高中物理人教版 (新课标)选修1六、自感现象涡流同步练习题

课时训练17　自感现象　涡流

题组一　自感现象

1.变压器铁芯中的叠片间要互相绝缘是为了(　　)

A.增大电压 B.增大涡流损耗

C.减小涡流损耗 D.增大自感

解析:铁芯在磁通量变化情况下会产生涡流,叠片间绝缘可以减小因涡流而损失的能量.

答案:C

2.关于线圈的自感系数大小的下列说法中,不正确的是(　　)

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:自感系数是由电感器本身的因素决定的,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大.

答案:C

3.下列关于自感的说法中,不正确的是(　　)

A.自感是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象

B.线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反

C.线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关

D.加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大

解析:自感是由于线圈内自身电流变化而引起的,感应电动势总是阻碍引起自感的原电流的变化,所以当原电流增大时,自感电动势方向与原电流方向相反,当原电流减小时,二者方向相同,所以A正确,不符合题意,B错误,符合题意;自感电动势与磁通量变化快慢及线圈自感系数有关,而自感系数与有无铁芯有关,有铁芯比无铁芯时要大,所以C、D正确,不符合题意.

答案:B

4.

如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,L是自感系数较大的线圈,其直流电阻忽略不计.当开关S闭合时,下列说法正确的是              (　　)

A.A和B一起亮,然后A熄灭

B.A和B一起亮,然后A逐渐熄灭

C.A比B先亮,然后A熄灭

D.B比A先亮,A逐渐变亮

解析:由于A灯与自感系数较大的线圈L串联,B灯和电阻R串联,然后它们并联后接入电源两端,当开关S闭合时,线圈产生较大的自感电动势阻碍电流的增加,使A灯中的电流逐渐变大,而B灯中的电流立即变大,因此,B灯先亮,A灯逐渐变亮,故选项D正确.

答案:D

5.

如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法正确的是(　　)

A.闭合开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮

B.闭合开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮

C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭

D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要立即熄灭

解析:开关S闭合后,A2立即发光,而A1和L串联,由于L的自感作用,电流会逐渐增大,所以A1要缓慢变亮.而线圈L的电阻不计,所以当电路稳定后,I1=I2,A1与A2的亮度相同,选项A对,B错;断开S后,L、A1与A2构成一个闭合回路,由于L的自感作用,仍然存在电流,所以A1、A2都要过一会儿才熄灭.选项C、D均错.

答案:A

6.

在如图所示的电路中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表.当开关S闭合时,电流表G1指针偏向右方,那么在电路稳定后开关S断开时,将出现的现象是(　　)

A.G1和G2指针都立即回到零点

B.G1指针立即回到零点,而G2指针缓慢地回到零点

C.G1指针缓慢回到零点,而G2指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点

D.G1指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点

解析:电流表指针的偏转方向与电流的流向有关.根据题意,电流自右向左时,指针向右偏,那么,电流自左向右时,指针应向左偏.当开关S断开瞬间,G1中电流立即消失,而L由于自感作用,电流不能立即消失,电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一个短时间,即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零,而G1中的电流和原方向相反,变为自左向右,和G2中的电流同时减为零,也就是G1指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点,故D项正确.

答案:D

题组二　涡流

7.以下器件利用涡流的有(　　)

A.电饭锅 B.电热水器

C.电磁炉 D.微波炉

解析:电饭锅与电热水器利用电流的热效应加热,微波炉是利用微波在食物中引起水分子振动加热,所以只有C项中电磁炉利用涡流.

答案:C

8.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小平底铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是(　　)

A.恒定电流、小铁锅

B.恒定电流、玻璃杯

C.变化的电流、小铁锅

D.变化的电流、玻璃杯

解析:通入恒定电流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,通入变化的电流,所产生的磁场发生变化,铁锅是导体,在导体内产生涡流,电能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁通量在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温.

答案:C

9.

安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置,又称金属探测门.主要用来检查人身体上隐藏的金属物品,应用在机场、车站、大型会议等人流较大的公共场所,用来检查人身体上隐藏的金属物品,如枪支、管制刀具等.当被检查人员从安检门通过,人身体上所携带的金属超过根据质量、数量或形状预先设定好的参数值时,安检门即刻报警,并显示造成报警的金属所在区位,让安检人员及时发现该人所随身携带的金属物品.你知道安检门的工作原理吗?

答案:安检门的内部有若干个发射线圈和若干个接收线圈,均用环氧树脂浇灌、密封在门框内.10 kHz音频信号通过发射线圈,在线圈周围产生同频率的交变磁场.

当有金属物体通过发射线圈形成的交变磁场时,交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流.电涡流也将产生一个新的微弱磁场.新的微弱磁场的相位与金属体位置、大小等有关,可以在接收线圈中感应出电压.计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小,并发出报警信号.

(建议用时:30分钟)

1.下列情况中不可能产生涡流的是(　　)

A.把金属块放于匀强磁场中

B.让金属块在磁场中匀速运动

C.让金属块在磁场中加速运动

D.把金属块放于变化的磁场中

解析:涡流的产生符合法拉第电磁感应定律,必须有变化的磁通量,闭合回路(金属块可以看成由无数个闭合回路组成)中才能产生感应电流,即涡流,则B、C、D均有可能,故A符合题意.

答案:A

2.(双选)关于线圈自感系数的说法,错误的是(　　)

A.自感电动势越大,自感系数也越大

B.把线圈中的铁芯抽出一些,自感系数减小

C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大

D.线圈中的电流等于零时,自感系数也等于零

解析:自感系数由电感器自身结构特征决定,与自感电动势的大小及电路中的电流无关,故A、D说法错误;线圈匝数越大,自然系数越大,C正确;铁芯抽出一些后,铁芯的有效长度变短,自感系数减小,B正确.

答案:AD

3.

如图所示,L为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡正常发光,当断开开关S的瞬间会有(　　)

A.灯A立即熄灭

B.灯A慢慢熄灭

C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭

D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭

解析:当开关S断开时,由于通过自感线圈的电流从有变到零,线圈将产生自感电动势,线圈L与灯A串联,在S断开后,不能形成闭合回路,因此灯A在开关断开后,电源供给的电流为零,灯就立即熄灭.因此正确选项应为A.

答案:A

4.

如图所示为考场常用的金属探测器,你认为它的工作原理是利用了(　　)

A.电流的磁效应

B.电流的热效应

C.电磁感应原理

D.磁体吸引铁等磁性材料

解析:金属探测器内是由一系列线圈与电源及检测电路组成的,当有金属材料时会因为电磁感应而产生涡流,涡流产生的磁场会引起检测电路产生报警现象.

答案:C

5.(双选)

如图所示,电路中L为一电感线圈,ab支路和cd支路电阻相等,则 (　　)

A.闭合开关S时,电流表A1的示数小于电流表A2的示数

B.闭合开关S时,电流表A1的示数等于电流表A2的示数

C.断开开关S时,电流表A1的示数大于电流表A2的示数

D.断开开关S时,电流表A1的示数等于电流表A2的示数

解析:闭合开关时,因为自感线圈阻碍A1所在支路电流的增加,故A1的示数小于A2的示数;断开开关时,线圈自感产生自感电动势,成为电源,同时电感线圈L、电阻R及两电流表A1、A2构成回路,所以A1、A2的示数相等.

答案:AD

6.

如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应(　　)

A.先断开S1 B.先断开S2

C.先拆除电流表 D.先拆除电阻R

解析:S1断开瞬间,L中产生很大的自感电动势,若此时S2闭合,则可能将电压表烧坏,故应先断开S2.

答案:B

7.用手捏住变压器或电机线圈的两端,与普通手电筒的电池两极接触一下,然后离开电池两极,此时会有强烈的电击感觉,这是为什么?如果变压器或电机线圈发生故障,在用电表检查时要注意什么?

答案:

用手捏住线圈两端去接触电池两极相当于人体电阻和自感线圈并联后去接电源,如图.由于人体电阻R很大,线圈电阻RL一般很小,因此通过线圈的电流比通过人体的电流大得多.变压器或线圈两端与电池脱离接触后,人体和线圈仍构成一个闭合回路,由于自感作用,将有一个断路时的短暂电流通过人体,这个电流的初始值等于原来通过线圈的电流,它比原来通过人体的电流大得多,因此将有一个很高的瞬时电压加在人体上,此时人会感到强烈的电击感觉.

用电表检查自感较大的线圈时,通常使用欧姆挡,因表内有电池,如上所述,不要用手捏住线圈的两端再去接触表笔,以免断开时受到电击.应当手握表笔的绝缘棒,直接让表笔接触线圈两端,这样,在表笔脱离接触时,人体和线圈不构成回路,可以避免电流通过人体放电.

8.

如图是一演示实验的电路图,图中L是一带铁芯的多匝线圈,A是一灯泡,起初开关处于闭合状态,电路是接通的.现将开关断开,则在开关断开后电灯泡A没有立即熄灭,而是比原来更亮一下再熄灭.(1)开关断开后通过灯泡A的电流方向是怎么样的?(2)在开关断开后电灯泡A为什么没有立即熄灭?(3)有人说开关断开的瞬间L中的自感电动势很大,L中的电流突然增大,所以电灯比原来更亮一下再熄灭.这种说法对不对?简述理由.

答案:(1)开关断开后通过灯泡A的电流方向是b→A→a→L→b.

(2)在开关断开后L中因电流变化产生自感电动势,L成为新的电源向A灯供电,所以A灯没有立即熄灭.

(3)这种说法不对,L中的自感电动势阻碍电流的减小,但阻碍不是阻止,电流还是在减小,所以L中的电流不可能增大,只能减小.A灯比原来更亮一下,只能说明A灯中电流比原来的电流大,所以本实验成功的条件是开关断开前L中的电流比A灯中的电流大得多.