2018-2019版物理选修3-2人教浙江专版全程导学笔记课件：第四章 电磁感应 7 精品
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知识探究
一、涡流
[导学探究] 如图1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？
图1 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.
D.线圈静止不动
123
解析 答案
第四章 电磁感应
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
考试要求
知识内容 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 必考
加试
b
1.了解涡流的产生原因，知道涡流的本质是感应电流. 课时要求 2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象.
3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法.
内容索引
知识探究
新知探究 点点落实
题型探究
重点难点 各个击破
达标检测
题型探究
一、涡流的理解、利用和防止
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.
蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时针
转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时针转动时线圈也逆
时针转动.
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？
图3
答案 变化
(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速 度有什么关系？
答案 线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使 线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.
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.
解析 答案
二、电磁阻尼
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3 (2016·铜乡一中月考)在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定 一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、 丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向 磁铁运动的过程中
[知识梳理] 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，电流在导体中组成闭合回路，很像 水中的旋涡，所以 把它叫做涡电流，简称涡流. 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越 快 ( ΔB越 大 )，导体的横截面积S
Δt 越 大 ，导体材料的电阻率越 小 ，形成的涡流就越大. 3.应用： 真空冶炼炉 、探雷器 、安检门等. 4.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.
图7
A.都做匀速运动
√C.甲、乙做减速运动
B.甲、乙做加速运动 D.乙、丙做匀速运动
解析 甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运
动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.
解析 答案
三、电磁驱动
例4 如图8所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和
磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接
二、电磁阻尼和电磁驱动
[导学探究]
1.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2所示)，磁铁就会很快停下来，这属于什么现象？
答案 电磁阻尼
图2
2.一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图3所示，
例1 (多选)高频焊接原理示意图如图5所示，线圈通以高频变化的电流， 金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处 产生的热量较大，可采用
A.增大高频变化电流的电压
√C.增大焊接缝的接触电阻
图5
√B.增大高频变化电流的频率
D.减小焊接缝的接触电阻
解析 答案
例2 (多选)如图6所示，闭合金属环从光滑曲面上h高
2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4所示，
抛物线的方程为y＝x2，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y＝a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y＝b(b>a)
处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速
图4
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_m_g_(_b_－__a_)_＋__12_m_v_2.
[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)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( √ ) (3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( √ ) (4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.( × )
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 图6
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
√B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
√D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h
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
触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将
A.以相同的转速与磁铁同向转动
Байду номын сангаас
√B.以较小的转速与磁铁同向转动
图8
C.以相同的转速与磁铁反向转动
D.静止不动
解析 答案
达标检测
1.(涡流的应用)(2017·绍兴高二检测)电磁炉热
效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，
电磁“火力”强劲，安全可靠，如图9所示
是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法
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
√C.起电磁阻尼的作用
√B.利用涡流而设计的
图10
D.起电磁驱动的作用
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.
正确的是
图9
A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉
加热效果越好
√B.电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导
热性能较差
D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
123
解析 答案
2.(对电磁阻尼的考查)(多选)如图10所示，磁电式
[知识梳理] 1.电磁阻尼：当导体在 磁场中 运动时，感应电流会使导体受到安培力， 安培力的方向总是 阻碍 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼. 2.电磁驱动：若磁场相对导体运动，在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，这种作用常 常称为电磁驱动. 3.电磁阻尼中克服 安培力 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化 为内能；电磁驱动中通过 安培力 做功，部分电能转化为导体的机械能 而对外做功.
123
解析 答案
3.(对电磁驱动的考查)如图11所示，蹄形磁铁的两极之间
放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，
当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是
A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
图11
√C.线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速
知识探究
一、涡流
[导学探究] 如图1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？
图1 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.
D.线圈静止不动
123
解析 答案
第四章 电磁感应
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
考试要求
知识内容 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 必考
加试
b
1.了解涡流的产生原因，知道涡流的本质是感应电流. 课时要求 2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象.
3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法.
内容索引
知识探究
新知探究 点点落实
题型探究
重点难点 各个击破
达标检测
题型探究
一、涡流的理解、利用和防止
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.
蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时针
转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时针转动时线圈也逆
时针转动.
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？
图3
答案 变化
(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速 度有什么关系？
答案 线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使 线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.
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.
解析 答案
二、电磁阻尼
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3 (2016·铜乡一中月考)在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定 一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、 丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向 磁铁运动的过程中
[知识梳理] 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，电流在导体中组成闭合回路，很像 水中的旋涡，所以 把它叫做涡电流，简称涡流. 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越 快 ( ΔB越 大 )，导体的横截面积S
Δt 越 大 ，导体材料的电阻率越 小 ，形成的涡流就越大. 3.应用： 真空冶炼炉 、探雷器 、安检门等. 4.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.
图7
A.都做匀速运动
√C.甲、乙做减速运动
B.甲、乙做加速运动 D.乙、丙做匀速运动
解析 甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运
动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.
解析 答案
三、电磁驱动
例4 如图8所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和
磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接
二、电磁阻尼和电磁驱动
[导学探究]
1.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2所示)，磁铁就会很快停下来，这属于什么现象？
答案 电磁阻尼
图2
2.一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图3所示，
例1 (多选)高频焊接原理示意图如图5所示，线圈通以高频变化的电流， 金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处 产生的热量较大，可采用
A.增大高频变化电流的电压
√C.增大焊接缝的接触电阻
图5
√B.增大高频变化电流的频率
D.减小焊接缝的接触电阻
解析 答案
例2 (多选)如图6所示，闭合金属环从光滑曲面上h高
2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4所示，
抛物线的方程为y＝x2，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y＝a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y＝b(b>a)
处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速
图4
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_m_g_(_b_－__a_)_＋__12_m_v_2.
[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)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( √ ) (3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( √ ) (4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.( × )
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 图6
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
√B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
√D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h
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
触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将
A.以相同的转速与磁铁同向转动
Байду номын сангаас
√B.以较小的转速与磁铁同向转动
图8
C.以相同的转速与磁铁反向转动
D.静止不动
解析 答案
达标检测
1.(涡流的应用)(2017·绍兴高二检测)电磁炉热
效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，
电磁“火力”强劲，安全可靠，如图9所示
是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法
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
√C.起电磁阻尼的作用
√B.利用涡流而设计的
图10
D.起电磁驱动的作用
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.
正确的是
图9
A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉
加热效果越好
√B.电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导
热性能较差
D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
123
解析 答案
2.(对电磁阻尼的考查)(多选)如图10所示，磁电式
[知识梳理] 1.电磁阻尼：当导体在 磁场中 运动时，感应电流会使导体受到安培力， 安培力的方向总是 阻碍 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼. 2.电磁驱动：若磁场相对导体运动，在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，这种作用常 常称为电磁驱动. 3.电磁阻尼中克服 安培力 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化 为内能；电磁驱动中通过 安培力 做功，部分电能转化为导体的机械能 而对外做功.
123
解析 答案
3.(对电磁驱动的考查)如图11所示，蹄形磁铁的两极之间
放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，
当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是
A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
图11
√C.线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速