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人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动精品当堂达标检测题
展开学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本题共4小题,每小题5分,共20分。)
1.(22-23高三上·北京通州·期末)甲同学用多用电表的欧姆挡判断一个变压器线圈是否断路。同组的乙同学为方便甲同学测量,没有注意操作的规范,用双手分别握住裸露线圈的两端让甲同学测量。测量完成后,甲同学把多用电表的表笔与测量线圈脱离。关于该组同学在实验中可能出现的情况,下列说法正确的是( )
A.测量时,由于线圈会发生自感现象导致多用电表的指针不发生偏转
B.测量时,多用电表中的电源会让乙同学有“触电”的感觉
C.当多用电表的表笔与线圈两端脱离时,乙同学和线圈中流过的电流大小相等
D.该实验不能判断出线圈是否存在断路
【答案】C
【详解】A.欧姆表测电阻时,所用电源是直流电源,待稳定后线圈不会发生自感现象,多用电表指针会发生偏转,故A错误;
B.欧姆表测电阻时,其电流很小,人即使直接接触也不会有电击感;而变压器的线圈在电流突变时会产生自感电动势,这个值比较大,人会有电击感;当甲同学把多用表的表笔与被测线圈脱离时,与多用电表欧姆挡的内部电池相连的变压器线圈会产生较大的自感电动势,使乙同学有触电感,故B错误;
C.当多用电表的表笔与线圈两端脱离时,变压器线圈会产生较大的自感电动势,此时和乙同学构成串联回路,故乙同学和线圈中流过的电流大小相等,故C正确;
D.变压器的线圈在电流突变时会产生自感电动势,这个值比较大,人会有电击感;所以乙同学能感觉到电击感说明线圈没有断,能感觉到电击感是因为线圈在与表笔断开瞬间产生了感应电动势,故D错误。
故选C。
2.(22-23高二上·江苏南通·期末)如图所示为演示自感现象的实验电路图,线圈的自感系数较大,且使滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等,灯A1、A2相同,下列判断正确的是( )
A.接通开关S,灯A1、A2立即变亮
B.接通开关S,灯A1逐渐变亮,灯A2立即变亮
C.电路工作稳定后断开开关S,灯A1、A2 同时闪亮一下后逐渐熄灭
D.电路工作稳定后断开开关S,灯A1逐渐熄灭,灯A2立即熄灭
【答案】B
【详解】A B.接通开关S瞬间,灯A2立即变亮,而线圈L产生自感电动势,根据楞次定律可知,自感电动势阻碍电流的增大,使得该支路中电流只能逐渐增大,所以闭合开关的瞬间,灯A1逐渐变亮,A错误,B正确;
C D.闭合开关,待电路稳定后断开开关,原来通过灯A2的电流立即消失,线圈L产生自感电动势,相当于电源,两灯串联,由于电路稳定时,两支路电流大小相等,所以灯A2不会闪一下,两灯以相同亮度逐渐熄灭,C D错误。
故选B。
3.(23-24高三上·全国·开学考试)下列有关磁现象的四种模型对应的物理规律,说法正确的是( )
A.对甲图,双线绕法可减小绕线的漏磁现象,以此来减小磁场能的损失
B.磁块在铝管中由静止开始下落做的是自由落体运动
C.电磁炮的基本原理是电能转化为机械能,是一种安培力做正功的电动机模型
D.对于丁图,磁场的变化导致磁通量变化,激发出感生电场,使电子受电场力而运动,形成感应电流的本质是电磁阻尼
【答案】C
【详解】A.双线绕法可减小电磁感应现象,以此来减小电阻的感抗,故A错误;
B.铝管可以看做闭合回路,磁块能产生磁场,在下落的过程中会由于电磁感应现象,产生涡流与电磁阻尼,不能做自由落体运动,故B错误;
C.电磁炮的基本原理是电能转化为机械能,是一种安培力做正功的电动机模型,故C正确;
D.对于丁图,磁场的变化导致磁通量变化,激发出感生电场,使电子受电场力的作用而加速运动,形成感应电流,其本质是电磁驱动,故D错误。
故选C。
4.(23-24高二上·北京海淀·阶段练习)以下哪些措施是为了防止涡流的危害( )
A.电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B.变压器的铁芯不做成整块,而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
C.利用金属探测器探测埋在地下的地雷
D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上
【答案】B
【详解】A.电磁炉是采用电磁感应原理,在金属锅上产生涡流,使锅体发热从而加热食物的,属于涡流的应用,故A错误;
B.变压器的铁芯不做成整块,而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成,是为了减小变压器铁芯内产生的涡流,属于涡流的防止,故B正确;
C.利用金属探测器探测埋在地下的地雷,属于涡流的应用,故C错误;
D.常常用铝框做骨架,起到电磁阻尼作用,是为了利用电磁感应,故D错误。
故选B。
二、多选题(本题共2小题,每小题6分,部分选对得3分,有选错的得0分,共12分。)
5.(23-24高二下·山东济宁·期中)下列仪器或器件利用涡流的是( )
A.金属探测器B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯
C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架
【答案】ACD
【详解】A.金属探测器是变化的电流遇到金属物体,在金属物体上产生涡流,故A符合题意;
B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯,是避免涡流产生热量,故B不符合题意;
C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流产热来冶炼金属,故C符合题意;
D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架是利用铝框中产生的涡流来阻碍线圈的转动,故D符合题意。
故选ACD。
6.(21-22高二上·河南洛阳·期末)如图所示,L是一带铁芯的理想电感线圈,其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡,A灯泡串接一个理想二极管D,则下列判断正确的是( )
A.开关S闭合瞬间,A灯立即亮
B.开关S闭合瞬间,B灯泡立即亮
C.开关S断开瞬间,A灯泡闪亮一下后熄灭
D.开关S断开瞬间,a点电势低于b点电势
【答案】CD
【详解】AB.闭合瞬间线圈相当于断路,二极管为反向电流,不会导通,因此没有电流经过两灯泡,则A灯泡不亮,B灯泡也不亮,故AB错误;
C.L是一带铁芯的理想电感线圈,其直流电阻为0,电路稳定后A就熄灭了,不用等开关断开;开关S断开瞬间B立刻熄灭,由于二极管只正向导通,故自感线圈与A灯泡形成回路,A灯泡闪亮一下后熄灭,故C正确;
D.开关S断开瞬间,线圈产生自感电动势,阻碍其电流减小,因此感应电流顺时针从线圈到灯泡A,则a点电势低于b点电势,故D正确。
故选CD。
三、填空题(本题共6分。)
7.(23-24高二下·全国·随堂练习)判断下列说法的正误。
(1)自感现象中,感应电动势一定与原电流方向相反。( )
(2)线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数一定较大。( )
(3)对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大。( )
(4)没有发生自感现象时,即使有磁场也不会储存能量。( )
(5)线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关。( )
(6)两个线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,不产生互感现象。( )
【答案】 错误 错误 正确 错误 错误 错误
【详解】[1]当原电流的磁场增大时,感应电动势与原电流方向相反;当原电流的磁场减小时,感应电动势与原电流的方向相同,故题目说法错误。
[2]自感电动势为
自感电动势由自感系数以及原电流变化率共同决定,线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数不一定较大,故题目说法错误。
[3]根据自感电动势为
对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大,故题目说法正确。
[4]磁场可以储存能量,与有没有发生自感现象无关,线圈中通有电流时就有磁场能,故题目说法错误。
[5]线圈的自感系数由线圈本身决定,与电流大小无关,与电流的变化率无关,故题目说法错误。
[6]两个线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,也可以产生互感现象,故题目说法错误。
四、解答题(本题共2小题,共22分)
8.(10分)(23-24高二上·全国·课时练习)如图所示,设电源的电动势为E=10V,内阻不计,L与R的电阻均为5Ω,两灯泡的电阻均为RS=10Ω,电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等,导线ab上无电流流过。
(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;
(2)试描述断开S前后一段时间内通过灯泡L1的电流随时间的变化情况。
【答案】(1)10V;(2)见解析
【详解】(1)断开S前,导线ab上无电流流过,此处相当于断路,因此通过L的电流为
流过L1的电流为
断开S的瞬间,线圈维持IL不变,与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1 A,所以此时L1两端的电压为
(2)断开S前,流过L1的电流为0.5 A不变,而断开S的瞬间,流过L1的电流突变为1 A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零。
9.(12分)(23-24高三下·上海松江·阶段练习)电磁炉的原理是利用感应电动势在锅底内产生涡流,致使锅体本身快速发热,从而加热锅内食物。
在工作原理上与电磁炉最接近的电器是( )
A.电热水壶B.电冰箱C.电风扇D.变压器
电磁炉是目前家庭常用的炊具,由线圈盘、陶瓷面板等部件组成,下列说法正确的是( )
A.电磁炉是陶瓷面板发热来加热食物的
B.电磁炉可以用陶瓷材料的锅来加热食物
C.锅底越是靠近陶瓷面板,锅的加热效果就越好
D.增大励磁线圈中交变电流的频率,锅的加热效果更好
小李同学用图中两个电路研究通电自感和断电自感现象。图中L是一带铁芯的线圈,直流电阻忽略不计,A,B是额定电压为1.5V的灯泡,直流电源为一节干电池。请根据左侧栏对电键的实验操作,判断出右侧栏中能观察到的小灯泡的现象,并在左侧栏的括号内填入相匹配的现象前的字母。
【答案】9.D 10.CD 11. A E C F
【解析】9.电磁炉的工作原理是利用互感,在工作原理上与电磁炉最接近的电器是变压器,故选D。
10.AB.电磁炉是在金属锅中产生的涡流发热来加热食物的,电磁炉不可以用陶瓷材料的锅来加热食物,选项AB错误;
CD.电磁炉是在线圈中通有交变电流,产生变化的磁场,在锅底产生涡流加热食物的,锅底越是靠近陶瓷面板,产生的涡流就越强,锅的加热效果就越好,增大励磁线圈中交变电流的频率,产生的涡流就越强,锅的加热效果更好,故CD正确。
故选CD。
11.(1)电键由断开到闭合由于线圈产生的感应电动势阻碍电流的增加,可知灯泡慢慢变亮,然后亮度不变,故选A;
(2)电键由闭合到断开,灯泡被断路,则立即熄灭,故选E;
(3)电键由断开到闭合,灯泡立即变亮,随着线圈自感电动势阻碍作用的减小,则线圈中电流变大,灯泡逐渐被短路,然后慢慢熄灭,故选C;
(4)电键由闭合到断开,线圈中产生的自感电动势在灯泡中形成新的回路,使得灯泡闪亮一下,然后熄灭,故选F。
对电键的操作:
(1)电键由断开到闭合( )
(2)电键由闭合到断开( )
(3)电键由断开到闭合( )
(4)电键由闭合到断开( )
实验过程中可能会观察到灯泡的现象:
A.慢慢变亮,然后亮度不变
B.立即变亮,然后亮度不变
C.立即变亮,然后慢慢熄灭
D.稍微变暗,然后亮度不变
E.立即熄灭
F.闪亮一下,然后熄灭
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