鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3节 自感现象与涡流课时训练

2.3自感现象与涡流同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快

B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属

C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大

D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理

2．如图所示，线圈L与小灯泡A并联后接到电源上．先闭合开关S，稳定后，通过线圈的电流为I1，通过小灯泡的电流为I2．断开开关S，发现小灯泡闪亮一下再熄灭．则下列说法正确的是

A．I1 < I2

B．I1 = I2

C．断开开关前后，通过小灯泡的电流方向不变

D．断开开关前后，通过线圈的电流方向不变

3．如图所示，电路中A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L电阻不可忽略，下列说法中正确的是(          )

A．合上开关K接通电路时，A1和A2均立即点亮

B．合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮

C．断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭

D．断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1闪亮一下才熄灭

4．如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　）

A．铝管中将产生竖直方向的感应电流

B．磁体重力势能减少量和动能增加量的差值等于产生的内能

C．磁体加速向下运动时处于失重状态，因此铝管对桌面的压力将逐渐减小

D．若将铝管换成塑料管，磁体在管中运动时，管对桌面的压力等于铝管和磁体的重力之和

5．如图L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零．A和B是两个完全相同的灯泡．（       ）

A．当开关由闭合变为断开时，A、B均立即熄灭

B．当开关由闭合变为断开时，A、B均由亮变暗，直至熄灭

C．当开关由断开变为闭合时，A立即变亮且亮度不变，B由亮变暗，直到不亮

D．当开关由断开变为闭合时，A由亮变为更亮，B由亮变暗，直到不亮

6．如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0≪L。先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦力，下列说法正确的是(　　)

A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a

B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a

C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等

D．向左摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向右；向右摆动进入或离开磁场的过程中，所受安培力方向向左

7．以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（　　）

A．甲图是法拉第电磁感应实验，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第根据对称性思想，做了如上实验发现了磁生电的现象

B．乙图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属

C．丙图是无轨电车电车在行驶过程中由于车身颠簸电弓和电网之间容易闪现电火花，这是由于车弓脱离电网产生自感电动势使空气电离

D．丁图是电吉他中电拾音器的基本结构金属弦被磁化，弦振动过程中线圈中会产生感应电流从而使音箱发声。如果选用铜质弦，电吉他不能正常工作

8．图示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关．关于三盏灯泡，下列说法正确的是

A．合上开关，c、b先亮，a后亮

B．合上开关一会后，b比a亮

C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭

D．断开开关，c马上熄灭，a闪一下后和b一起缓慢熄灭

9．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在的时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用、表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）

A． B．

C． D．

10．如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，线圈L的直流电阻阻值为R；B与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为R。下列说法正确的是（　　）

A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮

B．稳定后A灯比B灯亮

C．开关断开瞬间A灯会闪亮一下，B灯不会闪亮一下

D．开关断开后两灯缓缓熄灭

11．如图所示，L为直流电阻不计的自感线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表．下列说法正确的是

A．开关S闭合瞬间，G1、G2都有示数，并且示数相等

B．电路稳定后，G1有示数，G2无示数

C．开关S断开瞬间，G1有示数，G2无示数

D．开关S断开瞬间，G1、G2都有示数，并且示数相等

12．如图所示，a、b、c为三个完全相同的灯泡，L为自感线圈（自感系数较大，电阻不计），E为电源，S为开关．闭合开关S，电路稳定后，三个灯泡均能发光．则（       ）

A．断开开关瞬间，c熄灭，稍后a、b同时熄灭

B．断开开关瞬间，流过a的电流方向改变

C．闭合开关，a、b、c同时亮

D．闭合开关，a、b同时先亮，c后亮

13．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡．实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同下列说法正确的是　　

A．图甲中，与的电阻值相同

B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流

C．图乙中，变阻器R的电阻值小于的电阻值

D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等

14．如图电路中，电源电动势为E，内阻为的自感系数都很大，L的直流电阻不计，为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，正确的是（　　）

A．A比B先亮，然后A更亮 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗

C．一起亮，而后A更亮 D．一起亮，而后B更亮

15．电磁炉是我们生活中常见的厨具，它的工作原理是：当线圈中通入交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在铁锅内产生感应电流，利用电流的热效应来加热食物。加热过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）

A．牛顿 B．库仑 C．法拉第 D．洛伦兹

二、填空题（共4题）

16．如图所示，电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，C是电容相当大的电容器，当S闭合后A灯的亮度变化情况是_________，S闭合足够长时间后再断开，B灯__________．

17．三个电学黑箱内分别是定值电阻、容器、电感线圈。为了确定电学黑箱内元件的种类，某同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器（相当于电流表）与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将三个电学黑箱接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图甲、乙、丙所示则图甲、乙、丙对应的三个电学黑箱里分别是___________、___________、___________。

18．一个线圈，接通电路时，通过它的电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，产生的自感电动势是________V，这线圈的自感系数是________H。

19．小管同学用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验，螺线管A、滑动变阻器、开关与电池相连构成回路，螺线管B与“0刻度线”在中间的灵敏电流计构成闭合回路，螺线管B套在螺线管A的外面。

（1）为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，通过不同的操作观察指针摆动情况，以下正确的有________。

A．断开与闭合开关时指针会偏向同一侧

B．闭合开关，待电路稳定后，如果滑动变阻器的滑片不移动，指针不偏转

C．滑动变阻器的滑片匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央

D．滑动变阻器的滑片向右加速移动和向右减速移动，都能使指针偏向同一侧

（2）图中，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于最_______端（填“左”或“右”）；在未断开开关，也未把A、B两螺线管和铁芯分开放置的情况下，直接拆除某螺线管处导线，可能由于自感现象突然被电击一下，则被电击可能是在拆除____________（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生的。

三、综合题（共4题）

20．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。

(1)增加开灯的盏数；

(2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时；

(3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。

21．如图为电磁炉，是采用磁场感应涡流原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁感线，当磁感线通过导磁(如：铁质锅)的底部，而底部可看做由无数个导体圆环构成，当穿过圆环的磁通量发生变化时，圆环上就产生感应电流，即小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是15～30 kHz的高频电流)．它和普通电流一样要放出焦耳热，会使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．

（1）为什么锅体必须是导磁性材料？

（2）如图所示为小天鹅电磁炉的结构示意图．电磁灶是根据涡流原理给锅加热的，调查研究电磁灶与一般烹饪灶具比较具有哪些优点？(写出两条即可)

22．某速度选择器的示意图如图所示。K为电子枪，电子枪沿KA方向射出的电子束中电子的速率大小不一、当电子束通过由平行板电容器产生的匀强电场和同时存在的垂直于电场的匀强磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进通过小孔S。设两板间的电压为300V，间距为5cm，磁场的磁感应强度为6×10-2T。

（1）磁场方向应垂直于纸面向里还是向外？

（2）速率为多大的电子能通过小孔S？

（3）如果粒子带正电，是否需要改变磁场或电场的方向？通过小孔的粒子速率与第（2）问中的电子速率有无不同？

23．如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．B

5．D

6．D

7．B

8．A

9．C

10．D

11．D

12．A

13．B

14．B

15．C

16．     先亮后逐渐熄灭     逐渐熄灭

17．     电容器     电感线圈     定值电阻

18．     1.0×103     0.2

19．     BD/DB     左     A

20．第(3)种，

(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。

(2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。

(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。

21．

（1）由于非导磁性材料不能有效汇聚磁感线，几乎不能形成涡流，所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好地产生热量．所以，电磁炉使用的锅体材料导电性能相对较好，一般采用铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体，一般采用的锅有：铸造铁锅、生铁锅、不锈铁锅．纯不锈铁锅材料由于其导磁性能非常低，所以在电磁炉上并不能正常工作．

（2）①热效率高．由于电磁灶是通过涡流而使磁性锅体发热的，它不存在热量再传导或辐射的过程，也就减少了传导和辐射过程中的热量损耗，热效率较高．一般电炉的热效率为50%，煤气灶的热效率为40%，而电磁灶的热效应可达80%.

②控温准确．电磁灶能方便而准确地根据用户的要求控制发热功率及烹调温度，热惯性小，断电即断磁，也就不再发热，而且使锅内温度分布均匀，烹调效果好．

③安全可靠．由于电磁灶使用时不产生明火，再加上灶台本身不发热，并且又附有多种自动保护功能，因此使用时，不会发生烫伤事故，也不会引起火灾、爆炸、中毒等事故．

④清洁卫生．由于电磁灶无明火，无烟，不会产生有害气体污染空气，还能保持锅体和灶台清洁，由于灶台面板为结晶陶瓷玻璃制成，即使食物溢出也不会焦糊，如有污物很容易擦净．

⑤使用方便．电磁灶体积小，重量轻，操作简单，一目了然，可随意搬动，便于携带，可以作为外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用．

22．（1）向里；（2）1×105m/s；（3）不需要；相同

23．

有，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。