2024-2025學年新教材高中物理第2章電磁感應及其應用第3節(jié)自感現(xiàn)象與渦流課時作業(yè)含解析魯科版選擇性必修2

PAGE6-自感現(xiàn)象與渦流(建議用時：25分鐘)考點一自感現(xiàn)象和自感電動勢1．關于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．感應電流肯定和原來的電流方向相反B．對于同一線圈，當電流改變越大時，線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大C．對于同一線圈，當電流改變越快時，線圈的自感系數(shù)也越大D．對于同一線圈，當電流改變越快時，線圈中的自感電動勢也越大D[當電流增大時，感應電流的方向與原來的電流方向相反，當電流減小時，感應電流的方向與原來的電流方向相同，故選項A錯誤；自感電動勢的大小與電流改變快慢有關，與電流改變大小無關，故選項B錯誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流改變狀況無關，故選項C錯誤。]2．關于自感現(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改變而引起的電磁感應現(xiàn)象B．自感電動勢總是阻擋原電流的改變C．自感電動勢的方向總與原電流方向相反D．自感電動勢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改變而引起的電磁感應現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中自感電動勢總是阻礙原電流的改變，不是阻擋，所以選項B錯；當原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同，當原電流增加時，自感電動勢與原電流方向相反，所以選項C、D錯。]3．關于線圈中自感電動勢大小的說法中正確的是()A．電感肯定時，電流改變越大，自感電動勢越大B．電感肯定時，電流改變越快，自感電動勢越大C．通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動勢很大D．通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動勢最大B[由E＝Leq\f(ΔI,Δt)可知，L肯定時，自感電動勢正比于電流的改變率，與電流的大小、電流改變量的大小都沒有干脆關系，故B正確。]考點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，當斷開開關S的瞬間會有()A．燈A馬上熄滅B．燈A漸漸熄滅C．燈A突然閃亮一下再漸漸熄滅D．燈A突然閃亮一下再突然熄滅A[本題中，當開關S斷開時，由于通過自感線圈的電流從有變到零，線圈將產(chǎn)生自感電動勢，但由于線圈L與燈A在S斷開后不能形成閉合回路，故在開關斷開后通過燈A的電流為零，燈馬上熄滅。A正確。]5.如圖所示，E為電池，L是電阻可忽視不計、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是限制電路的開關。對于這個電路，下列說法正確的是()A．剛閉合開關S的瞬間，通過D1電流大于通過D2的電流B．剛閉合開關S的瞬間，通過D1電流小于通過D2的電流C．閉合開關S待電路達到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮D．閉合開關S待電路達到穩(wěn)定，再將S斷開，D1、D2均閃亮一下再熄滅C[S閉合瞬間，由于自感線圈相當于斷路，所以兩燈是串聯(lián)，電流相等，故A、B錯誤；閉合開關S待電路達到穩(wěn)定時，D1被短路，D2比開關S剛閉合時更亮，C正確；S閉合穩(wěn)定后再斷開開關，D2馬上熄滅，但由于線圈的自感作用，L相當于電源，與D1組成回路，D1要閃亮一下再熄滅，故D錯誤。]6．某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E，用導線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后，閉合開關S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出緣由。你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的緣由是()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)律可知在開關斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時的緣由是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流。由題圖可知燈泡和線圈構成閉合的自感回路，與電源無關，A錯誤；造成不閃亮的緣由是自感電流不大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流，當線圈電阻小于燈泡電阻時才會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，B錯誤，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錯誤。]7.如圖所示，兩個電阻均為R，電感線圈L的電阻及電池內(nèi)阻均可忽視不計，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)生了自感電動勢，此自感電動勢的作用是()A．使電路的電流減小，最終由I0減小到零B．有阻礙電流增大的作用，最終電流小于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，最終變?yōu)?I0D[S閉合，電路中電阻減小，電流增大，線圈產(chǎn)生的自感電動勢的作用是阻礙原電流的增大，A錯誤；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錯誤；最終達到穩(wěn)定時，電路中總電流為I＝eq\f(E,R)＝2I0，故D正確。]考點三渦流8．(多選)安檢門是一個用于平安檢查的“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，金屬物品通過“門”時能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警。以下關于這個安檢門的說法正確的是()A．這個安檢門能檢查出毒品攜帶者B．這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．假如這個“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．這個安檢門工作時，既利用了電磁感應現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應BD[這個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，B對；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場，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；安檢門工作時，既利用了電磁感應現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應，D對。]9.(多選)如圖所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生改變磁場B．只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C．探測到地下的金屬物是因為探頭中產(chǎn)生了渦流D．探測到地下的金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流AD[探測器內(nèi)線圈通有改變電流產(chǎn)生改變磁場，若有金屬，則金屬中會產(chǎn)生渦流，渦流磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。](建議用時：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，其下半部處在一個垂直紙面對外的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示)。一個小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設曲面足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(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)(金屬塊在磁場區(qū)域內(nèi)往復運動)能量守恒。初狀態(tài)機械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2末狀態(tài)機械能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隨時間t改變關系的圖像是()D[開關S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A。開關S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動勢，使線圈中的電流從原來的2A漸漸減小，方向不變，且同燈泡D構成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應當是從2A漸漸減小到零，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，質量為m＝100g的鋁環(huán)，用細線懸掛起來，環(huán)中心距地面高度h＝0.8m，有一質量為M＝200g的小磁鐵(長度可忽視)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點距鋁環(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(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看作平拋運動)，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，當小磁鐵向右運動時，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對運動)。(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，電源的電動勢為E＝10V，內(nèi)阻不計，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前后一段時間內(nèi)通過L1的電流隨時間的改變規(guī)律。[解析](1)電路穩(wěn)定工作時，由于a、b兩點的電勢相等，導線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