配套K122017_2018学年高中物理第四章电磁感应7涡流学案新人教版选修3_2
高中物理第四章涡流电磁阻尼和电磁驱动学案新人教版选修
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用．一、涡流[问题设计]1．如图1所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？图12.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图2所示．请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？图2[要点提炼]1．定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做．2．决定因素：磁场变化越快(ΔBΔt越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．3．应用：、、机场安检等．4．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．可增大铁芯材料的、用相互绝缘的叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动[问题设计]1．电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．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3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象．2．电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动．图4根据以上现象，回答下列问题：(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(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相同吗？[要点提炼]1．电磁阻尼(1)定义：当时，感应电流会使导体受到，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为．(2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．2．电磁驱动(1)定义：如果转动，在导体中会产生，感应电流使导体受到安培力的作用，使导体运动起来，这种作用常称为电磁驱动．注意：电磁驱动中导体的运动速度要磁场的运动速度．(2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向，做功，导体运动，电能转化为机械能．所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机．3．电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为相对运动．一、涡流的理解与应用例1如图5所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )图5A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大针对训练光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是y＝x2，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(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b ＞a)处以初速度v沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 ( )图6A．mgb B.12mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋12mv2二、对电磁阻尼的理解例2如图7所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图7三、对电磁驱动的理解例3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8所示，在此过程中( )图8A．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1．(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是 ( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中2．(涡流的应用)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应3．(电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是( )图9A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力4．(电磁驱动的理解与应用)如图10所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是 ( )图10A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C．用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥题组一涡流的理解与应用1．下列仪器是利用涡流工作的有( )A．电磁炉 B．微波炉C．金属探测器 D．真空冶炼炉2．下列关于涡流的说法中正确的是( )A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流3.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被治炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种金属．那么该炉的加热原理是( )图1A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电4．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量5.如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的分别是( )图2A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯6．如图3所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质的锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是( )图3A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质的锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的7．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．试分析这一现象中的能量转化情况，它对卫星的运动可能产生怎样的影响？题组二对电磁阻尼的理解与应用8.如图4所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是( )图4A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的9.如图5所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把金属球向上拉离平衡位置后释放，此后金属球的运动情况是(不计空气阻力)( )图5A．做等幅振动 B．做阻尼振动C．振幅不断增大 D．无法判定10．如图6所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图6A．2是磁铁，1中产生涡流B．1是磁铁，2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定下来11．磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，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．起电磁驱动的作用题组三对电磁驱动的理解与应用12.如图7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，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将 ( )图7A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动13.如图8所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里，S极向纸外转动，在此过程中，圆环将 ( )图8A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第四章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动
第七节：涡流【学习目标】（1）、明白涡流是如何产生的（2）、明白涡流的利与弊，和如何利用和避免涡流（3）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因（3）、利用理论联系实际的方式加深理解涡流【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用【学习难点】涡流的产生原因【学习方式】实验法、探讨法【学习进程】一、知能预备1．涡流概念:2．涡流产生原因:3．涡流的利用与控制(1)利用——(2)控制——4．电磁驱动原理:二、疑难分析:(一)涡流概念块状金属放在转变的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力能够在整块金属内部引发闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。
“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有转变的磁场，因此产生感生电场，引发涡流。
涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方式称为感应加热。
而涡流的大小和磁通量转变率成正比，磁场转变的频率越高，导体里的涡流也越大。
实际上,一般利用高频交流电激发涡流。
如：A．高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。
由于焊缝处的接触电阻专门大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一路。
我国产生的自行车架就是用这种方式焊接的。
B．高频感应炉高频感应炉利用涡流来熔化金属。
图是冶炼金属的感应炉的示用意．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方式速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．C．电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发烧，然后再作用于锅内食物。
这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
高中物理第四章电磁感应4.7涡流教案新人教版选修3_2
课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。 因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的 涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为 减弱，涡流产生的热量也减少。 2、电磁阻尼 阅读教材 30 页上的“思考与讨论” ，分组讨论，然后发 表自己的见解。 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受 到安培力的作用，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。 ［演示 2］电磁阻尼。 按照教材“做一做”中叙述的内容，演示 电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。 ［演示 3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托
教学 反思
通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验，培养学生客观、全面地认识事物的科学态 度。
涡流
项目 课题 （一）知识与技能 1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和 防止。 教学 目标 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。 （二）过程与方法 培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 涡流 内容 修改与创新
（一）引入新课 教学 过程 出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么 通过演示实验，引导学生 特点？ 观察现象、分析实验 它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。 为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事 儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课 1、涡流 ［演示 1］涡流生热实验。 在可拆变压器的一字铁下面加 一块厚约 2mm 的铁板， 铁板垂直于铁 芯里磁感线的方向。 在原线圈接交流 电。 几分钟后， 让学生摸摸铁芯和铁 板， 比较它们的温度，报告给全班同 学。 为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡 流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？ 当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就 会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做 涡流。
2017_2018学年高中物理第四章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动教学案新人教版选修3_2
一、涡流
1．概念
由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。
2．特点
假设金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。
3．应用
(1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉(图4 7 1)。
图4 7 1
(2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。
4．避免
电动机、变压器等设备中应避免铁芯中涡流过大而致使浪费能量，损坏电器。
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，那么金属块在曲面上滑动的进程中产生的焦耳热总量是( )
图4 7 2
A．mgbB. mv2
C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋ mv2
解析：选D 由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。
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，减小铁芯的发烧量
D．减小涡流，减小铁芯的发烧量
解析：选BD 涡流的要紧效应之一确实是发烧，而变压器的铁芯发烧，是咱们不希望显现的。因此不采纳整块硅钢，而采纳薄硅钢片叠压在一路，目的确实是减小涡流，从而减小铁芯的发烧量，进而提高变压器的效率。故B、D正确。
[答案]BC
应用楞次定律及其推行含义能够快速求解电磁阻尼和电磁驱动类问题。
2017_2018学年高中物理第4章电磁感应7涡流练习新人教版选修3_2
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
答案 AD
解析 交流电频率越高，那么产生的感应电流越强，升温越快，故A项对．工件中遍地电流相同，电阻大处产生热多，故D项对．
点评 涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必需是转变的，此题能说明电磁炉的原理．
2．机场的安检门能够利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的选项是( )
A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流
B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流
第7节 涡流
1．当线圈中的电流随时刻转变时，由于电磁感应，在周围导体中产生像水中旋涡样的感应电流，把这种感应电流叫涡流．利用涡流的热效应可进行真空冶炼，利用它的磁效应可进行金属探测．
2．当导体在磁场中运动时，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向老是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼；当磁场相对导体转动时，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而运动起来，这种现象称为电磁驱动．
点评 当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动，即安培力为电磁阻尼的阻力．
4. 如图4所示，是称为阻尼摆的示用意，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O
点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆专门快就会停止摆动；假设将摆改成梳齿状，仍是从同一名置释放，摆会摆动较长的时刻．试定性分析其缘故．
近年高中物理 第4章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业 新人教版选修3-2(20
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涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础夯实一、选择题（1~5题为单选题,6题为多选题)1．下列应用哪些与涡流无关错误!（ D )A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．家用电度表D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流解析：真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是磁电式电流表，指针摆动时,铝框骨架中产生涡流；家用电表(转盘式)的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D错误。
2．（安徵铜陵一中2015~2016学年高二下学期期中）如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源错误!( D ）A．直流低压B．直流高压C．低频交流电D．高频交流电解析:线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流,从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的感应电流越大，产生的热量越多，故D正确，ABC错误，故选D。
3．(湖南长沙市2014～2015学年高二下学期检测)将一个闭合金属环用绝缘丝线悬于O点，如图所示，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，将小球拉至图示位置释放后错误!( C )A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C．金属环的摆动最终会停下来D．金属环最终停止在初始释放位置解析:当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生感应电流，从而阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能;所以环最终静止，故ABD错误，C正确.4．（北京四中2014～2015学年高二上学期期末）物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
学年高中物理 第四章 电磁感应 第节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业 新人教版选修
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动[随堂检测]1.以下列图，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均能够自由绕OO′轴转动，两磁极凑近铜盘，但不接触，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B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动解析：选 B.因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感觉电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻拦相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感觉的条件可知，线圈中能产生电流的条件必定是磁通量发生变化，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，所以正确选项是B.2.(2018·重庆第二外国语学校月考)以下列图，一金属铜球用绝缘细线挂于O点，将铜球拉离平衡地址并释放，铜球摇动过程中经过有界的水平匀强磁场所区，若不计空气阻力，则()A．铜球向右穿过磁场后，还能够摆至原来的高度B．在进入和走开磁场时，铜球中均有涡流产生C．铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大D．铜球最后将静止在竖直方向的最低点解析：选 B.铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，依照能量守恒知铜球的机械能将转变为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；当铜球进入或走开磁场所区时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒．离平衡地址越近速度越大，故C错误；在铜球不停经过磁场，机械能不停耗费过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场所区来回摇动，由于在此地域内没有磁通量的变化(素来是最大值)，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场所区来回摇动，而不是静止在最低点，故D 错误．3.弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈凑近磁铁，以下列图，观察磁铁的振幅将会发现( )A ．S 闭合时振幅逐渐减小，S 断开时振幅不变B ．S 闭合时振幅逐渐增大，S 断开时振幅不变C ．S 闭合或断开，振幅变化相同D ．S 闭合或断开，振幅都不发生变化解析：选A.若S 断开，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感觉电流，故振幅不变；若S 闭合，有感觉电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，应选A.4.圆滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，以下列图，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上界线是y ＝a 的直线(如图中的虚线所示)，一个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，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A ．mgb B.12mv 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12mv 2解析：选 D.金属块在进出磁场过程中要产生感觉电流，感觉电流转变为内能，机械能要减少，上升的最大高度不停降低，最后恰巧滑不出磁场，做往来运动永不停止，依照能量转变与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q ＝ΔE ＝12mv 2＋mg (b －a )，故D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2018·海南华侨中学三亚学校期末)以下做法中能够减小涡流产生的是( )A ．在电动机、变压器的线圈中加入铁芯B．电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C．在电磁冶金中，把交变电流改成直流D．一些大型用电器采用特制的安全开关解析：选 B.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流没关．故A错误；在整块导体内部发生电磁感觉而产生感觉电流的现象称为涡流现象，要耗费能量，不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，故B正确；在电磁冶金中，是利用涡流产生的热量，把交变电流改成直流则不能够使用．故C错误；一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防范断电时由于自感产生的高压，与涡流没关，故D 错误．2．(2018·甘肃天水一中月考)电磁炉是利用电磁感觉现象产生的涡流，使锅体发热进而加热食品．以下相关的说法中正确的选项是()A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率相关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘资料制成的锅体都能够利用电磁炉来烹饪食品D．电磁炉的上表面一般都用金属资料制成，以加速热传达减少热耗费解析：选A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率相关，故A正确；直流电不能够产生变化的磁场，在锅体中不能够产生感觉电流，电磁炉不能够使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体资料，不能够使用绝缘资料制作锅体，故C错误；电磁炉的上表面若是用金属资料制成，使用电磁炉时，上表面资料发生电磁感觉要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘资料制作，故D错误．3.甲、乙两个完好相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止．若将环置于磁感觉强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，以下列图，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则以下判断正确的选项是()A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后解析：选 B.由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的磁通量变化，所以甲环中不产生感觉电流，乙环中产生感觉电流．乙环的机械能不停地转变为电能，最后转变为焦耳热消失掉，所以乙环先停下来．4.以下列图，闭合导线环和条形磁铁都能够绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将()A．产生逆时针方向的感觉电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感觉电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感觉电流，圆环其实不转动D．产生顺时针方向的感觉电流，圆环其实不转动解析：选 A.磁铁转动时，穿过环向里的磁通量增加，依照楞次定律，环中产生逆时针方向的感觉电流，磁铁转动时，为阻拦磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A正确．5.以下列图，在蹄形磁铁的两极间有一能够自由转动的铜盘(不计各种摩擦)．现让铜盘转动，下面对观察到的现象描述及讲解正确的选项是()A．铜盘中既没有感觉电动势又没有感觉电流，铜盘将素来转动下去B．铜盘中有感觉电动势而没有感觉电流，铜盘将素来转动下去C．铜盘中既有感觉电动势又有感觉电流，铜盘将很快停下D．铜盘中既有感觉电动势又有感觉电流，铜盘将越转越快解析：选 C.铜盘转动时，依照法拉第电磁感觉定律及楞次定律知，盘中有感觉电动势，也产生感觉电流，并且碰到电磁阻尼作用，机械能转变为电能进而转变为焦耳热，铜盘将很快停下，C正确，A、B、D错误．6．(2018·河南永年一中月考)安检门是一个用于安全检査的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．若是金属物品经过安检门，金属中会被感觉出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，进而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的选项是()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水果刀C．若是“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解析：选 B.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感觉电流，而金属物品中感觉电流产生的交变磁场会在线圈中产生感觉电流，引起线圈中交变电流发生变化，进而被探测到．则安检门不能够检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；若是“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能够正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感觉原理，故D错误．7.以下列图，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都能够绕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C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动解析：选 C.当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感觉电流产生，以阻拦磁通量的增加，即感觉电流的方向必然是使其碰到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，所以线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速．若是转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起“驱动”作用的安培力将消失．二、多项选择题8.以下列图，在O点正下方有一个拥有理想界线的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则以下说法正确的选项是()A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最后将做等幅摇动解析：选BD.铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感觉电流产生，将耗费必然的机械能，所以A点高于B点，铜环的摆角会越来越小，最后出不了磁场，而做等幅摇动．9．(2018·陕西西安一中期末)以下列图是电表中的指针和电磁阻尼器，以下说法中正确的选项是()A．1是磁铁，在2中产生涡流B．2是磁铁，在1中产生涡流C．该装置的作用是使指针能很快地牢固D．该装置的作用是使指针能够转动解析：选BC.该装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转变为内能，进而使1很快的牢固，故B、C正确，A、D错误．10.以下列图，A、B为大小、形状均相同且内壁圆滑但用不相同资料制成的圆管，现将两圆管竖直固定在相同高度，将两个带相同磁性的小球同时从A管和B管上端管口处无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．以下关于两管的描述中可能正确的选项是() A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的解析：选AD.磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看做好多金属圆环，小球的磁场使每个圆环中产生感觉电流，依照楞次定律可知，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在非金属资料圆管中不会产生感觉电流，小球依旧做自由落体运动．由以上解析可知，B管中的小球后落地，说明磁性小球使B管产生了涡流，即B管必然是用金属导体资料制成的．应选项A、D正确．11.(2018·河南驻马店联考)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．以下列图，在线圈L1中通以低频交变电流，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感觉电流．由于金属板厚度不相同，吸取电磁能量强弱不相同，以致L2中感觉电流的强弱不相同．则()A．金属板吸取电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交变电流解析：选AD.线圈L1产生的变化磁场使金属板产生涡流，所以A正确；金属板越厚，在变化的磁场作用下产生涡流越强，即B错误；线圈L1产生的是变化磁场，所以L2中产生的是与L1中同频率的交流电，故C错误，D正确．12．(2018·江苏石庄高级中学期末)涡流检测是工业上无损检测的方法之一．以下列图，线圈中通以必然频率的正弦交流电，凑近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．以下说法中正确的选项是()A．涡流的磁场总是要阻拦穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件能够是塑料或橡胶制品解析：选ABC.依照楞次定律得知：感觉电流的磁场总是要阻拦引起感觉电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻拦穿过工件磁通量的变化，故A正确；感觉电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；由于线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C 正确；电磁感觉只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误．13．(2018·福建惠安嘉惠中学月考)电磁炉采用感觉电流(涡流)的加热原理，是经过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流．它拥有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．以下关于电磁炉的说法中正确的选项是()A．电磁炉面板可采用陶瓷资料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板可采用金属资料，经过面板发热加热锅内食品C．电磁炉能够用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．能够经过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率解析：选AD.电磁炉是利用电磁感觉加热原理制成的电气烹饪器具．由高频感觉加热线圈(即励磁线圈)、高频电力变换装置、控制器及铁磁资料锅底炊具等部分组成．使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分经过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，进而产生烹饪所需的热．所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部，而不能够用陶瓷资料，产生的热量可经过面板加热，故面板可采用陶瓷资料，A、D正确，B、C错误．14．以下列图，金属球从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设球的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：选BD.若是匀强磁场，金属球从一侧滚上另一侧过程中，穿过金属球的磁通量没发生变化，所以金属球内无涡流产生，也就没有机械能的损失，在另一侧就能滚上原来的高度，故B正确，A错误．若是非匀强磁场，金属球转动过程中，穿过金属球的磁通量发生变化，所以金属球内产生涡流，机械能损失转变为内能，故另一侧不能够到达原来的高度，所以C错误，D正确．。
高中物理4.7涡流学案新人教版选修
高中物理4.7涡流学案新人教版选修4、7 涡流学习目标【知识与技能】（1）知道涡流是如何产生的（2）知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流【过程与方法】（1）用实验的方法引入新课激发学生的求知欲（2）通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因（3）利用理论联系实际的方法加深理解涡流【情感、态度与价值观】（1）体验实验的乐趣，引发学生去分析问题，解决问题，提高其学习掌握知识的能力（2）通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力。
教学重点涡流的产生原因和涡流的作用教学难点涡流的产生原因新课教学1、涡流［演示1］涡流生热实验。
当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。
由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应。
2、电磁阻尼导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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。
［演示］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。
如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。
上述现象说明了什么？3、电磁驱动磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。
4、实例探究涡流的应用【例1】如图所示是高频焊接原理示意图、线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（）A、电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B、电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C、工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D、工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大答案：AD巩固练习1、如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（）A、铝环的滚动速度将越来越小B、铝环将保持匀速滚动C、铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D、铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变答案：B2、如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）A、若是匀强磁场，环滚上的高度小于 hB、若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC、若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD、若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h答案：BD3、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）A、铁B、木C、铜D、铝答案：CD4、如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动、（选填“加速”、“匀速”或“减速”）答案：减速。
浙江省高中物理第四章电磁感应第7课时涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案新人教版选修3-2(2021年整理)
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第7课时涡流、电磁阻尼和电磁驱动[研究选考·把握考情]知识内容涡流、电磁阻尼和电磁驱动考试要求加试b教学要求1。
了解涡流产生的原因，知道涡流的本质是感应电流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说明不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象知识点一涡流[基础梳理]1。
定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流,这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流,简称涡流。
2。
应用（1)涡流热效应的应用，如真空冶炼炉。
(2)涡流磁效应的应用，如探雷器。
3.防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器.(1）途径一：增大铁芯材料的电阻率。
(2）途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表整块硅钢铁芯。
[要点精讲]1.对涡流的理解：（1)本质：电磁感应现象.(2）条件:穿过金属块的磁通量发生变化,并且金属块本身构成闭合回路。
（3)特点：整个导体回路的电阻一般很小,感应电流很大。
故金属块的发热功率很大。
学年高中物理 第四章 电磁感应 涡流、电磁阻尼和电磁驱动练习 新人教版选修
4-7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动时间：40分钟满分：100分一、选择题(每题6分，共60分)1．出名物理学家弗曼曾设计过一个实验，以下列图。
在一块绝缘板的中部安装一个线圈，线圈接有电源，板的周围有好多带负电的小球，整个装置支撑起来，忽略各处的摩擦，当电源接通的刹时，以下关于圆盘的说法中正确的选项是()A．圆盘将逆时针转动B．圆盘将顺时针转动C．圆盘不会转动D．无法确定圆盘可否会动答案A解析线圈接通电源刹时，产生向上的磁场，向上增大的磁场产生顺时针方向的感生电场，由于小球带负电，负电荷碰到的电场力与电场方向相反，则有逆时针方向的电场力，故圆盘将沿逆时针方向转动。
A正确。
2.(多项选择)以下列图是用涡流金属探测器探测地下金属物的表示图，以下说法中正确的选项是()A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场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由于探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是由于金属物中产生了涡流答案AD解析探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
A、D正确。
3．以下列图，使一个铜环绕其竖直的轴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，则()A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度可否变化，要依照磁铁的上下两端的极性来决定答案A解析当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感觉电流，由楞次定律可知感觉电流受的安培力阻拦其相对运动，因此铜盘的转动将变慢。
A正确。
4．以下列图，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都能够绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动，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C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动答案C解析依照楞次定律可知，为了阻拦磁通量的变化，线圈的转动方向应该与蹄形磁铁的转动方向一致，但是线圈的转速应小于蹄形磁铁的转速，故C项正确。
高中物理第四章涡流电磁阻尼和电磁驱动学案新人教选修
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，把这种感应电流叫涡流．利用涡流的热效应可进行真空冶炼，利用它的磁效应可进行金属探测．2．当导体在磁场中运动时，在导体中会产生感应电流，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；当磁场相对导体转动时，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而运动起来，这种现象称为电磁驱动．3．下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中4．磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，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．起电磁驱动的作用图15．如图1所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止【概念规律练】知识点一涡流及其应用1．如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )图2A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯2．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是( )A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流知识点二电磁阻尼3．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图3所示，铜盘就能在较短时间内停止转动，分析这个现象产生的原因．图34. 如图4所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．图4知识点三电磁驱动5．如图5所示，让一金属圆盘接近磁铁的两极，但不接触，使磁铁转动，圆盘也会跟着转动，这种现象称为“电磁驱动”，请你说明电磁驱动的原理．图56．位于光滑水平面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6所示，在此过程中( )图6A．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【方法技巧练】涡流能量问题的处理技巧7．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．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．如图7所示，如果在磁铁下端放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．图71．下列哪些仪器是利用涡流工作的( )A．电磁炉 B．微波炉C．金属探测器 D．真空冶炼炉2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量3．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( )图8A．做等幅振动 B．做阻尼振动C．振幅不断增大 D．无法判定4．如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图9A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定5．如图10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，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )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7．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，线圈的运动情况是( )图11A．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C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动7．如图12所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )图12A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大8．如图13所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )图13A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点9．如图14所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况．图1410．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？11．一金属圆环用绝缘细绳悬挂，忽略空气阻力，圆环可做等幅摆动，若在圆环正下方放置一条形磁铁如图14所示，圆环将如何运动．错误！未找到引用源。
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7 涡流[目标定位] 1.了解涡流是怎样产生的及涡流现象的利用和危害.2.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用.3.了解电磁阻尼和电磁驱动.一、涡流1.定义用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流.2.对涡流的理解(1)本质：电磁感应现象.(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路.(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大.故金属块的发热功率很大.3.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.4.应用(1)涡流热效应的应用，如真空冶炼炉.(2)涡流磁效应的应用，如探雷器.5.涡流的危害与防止(1)涡流的危害在各种电机、变压器中，涡流会使铁芯的温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命；另外涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低.(2)涡流的防止为了减小涡流，变压器、电机中的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠压而成.一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热.深度思考发生涡流时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？答案金属块自身构成闭合回路，导体内部等效成许多闭合电路.当穿过金属块的磁通量变化时，金属块内部会产生感应电流.例1下列关于涡流的说法中正确的是( )A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应D.在硅钢片中不能产生涡流解析涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应.硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项A正确.答案 A例2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，减小铁芯的发热量解析涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的，所以不采用整块硅钢，而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.答案BD减小涡流的途径之一是增大铁芯材料的电阻率；另一途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯.二、电磁阻尼和电磁驱动1.电磁阻尼：(1)定义：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.(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数. 2.电磁驱动：(1)定义：磁场相对于导体转动时，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，使导体运动起来. (2)应用：交流感应电动机. 3.电磁阻尼和电磁驱动的比较：深度思考电磁阻尼是谁阻碍谁的运动？电磁驱动是谁驱动谁？答案 电磁阻尼是磁场阻碍导体相对磁场的运动，电磁驱动是磁场驱动导体的运动.例3 如图1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( )图1A.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，故知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误. 答案 C例4如图2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，当磁铁逆时针转动时，则( )图2A.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.线圈将顺时针转动，转速比磁铁大D.线圈将顺时针转动，转速比磁铁小解析当磁铁逆时针转动时，线圈中产生感应电流，根据楞次定律知，感应电流总是阻碍磁铁和线圈之间的相对运动，线圈将与磁铁同向转动，但转动速度比磁铁小.B项正确.答案 B电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都是阻碍相对运动，减小导体与磁场的相对速度.但阻碍不是阻止，导体与磁场的运动不同步.1.(涡流的应用)(多选)如图3所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )图3A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯答案AB解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高.要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱.所以选项A、B正确，选项C、D错误.2(涡流的应用)(多选)如图4所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )图4A.交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B.交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案AD解析交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，工件电流相同，电阻越大，温度越高，放热越多.3.(对电磁阻尼的理解)(多选)如图5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( )图5A.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BC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.4.(对电磁驱动的理解)如图6所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )图6A.两环都向右运动B.两环都向左运动C.环1静止，环2向右运动D.两环都静止答案 C解析条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动.题组一涡流的应用1.(多选)对变压器和电动机中涡流的认识，以下说法正确的是( )A.涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘的寿命B.涡流发热，要损耗额外的能量C.为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯D.涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用答案AB解析变压器和电动机中产生的涡流会使温度升高消耗能量，同时会减少线圈绝缘的寿命，A、B正确；变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小电流，减少产生的热量，C错误；涡流产生于铁芯中，对原电流无阻碍作用，D错误.故选A、B.2.如图1所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )图1A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯答案 C解析通入恒定电流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流.通入变化的电流时，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高.涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温，故C正确.3.(多选)如图2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( )图2A.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AD4.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的.如图3所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被治炼的金属中，因此适用于冶炼特种金属.那么该炉的加热原理是( )图3A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用线圈中电流产生的磁场C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案 C5.如图4所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物.电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害.关于电磁炉，以下说法中正确的是( )图4A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的答案 B解析电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误，B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误.题组二对电磁阻尼的理解6.(多选)如图5所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )图5A.A、B两点在同一水平线上B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜环最终将做等幅摆动答案BD解析铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点.铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动.7.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，则( )图6A.铜盘转动将变慢B.铜盘转动将变快C.铜盘仍以原来的转速转动D.铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定答案 A解析当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知感应电流受到的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢.本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，故正确选项为A.8.如图7所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是( )图7A.都做匀速运动B.甲、乙做加速运动C.甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D.甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动答案 C解析铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁力.铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动.木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用.9.弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变.若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图8所示，观察磁铁的振幅将会发现( )图8A.S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变B.S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变C.S闭合或断开，振幅变化相同D.S闭合或断开，振幅都不发生变化答案 A解析S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减少，A正确. 10.(多选)如图9所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是( )图9A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D.A管用胶木制成的，B管是用铝制成的答案AD题组三对电磁驱动的理解11.如图10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，但不接触.当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )图10A.以相同的转速与磁铁同向转动小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学 B.以较小的转速与磁铁同向转动C.以相同的转速与磁铁反向转动D.静止不动答案 B解析 因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应电流的条件必须是磁通量发生变化.故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，所以正确选项是B.12.(多选)位于光滑水平面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11所示，在此过程中()图11A.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。