2020-2021學年高中物理 第2章 電磁感應及其應用 第3節(jié) 自感現象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修2

1、2020-2021學年高中物理 第2章 電磁感應及其應用 第3節(jié) 自感現象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修22020-2021學年高中物理 第2章 電磁感應及其應用 第3節(jié) 自感現象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修2年級：姓名：- 8 -自感現象與渦流(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1.關于自感現象，下列說法中正確的是()a.自感現象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應現象b.自感電動勢總是阻止原電流的變化c.自感電動勢的方向總是與原電流方向相反d.自感電動勢的方向總是與原電流方向相同【解析】選a。根據自感的定義，a正確，b錯誤；選項c、d把阻礙電流變化理解錯了，其實自感

2、電動勢與原電流方向可以相同，也可以相反。根據阻礙含義，若原電流增大，自感電動勢就阻礙增大，與原電流方向相反；若原電流減小，自感電動勢就阻礙減小，與原電流方向相同，故c、d錯誤。2.如圖所示為大型考試用到的金屬探測器，工作時，其內部的探測器線圈內通有正弦交流電，關于探測器的工作原理，下列說法不正確的是()a.探測器線圈中通有頻率越低的交流電，越容易探測出金屬物品b.探測器線圈中正弦交流電會產生變化的磁場c.探測器附近有金屬時，金屬中會產生渦流d.探測器附近有金屬時，探測器線圈中電流會發(fā)生變化【解析】選a。探測器線圈中的交流電頻率越低，電流變化越慢，根據法拉第電磁感應定律可知產生的感應電流越小，靈

3、敏度越低，越不容易探測出金屬物品，故a不正確；根據法拉第電磁感應定律可知，當探測器線圈中通以正弦交流電會產生變化的磁場，故b正確；探測器中有一個通有交變電流的線圈，當線圈周圍有金屬時，金屬物中會產生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，探測器線圈中電流會發(fā)生變化，使探測器報警，c、d正確，故選a。3.關于線圈中自感電動勢的大小，下列說法中正確的是()a.電感一定時，電流變化越大，電動勢越大b.電感一定時，電流變化越快，電動勢越大c.通過線圈的電流為零的瞬間，電動勢為零d.通過線圈的電流為最大值的瞬間，電動勢最大【解析】選b。自感電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通量的變化快慢，而穿過線圈的磁通量

4、取決于線圈的電流產生的磁場，電流變化越快，穿過線圈的磁通量的變化越快，自感電動勢越大，故只有選項b正確。4.下列圖中，a圖是真空冶煉爐可以冶煉高質量的合金；b圖是充電器工作時繞制線圈的鐵芯中會發(fā)熱；c圖是安檢門可以探測人身是否攜帶金屬物品；d圖是工人穿上金屬絲織成的衣服可以高壓帶電作業(yè)。不屬于渦流現象的是()【解析】選d。線圈接有交變電流，在線圈中會產生變化的磁場，變化的磁場在冶煉爐中產生電場，使自由電荷在電場力的作用下定向移動形成渦流，故a中屬于渦流現象；充電器工作時有交變電流通過，交變電流產生的交變磁場穿過鐵芯，在鐵芯中產生電場，使自由電荷在電場力的作用下定向移動形成渦流，故b中屬于渦流現

5、象；線圈中交變電流產生交變的磁場，會在金屬物品中產生交變的感應電流，而金屬物品中感應電流產生的交變磁場會在線圈中產生感應電流(渦流)，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測到，故c中屬于渦流現象；工作服用包含金屬絲的織物制成，形成一個導體殼，殼外有電場，殼內電場強度保持為0，高壓外電場不會對內部產生影響，故d中屬于靜電屏蔽；故選d。5.如圖所示，l為自感系數較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡a正常發(fā)光，在斷開開關s的瞬間()a.燈a立即熄滅b.燈a慢慢熄滅c.燈a突然閃亮一下再慢慢熄滅d.燈a突然閃亮一下再突然熄滅【解析】選a。斷開開關s，電路斷路，線圈中雖然產生自感電動勢，但不能形成自感電流，故燈

6、a立即熄滅，故選a。6.如圖所示的電路中，p、q兩燈泡相同，l的直流電阻不計，則下列說法正確的是()a.s斷開瞬間，p立即熄滅，q過一會才熄滅b.s接通瞬間，p、q同時正常發(fā)光c.s斷開瞬間，通過p的電流從右向左d.s斷開瞬間，通過q的電流與原來電流方向相反【解析】選c。s接通瞬間，l中電流從0開始增大，于是產生自感電動勢，阻礙電流的增大，因此q不會立即正常發(fā)光，較p要晚些，選項b錯誤；s斷開瞬間，因l的自感作用，通過p、q形成的回路的電流逐漸減小為0，且通過p的電流從右向左，因此，p、q兩只燈泡會一起漸漸熄滅，選項a、d錯誤，選項c正確。二、非選擇題(本題共2小題，共24分)7.(12分)如

7、圖所示，電源的電動勢e=15 v，內阻忽略不計。r1=5 ，r2=15 ，電感線圈的直流電阻不計，求當開關s接通的瞬間、s接通后達到穩(wěn)定時及s斷開的瞬間流過r1的電流?！窘馕觥块_關s接通瞬間，流過電感線圈的電流不能突變，所以流過r1的電流仍為0，開關s接通后達到穩(wěn)定時，電感線圈相當于導線，所以流過r1的電流為i1=3 a，開關s斷開瞬間，流過電感線圈的電流不能突變，所以流過r1的電流仍為3 a。答案：03 a3 a8.(12分)如圖所示是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈a是通高頻交流電的線圈，b是自行車零件，a是待焊接口，焊接時接口兩端接觸在一起，當a中通有交流電時，b中會產

8、生感應電流，使得接口處金屬熔化而焊接起來。(1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關系；(2)試解釋說明，為什么焊接過程中，接口a處被熔化而零件其他部分并不是很熱?！窘馕觥?1)線圈a中交變電流的頻率越高，b中磁通量的變化率越大，產生的感應電動勢越大，感應電流i越大，所以電流的熱功率p=i2r也越大，焊接越快。(2)b中各處電流大小相等，但在接口a處因是點接觸，此種接觸電阻很大，電流的熱功率p=i2r也很大，而其他部分電阻很小，電流的熱功率也很小，所以接口處已被熔化，而其他部分并不是很熱。答案：見解析【補償訓練】如圖所示，l是電阻不計的自感線圈，c是電容器，e為電源，在開關s閉合和斷

9、開時，關于電容器的帶電情況，下列說法中正確的是()a.s閉合瞬間，a板帶正電，b板帶負電b.s保持閉合，a板帶正電，b板帶負電c.s斷開瞬間，a板帶正電，b板帶負電d.由于線圈l的電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下電容器均不帶電【解析】選a。當s閉合瞬間，l內電流增大，產生的自感電動勢的方向是由下向上，使電容器充電，a板帶正電，b板帶負電，選項a正確；當s保持閉合時，l的電阻為零，電容器兩極板被短路，不帶電，選項b、d錯誤；當s斷開瞬間，l內的電流減小，自感電動勢的方向由上向下，在l、c組成的回路中給電容器充電，使b板帶正電，a板帶負電，選項c錯誤。(15分鐘40分)9.(7分)(多選)下

10、列關于線圈自感系數的說法中，正確的是()a.自感電動勢越大，自感系數也越大b.把線圈中的鐵芯抽出，自感系數減小c.把線圈匝數增加一些，自感系數變大d.線圈中電流變化越快，自感系數越大【解析】選b、c。自感系數的大小是由線圈的匝數、材料、粗細、有無鐵芯等因素決定的，與電流變化快慢、自感電動勢大小無關。匝數越多，自感系數越大；有鐵芯時，自感系數顯著增大。故選項a、d錯誤，選項b、c正確。10.(7分)(多選)如圖所示，la、lb是完全相同的兩個小燈泡，l為自感系數很大、電阻可以忽略的帶鐵芯的線圈，則()a.開關s閉合的瞬間，la、lb同時亮，隨后la燈變亮，lb燈變暗b.開關s閉合的瞬間，la、l

11、b同時亮，隨后la燈熄滅，lb燈變亮c.斷開開關s的瞬間，la、lb燈同時熄滅d.斷開開關s的瞬間，lb燈立即熄滅，la燈突然閃亮一下再熄滅【解析】選b、d。開關s閉合的瞬間，線圈l的阻礙作用很強，la、lb同時亮，穩(wěn)定后線圈相當于導線，la燈因被短路而熄滅，a錯、b對；斷開開關s的瞬間，線圈l相當于電源與la燈形成回路，因此lb燈立即熄滅，la燈突然閃亮一下再熄滅，c錯、d對。11.(7分)(多選)電磁爐為新一代炊具，無煙、無明火、無污染、不產生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在。電磁爐的工作原理是利用電流通過線圈產生磁場，當磁場通過含鐵質鍋底部時，即會產生無數小渦流，使鍋體

12、本身快速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物，如圖所示。下列相關說法正確的是()a.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產生的b.鍋體中的渦流是由變化的磁場產生的c.磁場越強，電磁爐的加熱效果越好d.提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果【解析】選b、d。電磁爐接交流電，其鍋體中的渦流是由變化的磁場產生的，選項a錯誤，b正確；電磁爐的加熱效果與磁場的強弱無關，只與磁場的變化快慢有關，選項c錯誤；根據發(fā)熱原理可知，提高磁場變化的頻率，可增強渦流，提高電磁爐的加熱效果，選項d正確。12.(19分)圖甲為某同學研究自感現象的實驗電路圖，電路中電燈的電阻r1=6.0 ，定值電阻r=2.0 ，ab間電壓u=6.0 v。開

13、關s原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.010-3 s時刻斷開開關s，此時刻前后通過線圈l的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示。(1)求出線圈l的直流電阻rl；(2)在圖甲中用箭頭標出斷開開關后通過電燈的電流方向；(3)在t2=1.610-3 s時刻線圈l中的感應電動勢的大小是多少？【解析】(1)由題圖乙可知，零時刻通過電感線圈l的電流為：i0=1.5 a，由歐姆定律得i0=解得：rl=-r=2.0 。(2)電燈中電流方向向左，如圖所示。(3)由題圖乙可知，在t2=1.610-3 s時刻電感線圈l的電流i=0.2 a。線圈此時相當于一個電源，由閉合電路的歐姆定律得：e=i(rl+r+r1)代入數據解得：e=2.0 v。答案：(1)2.0 (2)見解析(3)2.0 v【補償訓練】如圖所示，e、r分別為電源的電動勢、內阻，r1、r2為定值電阻，線圈l的直流電阻不計，c為電容器。下列說法正確的是()a.合上開關s的瞬間，r1中無電流b.合上開關s穩(wěn)定后，r2中無電流c.合上開關s穩(wěn)定后，斷開s的瞬間，r1中電流方向向右d.合上開關s穩(wěn)定后，斷開s的瞬間，r2中電流方向向右【解析】選d。合上開關s的瞬間，