2020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 第3節(jié) 自感現(xiàn)象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 第3節(jié) 自感現(xiàn)象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修22020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 第3節(jié) 自感現(xiàn)象與渦流作業(yè)魯科版選擇性必修2年級(jí)：姓名：- 8 -自感現(xiàn)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(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)的方向總是與原電流方向相反d.自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是與原電流方向相同【解析】選a。根據(jù)自感的定義，a正確，b錯(cuò)誤；選項(xiàng)c、d把阻礙電流變化理解錯(cuò)了，其實(shí)自感

2、電動(dòng)勢(shì)與原電流方向可以相同，也可以相反。根據(jù)阻礙含義，若原電流增大，自感電動(dòng)勢(shì)就阻礙增大，與原電流方向相反；若原電流減小，自感電動(dòng)勢(shì)就阻礙減小，與原電流方向相同，故c、d錯(cuò)誤。2.如圖所示為大型考試用到的金屬探測(cè)器，工作時(shí)，其內(nèi)部的探測(cè)器線圈內(nèi)通有正弦交流電，關(guān)于探測(cè)器的工作原理，下列說法不正確的是()a.探測(cè)器線圈中通有頻率越低的交流電，越容易探測(cè)出金屬物品b.探測(cè)器線圈中正弦交流電會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)c.探測(cè)器附近有金屬時(shí)，金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流d.探測(cè)器附近有金屬時(shí)，探測(cè)器線圈中電流會(huì)發(fā)生變化【解析】選a。探測(cè)器線圈中的交流電頻率越低，電流變化越慢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小，靈

3、敏度越低，越不容易探測(cè)出金屬物品，故a不正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)探測(cè)器線圈中通以正弦交流電會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，故b正確；探測(cè)器中有一個(gè)通有交變電流的線圈，當(dāng)線圈周圍有金屬時(shí)，金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，探測(cè)器線圈中電流會(huì)發(fā)生變化，使探測(cè)器報(bào)警，c、d正確，故選a。3.關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說法中正確的是()a.電感一定時(shí)，電流變化越大，電動(dòng)勢(shì)越大b.電感一定時(shí)，電流變化越快，電動(dòng)勢(shì)越大c.通過線圈的電流為零的瞬間，電動(dòng)勢(shì)為零d.通過線圈的電流為最大值的瞬間，電動(dòng)勢(shì)最大【解析】選b。自感電動(dòng)勢(shì)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(chǎn)生的磁場(chǎng)，電流變化越快，穿過線圈的磁通量的變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大，故只有選項(xiàng)b正確。4.下列圖中，a圖是真空冶煉爐可以冶煉高質(zhì)量的合金；b圖是充電器工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱；c圖是安檢門可以探測(cè)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(xiàn)象的是()【解析】選d。線圈接有交變電流，在線圈中會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在冶煉爐中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故a中屬于渦流現(xiàn)象；充電器工作時(shí)有交變電流通過，交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過鐵芯，在鐵芯中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故b中屬于渦流現(xiàn)

5、象；線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測(cè)到，故c中屬于渦流現(xiàn)象；工作服用包含金屬絲的織物制成，形成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼外有電場(chǎng)，殼內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度保持為0，高壓外電場(chǎng)不會(huì)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)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(shù)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(guān)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(guān)s，電路斷路，線圈中雖然產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，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(jì)，則下列說法正確的是()a.s斷開瞬間，p立即熄滅，q過一會(huì)才熄滅b.s接通瞬間，p、q同時(shí)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(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增大，因此q不會(huì)立即正常發(fā)光，較p要晚些，選項(xiàng)b錯(cuò)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(huì)一起漸漸熄滅，選項(xiàng)a、d錯(cuò)誤，選項(xiàng)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(dòng)勢(shì)e=15 v，內(nèi)阻忽略不計(jì)。r1=5 ，r2=15 ，電感線圈的直流電阻不計(jì)，求當(dāng)開關(guān)s接通的瞬間、s接通后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)及s斷開的瞬間流過r1的電流?！窘馕觥块_關(guān)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(guān)s接通后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，所以流過r1的電流為i1=3 a，開關(guān)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(shí)接口兩端接觸在一起，當(dāng)a中通有交流電時(shí)，b中會(huì)產(chǎn)

8、生感應(yīng)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(guān)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(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)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(diǎn)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(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，l是電阻不計(jì)的自感線圈，c是電容器，e為電源，在開關(guān)s閉合和斷

9、開時(shí)，關(guān)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(fù)電b.s保持閉合，a板帶正電，b板帶負(fù)電c.s斷開瞬間，a板帶正電，b板帶負(fù)電d.由于線圈l的電阻不計(jì)，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(dāng)s閉合瞬間，l內(nèi)電流增大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的方向是由下向上，使電容器充電，a板帶正電，b板帶負(fù)電，選項(xiàng)a正確；當(dāng)s保持閉合時(shí)，l的電阻為零，電容器兩極板被短路，不帶電，選項(xiàng)b、d錯(cuò)誤；當(dāng)s斷開瞬間，l內(nèi)的電流減小，自感電動(dòng)勢(shì)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(fù)電，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。(15分鐘40分)9.(7分)(多選)下

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

11、b同時(shí)亮，隨后la燈熄滅，lb燈變亮c.斷開開關(guān)s的瞬間，la、lb燈同時(shí)熄滅d.斷開開關(guān)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(guān)s閉合的瞬間，線圈l的阻礙作用很強(qiáng)，la、lb同時(shí)亮，穩(wěn)定后線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，la燈因被短路而熄滅，a錯(cuò)、b對(duì)；斷開開關(guān)s的瞬間，線圈l相當(dāng)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(cuò)、d對(duì)。11.(7分)(多選)電磁爐為新一代炊具，無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在。電磁爐的工作原理是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)通過含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體

12、本身快速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物，如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是()a.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的b.鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的c.磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好d.提高磁場(chǎng)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(chǎng)產(chǎn)生的，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，b正確；電磁爐的加熱效果與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱無關(guān)，只與磁場(chǎng)的變化快慢有關(guān)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；根據(jù)發(fā)熱原理可知，提高磁場(chǎng)變化的頻率，可增強(qiáng)渦流，提高電磁爐的加熱效果，選項(xiàng)d正確。12.(19分)圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)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(guān)s原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.010-3 s時(shí)刻斷開開關(guān)s，此時(shí)刻前后通過線圈l的電流隨時(shí)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(biāo)出斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向；(3)在t2=1.610-3 s時(shí)刻線圈l中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少？【解析】(1)由題圖乙可知，零時(shí)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(shí)刻電感線圈l的電流i=0.2 a。線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，由閉合電路的歐姆定律得：e=i(rl+r+r1)代入數(shù)據(jù)解得：e=2.0 v。答案：(1)2.0 (2)見解析(3)2.0 v【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，e、r分別為電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻，r1、r2為定值電阻，線圈l的直流電阻不計(jì)，c為電容器。下列說法正確的是()a.合上開關(guān)s的瞬間，r1中無電流b.合上開關(guān)s穩(wěn)定后，r2中無電流c.合上開關(guān)s穩(wěn)定后，斷開s的瞬間，r1中電流方向向右d.合上開關(guān)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(guān)s的瞬間，