新教材高中物理選擇性課時(shí)分層作業(yè)2-3自感現(xiàn)象與渦流

課時(shí)分層作業(yè)(七)自感現(xiàn)象與渦流(建議用時(shí)：25分鐘)考點(diǎn)一自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢(shì)1．關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反B．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大C．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大D．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也越大D[當(dāng)電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相反，當(dāng)電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流變化情況無關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]2．關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．自感電動(dòng)勢(shì)總是阻止原電流的變化C．自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與原電流方向相反D．自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與原電流方向相同A[自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化，不是阻止，所以選項(xiàng)B錯(cuò)；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流的方向相同，當(dāng)原電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反，所以選項(xiàng)C、D錯(cuò)。]3．關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)大小的說法中正確的是()A．電感一定時(shí)，電流變化越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大B．電感一定時(shí)，電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大C．通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)很大D．通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)最大B[由E＝Leq\f(ΔI,Δt)可知，L一定時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率，與電流的大小、電流變化量的大小都沒有直接關(guān)系，故B正確。]考點(diǎn)二通電自感和斷電自感分析4．如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開開關(guān)S的瞬間會(huì)有()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A[本題中，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由于通過自感線圈的電流從有變到零，線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，但由于線圈L與燈A在S斷開后不能形成閉合回路，故在開關(guān)斷開后通過燈A的電流為零，燈立即熄滅。A正確。]5.如圖所示，E為電池，L是電阻可忽略不計(jì)、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個(gè)規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是控制電路的開關(guān)。對(duì)于這個(gè)電路，下列說法正確的是()A．剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1電流大于通過D2的電流B．剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1電流小于通過D2的電流C．閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮D．閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，再將S斷開，D1、D2均閃亮一下再熄滅C[S閉合瞬間，由于自感線圈相當(dāng)于斷路，所以兩燈是串聯(lián)，電流相等，故A、B錯(cuò)誤；閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，D1被短路，D2比開關(guān)S剛閉合時(shí)更亮，C正確；S閉合穩(wěn)定后再斷開開關(guān)，D2立即熄滅，但由于線圈的自感作用，L相當(dāng)于電源，與D1組成回路，D1要閃亮一下再熄滅，故D錯(cuò)誤。]6．某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()A．電源的內(nèi)阻較大B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大D．線圈的自感系數(shù)較大C[由自感規(guī)律可知在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過燈泡的原電流。由題圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路，與電源無關(guān)，A錯(cuò)誤；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過燈泡的原電流，當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，B錯(cuò)誤，C正確；自感系數(shù)越大，則產(chǎn)生的自感電流越大，燈泡越亮，D錯(cuò)誤。]7.如圖所示，兩個(gè)電阻均為R，電感線圈L的電阻及電池內(nèi)阻均可忽略不計(jì)，S原來斷開，電路中電流I0＝eq\f(E,2R)，現(xiàn)將S閉合，于是電路中產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，此自感電動(dòng)勢(shì)的作用是()A．使電路的電流減小，最后由I0減小到零B．有阻礙電流增大的作用，最后電流小于I0C．有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變D．有阻礙電流增大的作用，但電流還是增大，最后變?yōu)?I0D[S閉合，電路中電阻減小，電流增大，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙原電流的增大，A錯(cuò)誤；阻礙電流增大，不是不讓電流增大，而是讓電流增大的速度變慢，B、C錯(cuò)誤；最后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電路中總電流為I＝eq\f(E,R)＝2I0，故D正確。]考點(diǎn)三渦流8．(多選)安檢門是一個(gè)用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬物品通過“門”時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)又反過來影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警。以下關(guān)于這個(gè)安檢門的說法正確的是()A．這個(gè)安檢門能檢查出毒品攜帶者B．這個(gè)安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個(gè)“門框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者D．這個(gè)安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)BD[這個(gè)安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯(cuò)，B對(duì)；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯(cuò)；安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對(duì)。]9.(多選)如圖所示是用渦流金屬探測(cè)器探測(cè)地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)B．只有有磁性的金屬物才會(huì)被探測(cè)器探測(cè)到C．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)樘筋^中產(chǎn)生了渦流D．探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)榻饘傥镏挟a(chǎn)生了渦流AD[探測(cè)器內(nèi)線圈通有變化電流產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，若有金屬，則金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，使儀器報(bào)警。](建議用時(shí)：15分鐘)10．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個(gè)小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)曲面足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2D[由初狀態(tài)到末狀態(tài)(金屬塊在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng))能量守恒。初狀態(tài)機(jī)械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2末狀態(tài)機(jī)械能E2＝mga焦耳熱Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2。]11．如圖所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2A，流過燈泡的電流是1A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖像是()D[開關(guān)S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A。開關(guān)S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動(dòng)勢(shì)，使線圈中的電流從原來的2A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，故選D。]12.如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6m。磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))，問：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v′＝2m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個(gè)過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10m/s2)[解析](1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))。(2)由磁鐵穿過鋁環(huán)飛行的水平距離可求出磁鐵穿過鋁環(huán)后的速度為v＝eq\f(x,\r(\f(2h,g)))＝9m/s，由能量守恒可得W電＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J。[答案](1)鋁環(huán)向右偏(2)1.7J13．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝10V，內(nèi)阻不計(jì)，L與R的電阻值均為5Ω，兩燈泡的電阻值均為RL＝10Ω。(1)求斷開S的瞬間，燈泡L1兩端的電壓；(2)定性畫出斷開S前后一段時(shí)間內(nèi)通過L1的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律。[解析](1)電路穩(wěn)定工作時(shí)，由于a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，導(dǎo)線ab上無電流通過。因此通過L的電流為IL＝eq\f(E,2R)＝eq\f(10,10)A＝1A，流過L1的電流為IL1＝eq\f(E,2RL)＝eq\f(10