2019_2020版高中物理第一章电磁感应7涡流（选学）讲义精练（含解析）教科版

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1、7　涡流(选学)[学科素养与目标要求]　物理观念：1.了解涡流的产生、利用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.知道电磁阻尼的原理及应用．科学思维：通过涡流和电磁阻尼的实例分析，体会产生机理，并能分析其作用．一、涡流由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流．二、高频感应炉与电磁灶1．高频感应炉是利用涡流熔化金属，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中．2．电磁灶：在灶内的励磁线圈中通入交变电流时，形成交变磁场，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，使锅底产生涡流，锅底有适当

2、的电阻，产生焦耳热，使锅底发热．三、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫电磁阻尼．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．(　×　)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y＝x2

3、，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　mg(b－a)＋mv2一、涡流如图所示，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？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．1．产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变

4、化的磁场中．(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动．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：高频感应炉、探雷器、安检门、电磁灶等．(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．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2所示为一手持式封口机，它的工作原理是

5、：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，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法正确的是(　　)图2A．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答案　CD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

6、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2　(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．机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品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；安检门是利用涡流工作的；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

7、变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止；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C、D正确．二、电磁阻尼弹簧上端固定，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(如图所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象．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