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2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用版名师制作精品讲义:第四章 电磁感应 7 Word版含答案.docx

2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用…

MR杨
2019-03-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用版名师制作精品讲义:第四章 电磁感应 7 Word版含答案docx》,可适用于高中教育领域

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip名校名师推荐helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标 知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用一、涡流涡流: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涡流大小的决定因素:磁场变化越快(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二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时导体中产生的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三、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即学即用判断下列说法的正误()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( times )()电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律( radic )()电磁阻尼发生的过程存在机械能向内能的转化( radic )()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( times )光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线如图所示抛物线的方程为y=x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(ba)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答案 mg(b-a)+mv一、涡流导学探究 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?图答案 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知识深化产生涡流的两种情况()块状金属放在变化的磁场中()块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动产生涡流时的能量转化()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()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涡流的应用与防止()应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等()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 (多选)(middot苏州市调研)ldquo电磁感应铝箔封口机rdquo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所示为一手持式封口机它的工作原理是: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承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A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只能是玻璃、塑料等材质D正确例 (多选)如图所示闭合金属环从光滑曲面上h高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A若是匀强磁场环上升的高度小于hB若是匀强磁场环上升的高度等于hC若是非匀强磁场环上升的高度等于hD若是非匀强磁场环上升的高度小于h答案 BD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正确二、电磁阻尼导学探究 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(如图所示)磁铁就会很快停下来解释这个现象图答案 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闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时导体在磁场中就要受到磁场力的作用根据楞次定律磁场力总是阻碍导体的运动于是产生电磁阻尼现象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 (middot南通市第一次调研测试)如图所示圆筒形铝管竖直置于水平桌面上一磁块从铝管的正上方由静止开始下落穿过铝管落到水平桌面上下落过程中磁块不与管壁接触忽略空气阻力则在下落过程中(  )图A磁块做自由落体运动B磁块的机械能守恒C铝管对桌面的压力大于铝管的重力D磁块动能的增加量大于重力势能的减少量答案 C解析 磁块下落过程中铝管中磁通量发生变化产生涡流涡流产生的磁场对磁块有向上的作用力磁块做的不是自由落体运动机械能减少A、B错误涡流产生的磁场对磁块有向上的作用力则铝管受到向下的作用力所以铝管对桌面的压力大于铝管的重力C正确磁块的机械能减少所以磁块动能的增加量小于重力势能的减少量D错误三、电磁驱动导学探究 一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间如图所示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蹄形磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动图()蹄形磁铁转动时穿过线圈的磁通量是否变化?()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 ()变化()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动速度小于磁铁的转动速度知识深化 电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反阻碍导体运动电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同推动导体运动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由于电磁感应磁场能转化为电能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例 如图所示蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OOprime转动从上向下看当磁铁逆时针转动时则(  )图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 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果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A、C、D项错误由楞次定律的推广含义知线圈的运动可以阻碍两者间的相对运动所以其角速度必小于磁铁转动的角速度电磁驱动和电磁阻尼的联系:电磁驱动和电磁阻尼现象中安培力的作用效果均为阻碍导体间的相对运动(涡流的应用与防止)(middot南通中学高二上学期期中)铺设海底金属油气管道时焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热如图所示将被加热管道置于感应线圈中当感应线圈中通以电流时管道发热下列说法正确的是(  )图A管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的B感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的C感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流D感应线圈中通以交流电在管道中形成涡流答案 D解析 管道发热是由于线圈中通入交流电产生变化的磁场变化的磁场在金属管道中形成涡流而产生的本题D正确(涡流的应用与防止)(多选)如图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(对电磁阻尼的理解)(多选)如图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故B、C正确(对电磁驱动的理解)(多选)年法国科学家阿拉果完成了著名的ldquo圆盘实验rdquo实验中将一铜圆盘水平放置在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针如图所示实验中发现当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时磁针也随着一起转动起来但略有滞后下列说法正确的是(  )图A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流此电流产生的磁场导致磁针转动答案 AB考点一 涡流的理解、利用和防止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答案 A解析 涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流只不过是由金属块自身构成回路它既有热效应也有磁效应所以A正确B、C错误硅钢中产生的涡流较小D错误(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材料的寿命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相互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损耗额外的能量同时会减少线圈绝缘材料的寿命A、B正确变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了减小涡流并非不产生涡流C错误涡流产生于铁芯中D错误(多选)安检门是一个用于安全检查的ldquo门rdquoldquo门框rdquo内有线圈线圈里通有交变电流交变电流在ldquo门rdquo内产生交变磁场金属物品通过ldquo门rdquo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ldquo门框rdquo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答案 BD解析 这个安检门是利用涡流工作的因而只能检查出金属物品携带者A错B对若ldquo门框rdquo的线圈中通上恒定电流只能产生恒定磁场它不能使块状金属产生涡流因而不能检查出金属物品携带者C错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D对如图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A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错误考点二 电磁阻尼的理解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所示观察磁铁的振幅将会发现(  )图AS闭合时振幅逐渐减小S断开时振幅不变BS闭合时振幅逐渐增大S断开时振幅不变CS闭合或断开振幅变化相同DS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闭合时线圈中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小A正确如图所示使一个铜盘绕其竖直的轴OOprime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要根据磁铁上下两端的极性来决定答案 A(middot宿迁市高二下学期期末)如图所示一个质量为M、长为L的铜管用细线悬挂在天花板上现让一强磁铁(可视为质点)从铜管上端由静止下落强磁铁在下落过程中与铜管不接触在强磁铁穿过铜管过程中(  )图A铜管中没有感应电流B整个系统机械能守恒C细线中的拉力F=MgD强磁铁穿过铜管的时间t答案 D解析 磁铁穿过铜管过程中铜管中产生涡流形成电磁阻尼磁铁机械能减少系统机械能不守恒细线中的拉力大于Mg磁铁穿过铜管过程中由于阻碍作用运动变慢时间比自由落体时的时间长tD正确扫描隧道显微镜(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所示无扰动时按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定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(  )图答案 A解析 紫铜薄板上下及左右振动都存在磁通量变化的为选项A所示方案一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点离O点下方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域如图所示现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳伸直忽略空气阻力)摆动过程中金属圆环所在平面始终垂直磁场则在达到稳定摆动的整个过程中金属圆环产生的热量是(  )图AmgLBmg(+r)Cmg(L+r)Dmg(L+r)答案 C解析 圆环在进入磁场和离开磁场时磁通量发生变化产生感应电流机械能减少最后圆环在磁场下面摆动机械能守恒在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热在达到稳定摆动的整个过程中金属圆环减少的机械能为mg(L+r)考点三 电磁驱动如图所示闭合导线圆环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OOprime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OOprime轴N极向纸里S极向纸外转动在此过程中圆环将(  )图A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答案 A解析 磁铁开始转动时环中穿过环向里的磁通量增加根据楞次定律环中产生逆时针方向的感应电流磁铁转动时为阻碍磁通量的变化圆环与磁铁同向转动所以选项A正确如图所示在一蹄形磁铁下面放一个铜盘铜盘和磁铁均可以绕OOprime轴自由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静止不动答案 B(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水平穿过如图所示在此过程中(  )图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

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