山东省新泰市汶城中学高中物理《涡流》学案 新人教版选修3-2VIP免费

山东省新泰市汶城中学高二物理选修3-2《涡流》学案人教版自主体验一、涡流用整块金属材料做铁芯绕制的线圈，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__________，这种电流看起来像水中的旋涡，我们就把这种电流叫做_______，简称_____．二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，如导体中出现涡流，即感应电流，感应电流会受到安培力作用，安培力的作用总是_____导体的运动，这种现象叫做_________.三、电磁驱动如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到_______的作用，_______使导体运动起来，这种作用就是_________.知识探究一、涡流的产生及能量转化1．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象,涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化．并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡．2．产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中．(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．3．能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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．特别提醒：涡流的本质是电磁感应现象，与一般导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，它同样遵守电磁感应定律．二、电磁驱动与电磁阻尼当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如右图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来．从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割．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，电能转化为导体的机械能而对外做功．典例探究题型一：电磁阻尼的分析.4-7-1.【例1】如图1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()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．铜环将做等幅摆动变式训练1甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度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，如图2所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()A．甲环先停B．乙环先停1总结反思C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后顺序图1图2图3图4题型二：电磁驱动的分析和应用【例2】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水平穿过，如图3所示，在此过程中()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．小车先加速后减速变式训练2如图4所示，把一个闭合线框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列说法正确的是()A．线圈将顺时针方向转动B．线圈仍保持静止C．线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同D．线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小题型三：电磁感应中的能量问题【例3】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图5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面上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总量是()A．mgbB.mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋mv...