第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

第3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动(强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.通过实验,了解涡流现象。 2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。 1.了解感生电场的概念,了解电子感应加速器的工作原理。 2.理解涡流的产生原理,了解涡流在生产和生活中的应用。 3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理,了解其在生产和生活中的应用。 逐点清(一)　电磁感应现象中的感生电场 [多维度理解] 1.麦克斯韦认为,磁场　　　　时会在周围空间激发一种电场,这种电场叫作感生电场。  2.由　　　　　　产生的感应电动势叫作感生电动势。  3.电子感应加速器就是利用　　　　　使电子加速的设备。当电磁铁线圈中　 　　　　的大小、方向发生变化时,产生的感生电场使电子加速。  4.感生电场的方向根据楞次定律结合右手螺旋定则判断,感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E=n计算。 5.感生电场与静电场的区别 (1)静电场是由电荷激发而产生的,感生电场是由变化的磁场激发而产生的。 (2)静电场的电场线不是闭合的,而感生电场的电场线是闭合的。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)感生电场由变化的磁场产生。 (　　) (2)恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场。 (　　) (3)感生电场的方向可以用楞次定律来判定。 (　　) (4)感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向。 (　　) 2.(2025·辽宁锦州阶段检测)如图所示,在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽。有一质量为m、电荷量为q的带正电小球,在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动。现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场,则 (　　) A.小球速度变大 B.小球速度变小 C.小球速度不变 D.小球速度可能变大也可能变小 3.(多选)电子感应加速器的基本原理如图所示,图甲中上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示,从上向下看,电子沿逆时针方向做加速运动。下列说法正确的是 (　　) A.电磁铁线圈中通入恒定电流也能使电子加速 B.变化的磁场在真空室中激发出的电场与静电场完全相同 C.若线圈中的电流方向如图甲所示,则电流正在增大 D.若电子运动的轨道半径不变,则电子轨道处的磁感应强度随电子速度的增大而增大 逐点清(二)　涡流 [多维度理解] 1.涡流:当某线圈中的　　　　随时间变化时,由于电磁感应,这个线圈附近的任何导体,如果穿过它的磁通量发生变化,导体内都会产生　　　　,如果用图表示这样的感应电流,看起来就像水中的漩涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。  2.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。 3.产生涡流时的能量转化 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。 4.涡流的应用与防止 (1)应用:　　　　　、　　　　、　　　　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　　　　做铁芯材料,或者用相互绝缘的　　　　叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。  [典例]　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=x2,其下半部分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,假设滑动的时间足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(重力加速度为g) (　　) A.mgb　　　　　　　 B.mv2 C.mg(b-a) D.mg(b-a)+mv2 听课记录: 　　[变式拓展]　对应[典例]中的情境,若虚线下方的磁场为非匀强磁场,则金属块在曲面上滑动时产生的焦耳热总量是多少? [思维建模] (1)金属块进出磁场时,产生焦耳热,损失机械能。 (2)金属块整体在匀强磁场中运动时,其机械能不再损失,在磁场中做往复运动。 (3)金属块整体在非匀强磁场中运动时,金属块内部有涡流产生,金属块的机械能仍转化为电能。 [全方位练明] 1.(2024·甘肃高考)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是 (　　) A.金属中产生恒定感应电流 B.金属中产生交变感应电流 C.若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小 D.若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变 2.(2025·河南高考)如图所示,一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时,沿N极到S极的方向看,下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是 (　　) 逐点清(三)　电磁阻尼和电磁驱动 [多维度理解] 1.电磁阻尼 当　　　　　　　时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是　　　　导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。  2.电磁驱动 (1)如果　　　　　　　　,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,这种作用常常称为电磁驱动。  (2)交流感应电动机就是利用　　　　　的原理工作的,把　　　　转化成　　　　。  3.电磁阻尼与电磁驱动的对比分析 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成 因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流,从而使导体受到安培力 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流,从而使导体受到安培力 效 果 安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动 安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动 能量转化 导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能 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,从而对外做功 相同点 两者都是电磁感应现象,都遵循楞次定律,都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。 (　　) (2)电磁阻尼发生的过程中,存在机械能向内能的转化。 (　　) (3)电磁驱动时,被驱动的导体中有感应电流。 (　　) 2.(2025·内蒙古赤峰期末)为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下,某实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案。甲方案:在指针转轴上装上扇形铝板,磁场位于铝板中间;乙方案:在指针转轴上装上扇形铝框,磁场位于铝框中间。下列说法正确的是 (　　) A.甲方案中,铝板摆动时磁通量不变,不会产生感应电流 B.甲方案中,铝板摆动时能产生涡流,起到电磁阻尼的作用 C.乙方案中,铝框小幅度摆动时会产生感应电流 D.乙方案比甲方案更合理 3.如图所示,蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动。从上向下看,当蹄形磁体逆时针转动时 (　　) A.线圈将逆时针转动,转速与磁体相同 B.线圈将逆时针转动,转速比磁体小 C.线圈将逆时针转动,转速比磁体大 D.线圈静止不动 课下请完成课时跟踪检测(十三) 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 第3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 逐点清(一) [多维度理解] 1．变化　2.感生电场　3.感生电场　电流　 [全方位练明] 1．(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　 2．选D　磁场的变化使空间内产生感生电场，但没有说明磁场是变大还是变小，所以产生的感生电场的方向可能与小球运动方向相同也可能相反，则小球速度可能变大也可能变小，故D正确，A、B、C错误。 3．选CD　电磁铁线圈中通入恒定电流时激发恒定的磁场，无法产生感生电场，无法使电子加速，故A错误；变化的磁场在真空室中激发的电场的电场线为封闭曲线，与静电场不同，故B错误；若线圈中的电流方向如题图甲所示，由题图乙可知，电子沿逆时针方向加速运动，真空室中形成顺时针(俯视)方向的感生电场，由楞次定律可知，原磁场增强，电流在增大，故C正确；若电子运动的轨道半径不变，由洛伦兹力提供向心力有qvB＝m，解得r＝，所以电子轨道处的磁感应强度随电子速度的增大而增大，故D正确。 逐点清(二) [多维度理解] 1．电流　感应电流　 4．(1)真空冶炼炉　探雷器　安检门　(2)硅钢　硅钢片　 [典例]　选D　因虚线下方的磁场是匀强磁场，则金属块整体在磁场内运动时磁通量不变，金属块内不产生涡流，机械能不变，则金属块最终在磁场区域内做往复运动。金属块由初状态到末状态能量守恒，初状态机械能E1＝mgb＋mv2，末状态机械能E2＝mga，产生的焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2，D正确。 [变式拓展] 解析：由于虚线下方的磁场为非匀强磁场，则金属块最终停止于最低点O处，由能量守恒定律可知，产生的焦耳热总量Q＝mgb＋mv2。 答案：mgb＋mv2 [全方位练明] 1．选B　当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；若线圈匝数增加，则线圈产生的磁场增强，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。 2．选C　由题图可知，两磁极间的磁场方向竖直向下，当金属薄片中心运动到N极正下方时，金属薄片右半部分的磁通量在减小，左半部分的磁通量在增加，根据楞次定律结合安培定则可知，此时金属薄片右半部分的涡电流方向为顺时针，金属薄片左半部分的涡电流方向为逆时针。故选C。 逐点清(三) [多维度理解] 1．导体在磁场中运动　阻碍 2．(1)磁场相对于导体转动　安培力　安培力　(2)电磁驱动　电能　机械能 [全方位练明] 1．(1)√　(2)√　(3)√ 2．选B　甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，在铝板内产生涡流，起到电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下；因此，甲方案更合理，故C、D错误。 3．选B　当蹄形磁体转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，线圈受到安培力，故线圈一定会转动，由楞次定律可知，线圈将与磁体同向转动，但转速一定小于磁体的转速，B正确，A、C、D错误。 $