人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应 3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动.ppt

解析由法拉第电磁感应定律可知,磁场变化时才会产生感生电场,故A正确;变化的磁场在真空室中激发出的电场为无源场,电场线为封闭曲线,与静电场不同,故B错误;当图乙中感生电场沿逆时针方向时,电子沿顺时针方向加速运动,故C错误;图甲线圈中的电流增大的过程中,竖直向上的磁场增强,由楞次定律可知图乙中形成顺时针方向的感生电场,故D正确。教你析题读取题干获取信息图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化两个电磁铁线圈中的电流产生磁场的大小和方向可以变化产生的感生电场使真空室中的电子加速电子仅在电场力作用下加速从上向下看电子沿逆时针方向运动感生电场的方向从上向下看沿顺时针方向教你破题获取题干关键信息感生电场的方向:电子要沿逆时针方向加速,负电荷受力与电场方向相反,说明感生电场方向沿顺时针方向电流产生磁场的方向:由右手螺旋定则判断电流的变化情况:根据增反减同判断,感生电场的磁场与电流的磁场方向相反,说明电流在增大方法技巧判断感生电场方向的思路对点演练1.(2024福建莆田高二期末)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发涡旋电场。如图所示,一个半径为r的绝缘光滑细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,环上套一电荷量为q的带正电的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球由静止释放,则小球在环上运动两圈回到初位置时的动能是()A.0 B.πr2qkC.2πr2qk D.4πr2qkC解析变化的磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为E=πr2=kπr2,若小球在环上运动两圈,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是W=2qE=2πr2qk,根据动能定理可得W=Ek-0,解得Ek=2πr2qk,故选C。探究点二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?提示有。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,它的形状像水中的漩涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。知识归纳1.对涡流的理解本质电磁感应现象条件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特点整个导体回路的电阻一般很小,感应电流很大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。特别提示(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。(2)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,形成的涡流就越强。典例剖析【例题2】(多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频交变电流,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较大可()A.增大交变电流的电压B.增大交变电流的频率C.增大焊接缝的接触电阻D.减小焊接缝的接触电阻ABC解析增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大,由知,感应电动势和涡流均增大,焊接处的发热功率增大,若增大焊接缝的接触电阻,则焊接处的电压、功率分配就增大,产生的热量就会增大,故A、B、C正确,D错误。对点演练2.(2024广东清远高二期末)电磁炉具有无明火、无污染、高效节能等优点,某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉,其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,接通交流电源,一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是()A.若将交流电源改为恒定电流,则简易电磁炉仍能正常工作B.若将金属杯换作陶瓷器皿,则简易电磁炉仍能正常工作C.若仅增大交流电源的频率,则简易电磁炉的功率增大D.在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片,简易电磁炉将不能正常工作C解析交流电源产生变化的磁场,通过金属杯的磁通量发生变化,金属杯中产生涡流,利用涡流来加热水,如果将交流电源改为恒定电流或者将金属杯换作陶瓷器皿,将不能产生涡流,即简易电磁炉不能正常工作,A、B错误;仅增大交流电源的频率,根据法拉第电磁感应定律可知,涡流增大,简易电磁炉的功率增大,C正确;交流电源产生变化的磁场能穿过绝缘垫片,通过金属杯的磁通量仍会发生变化,金属杯中仍能产生涡流,故电磁炉仍能正常工作,D错误。探究点三电磁阻尼和电磁驱动导学探究如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动。(1)如果将磁铁拿走,轻转线圈,观察线圈的转动,若安装上磁铁,用同样的力转动线圈,你会观察到两次现象有什么不同,为什么?(2)先让线圈静止,转