2019高中物理第三章电磁感应现象3.6自感现象涡流练习含解析新人教版选修1_1

自感现象涡流课后训练案巩固提升A组(20分钟)1.关于自感电流,下列说法正确的是()A.自感电流一定与线圈中电流方向相反B.自感电流一定与线圈中的电流方向相同C.自感电流可能与线圈中的电流方向相反,也可能相同D.线圈中只要有电流通过,就一定会产生自感电流解析:线圈中电流发生变化时,会产生自感电动势,阻碍电流的变化,可能与线圈中的电流方向相反,也可能相同。

答案:C2.下列说法中正确的是()A.电路中电流越大,自感电动势越大B.电路中电流变化越大,自感电动势越大C.线圈中电流均匀增大,线圈的自感系数也均匀增大D.线圈中的电流为零时,自感电动势不一定为零解析:在自感一定的情况下,电流变化越快,自感电动势越大,与电流的大小、电流变化的大小没有必然的关系,A、B项错;线圈的自感系数是由线圈本身的性质决定的,与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等有关,而与线圈的电流的变化率无关,C项错。

答案:D3.下列哪些做法是为了减少涡流的产生()A.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯B.电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C.在电磁冶金中,把交变电流改成直流D.一些大型用电器采用特制的安全开关解析:在电动机、变压器中,为增强磁场,把绕组都绕在铁芯上,以增强磁场,但铁芯中会产生很强的涡流,为了减少涡流,铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成,将硅钢片表面进行处理,生成不导电的氧化层,相互绝缘,可进一步减少涡流,所以A项不符合题意,B项符合题意;电磁冶金利用产生的涡流,而只有当空间中磁通量变化的时候,才会有涡流产生,直流电流稳定,产生的磁场也稳定,是不会引起涡流的,C项不符合题意;D项与涡流无关,是为了防止自感。

答案:B4.关于线圈的自感系数大小的下列说法中,正确的是()A.通过线圈的电流越大,自感系数也越大B.线圈中的电流变化越快,自感系数也越大C.插有铁芯时线圈的自感系数会变大D.线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关解析:自感系数是由电感线圈本身的因素决定的,包括线圈的大小、单位长度上的匝数,而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大,与通过线圈的大小及变化趋势无关。

答案:C5.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。

检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。

虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。

你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大解析:闭合开关S,电路稳定灯泡正常发光时,如果电感线圈L中的电阻比灯泡的电阻大,则电感线圈L中的电流I L比灯泡A中的电流I A小,当开关S断开,则由于自感现象,L和A构成回路使L和A中的电流从I L开始减小,因此不可能看到小灯泡闪亮的现象,C项正确。

答案:C6.如图所示,L为一纯电感线圈(直流电阻不计),A为一灯泡,下列说法正确的是()A.开关S闭合的瞬间,无电流通过灯泡B.开关S闭合后,电路稳定时,无电流通过灯泡C.开关S断开的瞬间,无电流通过灯泡D.开关S闭合的瞬间及接通后电路稳定时,灯泡中均有从a到b的电流,而在开关断开瞬间灯泡中则有从b到a的电流解析:开关S闭合的瞬间,灯泡中的电流从a到b,线圈由于自感作用,通过它的电流逐渐增大。

开关S闭合后,电路稳定时,纯电感线圈对电流无阻碍作用,将灯泡短路,灯泡中无电流通过。

开关S断开的瞬间,由于线圈的自感作用,线圈中原有向右的电流将逐渐减小,该电流通过灯泡形成回路,故灯泡中有从b到a的瞬间电流。

答案:B7.导学号66824063(多选)在图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻,闭合S使电路达到稳定,灯泡Q发光。

下列说法正确的是()A.在电路甲中,断开S后,Q将渐渐变暗B.在电路甲中,断开S后,Q将先变得更亮,然后渐渐变暗C.在电路乙中,断开S后,Q将渐渐变暗D.在电路乙中,断开S后,Q将先变得更亮,然后渐渐变暗解析:在电路甲中,设通过线圈L的电流为I L甲,通过Q及R的电流为I Q甲和I R甲;同理,设电路乙中通过L、Q、R的电流分别为I L乙、I Q乙、I R乙。

很明显,I L甲=I Q甲,I L乙>I Q乙。

当断开S时,线圈L相当于电源,产生了自感电动势,在L、R、Q组成的回路中产生自感电流。

在电路甲中,自感电流从I L甲逐渐减小,灯泡Q逐渐变暗;在电路乙中,自感电流从I L乙逐渐减小,因为I L乙>I Q乙,所以灯泡Q先变得更亮,再渐渐变暗。

A、D两项正确。

答案:AD8.如图所示的电路,L为自感线圈,L灯是一个灯泡,E是电源,当开关S闭合瞬间,通过灯泡的电流方向是。

当S断开瞬间,通过灯泡的电流方向是。

解析:S闭合时,流经L灯的电流方向是A→B。

在S断开瞬间,由于电源提供给L灯的电流很快消失,而线圈中电流减小时要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小,所以线圈此时相当于一个电源,与灯泡L灯构成放电电路,故通过L灯的电流方向是B→A。

答案:A→B B→AB组(15分钟)1.如图所示,电路稳定后,小灯泡有一定的亮度,现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内,判断在插入过程中灯泡的亮度变化情况为()A.变暗B.变亮C.不变D.无法判断解析:由电源极性知通电螺线管中的电流方向,由右手定则知螺线管相当于一个条形磁体,右端是S 极,左端是N极,内部磁场方向由右向左,软铁棒插入过程中被磁化,左端是N极,右端是S极,所以插入过程是螺线管中磁通量增加的过程,线圈中会产生一个与原电源方向相反的自感电动势,故电灯泡变暗。

答案:A2.同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较()A.金属块中的涡流较大,焦耳热功率也较大B.硅钢片中涡流较大,焦耳热功率也越大C.金属块中的涡流较大,硅钢片中热功率较大D.硅钢片中涡流较大,金属块中热功率较大解析:硅钢片的电阻大,涡流小,由P=I2R可知金属块中焦耳热功率也较大。

答案:A3.导学号66824064在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。

闭合开关S后,调节R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I。

然后,断开S。

若t'时刻再闭合S,则在t'前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()解析:闭合S通电后,由于电感线圈的自感作用,i1逐渐增大,最终达到稳定值,而i2直接增大到稳定值后保持不变,所以选项B正确。

答案:B4.冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示。

冶炼炉内装入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时被冶炼的金属就能被熔化。

这种冶炼方法速度快,温度容易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种金属,该炉的加热原理是()A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用红外线C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波解析:利用交变电流产生的交变磁场引起炉内金属截面的磁通量变化,使金属中产生感应电流,因整块金属的电阻相当小,所以感应电流很强,它在金属内自成回路流动时,形成漩涡状的电流,即涡流,涡流产生大量的焦耳热使炉内温度升高,金属熔化,故选C项。

当然线圈中也因有交变电流会产生一定的焦耳热,但它是相当少的,根本不可能使炉内温度高到使金属熔化的程度,故A项不可能。

答案:C5.导学号66824065如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L1、L2是两个完全相同的小灯泡,随着开关S闭合和断开的过程中,灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()A.S闭合,L1亮度不变,L2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,L2立即不亮,L1逐渐变亮B.S闭合,L1不亮,L2很亮;S断开,L1、L2立即不亮C.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2亮度不变;S断开,L2立即不亮,L1亮一下才熄灭D.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮;S断开,L2立即不亮,L1亮一下才熄灭解析:当S闭合时,L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,L1和L2串接后与电源相连,L1和L2同时亮,随着L中电流的增大,L的直流电阻不计,L的分流作用增大,L1中的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,总电流变大,L2中的电流增大,L2灯变得更亮;当S断开时,L2中无电流,立即熄灭,而线圈L 将要维持本身的电流不变,L与L1组成闭合电路,L1灯要亮一下后再熄灭。

综上所述,选项D正确。

答案:D6.高频焊接原理示意图如图所示,线圈中通以高频交变电流时,待焊接的金属工件中就会产生感应电流,由于焊缝处的接触电阻很大,放出的焦耳热很多,致使温度升得很高,将金属熔化,焊接在一起。

我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的。

试定性地说明:为什么交变电流的频率越高,焊缝处放出的热量越多?解析:交变电流的频率越高,它产生的磁场的变化就越快。

根据法拉第电磁感应定律,在待焊接工件中产生的感应电动势就越大,感应电流就越大,而放出的热量与电流的二次方成正比,所以交变电流的频率越高,焊缝处放出的热量越多。

答案:见解析。