,线圈要阻碍其靠近,线圈有向右移动的趋势,受到木板的摩擦力向左,当磁铁远离时,线圈要阻碍其远离,仍有向右移动的趋势,受到木板的摩擦力方向仍是向左的,故选项D正确

    考点一 涡流

    1如图1所示是冶炼金属的真空冶炼炉的示意图冶炼炉内装入被冶炼的金属线圈通入高频交变电流这时炉内被冶炼的金属就会熔化这种冶炼方法速度快温度容易控制并能避免杂质混入被冶炼金属中因此适用于冶炼特种金属该炉的加热原理是(  )

    1

    A利用线圈中电流产生的焦耳热

    B利用红外线

    C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流

    D利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波

    答案 C

    2(多选)电磁炉为新一代炊具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是电磁炉的优势所在电磁炉的工作原理是利用电流通过线圈产生磁场当磁场通过含铁质锅底部时会产生无数小涡流使锅体本身快速发热然后再加热锅内食物如图2所示下列相关说法正确的是(  )

    2

    A锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的

    B锅体中的涡流是由变化的磁场产生的

    C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

    答案 BD

    解析 电磁炉接交流电,锅体中的涡流是由变化的磁场产生的,故A错误,B正确;电磁炉的加热效果与磁场的强弱无关,只与磁场的变化快慢有关,故C错误;根据发热原理可知,提高磁场变化的频率,可增强涡流,提高电磁炉的加热效果,故D正确

    3.(多选)如图3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正确的是(  )

    3

    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 AD

    解析 探测器内探测线圈产生变化的磁场,使金属物中产生涡流,AD正确

    4安检门是一个用于安全检查的门框内有线圈线圈中通有变化的电流如果金属物品通过安检门金属中会被感应出涡流涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流从而引起报警关于安检门的说法正确的是(  )

    A安检门能检查出毒贩携带的毒品

    B安检门能检查出旅客携带的金属水果刀

    C如果门框的线圈中通上恒定电流安检门也能正常工作

    D安检门工作时主要利用了电流的热效应原理

    答案 B

    解析 安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理:线圈中的交变电流产生交变的磁场,会在金属物品中产生涡流,而金属物品中涡流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流,引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到,则安检门不能检查出毒贩携带的毒品,选项AC错误,B正确;安检门工作时,主要利用了电磁感应原理,选项D错误

    考点二 电磁驱动和电磁阻尼

    5(多选)关于电磁阻尼下列说法正确的是(  )

    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

    B磁电式仪表利用电磁阻尼原理使指针迅速停下来从而便于读数

    C电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功的现象阻碍导体运动

    D电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象但分析时同样遵循楞次定律

    答案 ABC

    解析 电磁阻尼现象实质上是电磁感应现象,分析时不仅遵循楞次定律,同样也遵循法拉第电磁感应定律,选项D错误

    6(多选)如图4所示为演示电磁驱动的装置图中是磁铁是电机当电机带动磁铁旋转时靠近它们的金属圆盘(图中)也会绕轴转动起来关于电磁驱动与电磁阻尼下列说法正确的是(  )

    4

    A电磁驱动是一种非接触传动它减小了皮带或齿轮传动的粉尘噪音震动等危害还能避免磨损问题

    B电磁驱动离不开涡流正是磁场对涡流的作用力实现了这种非接触传动而且磁铁和圆盘的转速可以达到同步

    C电磁驱动效率可以达到100%

    D磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接利用了电磁阻尼

    答案 AD

    解析 电磁驱动利用磁场对涡流的作用力,实现了非接触传动,减小了皮带或齿轮传动的粉尘、噪音、震动等危害,还能避免磨损问题,但磁铁与圆盘的转速不可能达到同步,要有速度差,选项A正确,B错误;涡流要消耗能量,所以电磁驱动效率必定小于100%,选项C错误;磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接,当指针摆动时产生感应电流,要阻碍转子的运动,利用了电磁阻尼,选项D正确

    7乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转现让它们以相同角速度同时开始转动由于阻力作用经相同的时间后停止若将圆环置于如图5所示的匀强磁场中甲环的转轴与磁场方向垂直乙环的转轴与磁场方向平行现让甲乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后下列判断正确的是(  )

    5

    A甲环先停下   B乙环先停下

    C两环同时停下  D两环都不会停下

    答案 A

    解析 当铜环转动时,乙环一直与磁场方向平行,穿过乙环的磁通量为零,穿过甲环的磁通量不断变化,不断有感应电流产生,甲环受到安培力,安培力阻碍甲环与磁场间的相对运动,故甲环先停止运动,A正确

    8如图6所示使一个铜盘绕其竖直的轴OO转动且假设摩擦等阻力不计转动是匀速的现把一个蹄形磁铁移近铜盘(  )

    6

    A铜盘的转动将变慢

    B铜盘的转动将变快

    C铜盘仍以原来的转速转动

    D铜盘的转动速度是否变化由磁铁上下两端的极性决定

    答案 A

    9(多选)位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过如图7所示在此过程中(  )

    7

    A磁铁做匀速直线运动   B磁铁做减速运动

    C小车向右做加速运动   D小车先加速后减速

    答案 BC

    解析 磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律知该电流产生的磁场阻碍磁铁的运动同理,磁铁穿出时该电流产生的磁场也阻碍磁铁的运动,故整个过程中,磁铁做减速运动,A项错,B项对;而对于小车上的螺线管来说,在此过程中,螺线管受到的安培力都是水平向右,这个安培力使小车向右一直做加速运动,C项对,D项错

    10(多选)物理课上老师做了一个电磁阻尼的实验如图8甲所示A摆摆片是铜片B摆摆片由相互绝缘的导体片叠加而成AB两摆在通过磁场时A摆很快停下来B摆摆动了很长一段时间后才停下图乙是致远同学另找器材再来探究此实验的装置A是由摆片和细杆组成的摆其摆动平面在磁铁的两极之间当绕在磁铁上的励磁线圈未通电时摆片可自由摆动要经过较长时间才会停下来当线圈通电时摆动应当迅速停止他连接好电路经重复实验均没出现摆动迅速停止的现象对比老师的演示实验下列四个选项中正确的说法是(  )

    8

    A老师实验中A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流

    B老师实验中B摆摆动了很长时间后才停下来的原因是摆上没有产生感应电流

    C致远同学没有成功的原因可能是所选线圈的匝数过多

    D致远同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料

    答案 AD

    解析 老师实验中,A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流,从而阻碍磁通量的变化,选项A正确;老师实验中,B摆摆片是用相互绝缘的导体片叠加成的,产生的涡流很小,所以B摆摆动了很长时间后才停下来,B错误;线圈的匝数越多,摆受阻碍作用越明显,则越容易停下来,选项C错误;如果致远同学实验时所用摆的材质是塑料,则不会产生感应电流,摆不会受到磁场力作用,故摆不会很快停下来,选项D正确

    相关学案

    选择性必修 第二册第五节 涡流现象及其应用学案: 这是一份选择性必修 第二册第五节 涡流现象及其应用学案,共20页。

    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案专题强化6 楞次定律的应用: 这是一份粤教版 (2019)全册综合导学案,共14页。

    2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案模块综合试卷(二): 这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册全册综合学案及答案,共12页。学案主要包含了单项选择题,多项选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。

    免费资料下载额度不足,请先充值

    每充值一元即可获得5份免费资料下载额度

    今日免费资料下载份数已用完,请明天再来。

    充值学贝或者加入云校通,全网资料任意下。

    提示

    您所在的“深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载 10 份资料 (今日还可下载 0 份),请取消部分资料后重试或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载10份资料,您的当日额度已用完,请明天再来,或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深圳市第一中学”云校通余额已不足,请提醒校管理员续费或选择从个人账户扣费下载。

    重新选择
    明天再来
    个人账户下载
    下载确认
    您当前为教习网VIP用户,下载已享8.5折优惠
    您当前为云校通用户,下载免费
    下载需要:
    本次下载:免费
    账户余额:0 学贝
    首次下载后60天内可免费重复下载
    立即下载
    即将下载:资料
    资料售价:学贝 账户剩余:学贝
    选择教习网的4大理由
    • 更专业
      地区版本全覆盖, 同步最新教材, 公开课⾸选;1200+名校合作, 5600+⼀线名师供稿
    • 更丰富
      涵盖课件/教案/试卷/素材等各种教学资源;900万+优选资源 ⽇更新5000+
    • 更便捷
      课件/教案/试卷配套, 打包下载;手机/电脑随时随地浏览;⽆⽔印, 下载即可⽤
    • 真低价
      超⾼性价⽐, 让优质资源普惠更多师⽣
    VIP权益介绍
    • 充值学贝下载 本单免费 90%的用户选择
    • 扫码直接下载
    元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
    您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      充值到账1学贝=0.1元
      0学贝
      本次充值学贝
      0学贝
      VIP充值赠送
      0学贝
      下载消耗
      0学贝
      资料原价
      100学贝
      VIP下载优惠
      0学贝
      0学贝
      下载后剩余学贝永久有效
      0学贝
      • 微信
      • 支付宝
      支付:¥
      元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
      您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      扫码支付0直接下载
      • 微信
      • 支付宝
      微信扫码支付
      充值学贝下载,立省60% 充值学贝下载,本次下载免费
        下载成功

        Ctrl + Shift + J 查看文件保存位置

        若下载不成功,可重新下载,或查看 资料下载帮助

        本资源来自成套资源

        更多精品资料

        正在打包资料,请稍候…

        预计需要约10秒钟,请勿关闭页面

        服务器繁忙,打包失败

        请联系右侧的在线客服解决

        单次下载文件已超2GB,请分批下载

        请单份下载或分批下载

        支付后60天内可免费重复下载

        我知道了
        正在提交订单

        欢迎来到教习网

        • 900万优选资源,让备课更轻松
        • 600万优选试题,支持自由组卷
        • 高质量可编辑,日均更新2000+
        • 百万教师选择,专业更值得信赖
        微信扫码注册
        qrcode
        二维码已过期
        刷新

        微信扫码,快速注册

        还可免费领教师专享福利「樊登读书VIP」

        手机号注册
        手机号码

        手机号格式错误

        手机验证码 获取验证码

        手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

        设置密码

        6-20个字符,数字、字母或符号

        注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
        QQ注册
        手机号注册
        微信注册

        注册成功

        下载确认

        下载需要:0 张下载券

        账户可用:0 张下载券

        立即下载
        账户可用下载券不足,请取消部分资料或者使用学贝继续下载 学贝支付

        如何免费获得下载券?

        加入教习网教师福利群,群内会不定期免费赠送下载券及各种教学资源, 立即入群

        即将下载

        2022年高中物理(新教材)新粤教版选择性必修第二册同步学案第五节 涡流现象及其应用
        该资料来自成套资源,打包下载更省心 该专辑正在参与特惠活动,低至4折起
        [共10份]
        浏览全套
          立即下载(共1份)
          返回
          顶部
          Baidu
          map